СПОСОБ ЗАТОЧКИ РЕЖУЩЕГО ЛЕЗВИЯ ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2001 года по МПК B24B3/36 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при заточке лезвийного инструмента.

Известен способ заточки лезвийного инструмента (см. Попов С.А. Шлифовальные работы. - М.: Высшая школа, 1987, с. 226), в котором затачиваемый инструмент устанавливается на стол заточного станка, повернутый на определенный угол. При этом заточку производят по одной из поверхностей (передней или задней, главной или вспомогательной).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе, вследствие высокой теплосиловой напряженности процесса шлифования, на затачиваемой режущей кромке образуется заусенец. Кроме того, в области, прилегающей к кромке, из-за пониженного теплоотвода через смежную (в данный момент необрабатываемую) поверхность, накапливается теплота, выделяющаяся в зоне шлифования (см. Управление процессом шлифования / А.В. Якимов, А.Н. Паршаков, В.И. Свирщев, В.П. Ларшин. - Киев: Техника, 1983, с. 78; Якимов А.В. Оптимизация процесса шлифования. - М.: Машиностроение, 1975, с. 29). Например, при угле заострения 60^o лезвия инструмента температура на кромке выше в 1,5 раза, чем на некотором удалении от нее, а наличие дефектов в поверхностном слое и глубина их проникновения определяются длительностью воздействия температур, превышающих критическую. Повышенный уровень температур и большее время их действия приводят к появлению в поверхностном слое лезвия нежелательных структурных изменений инструментального материала, что заставляет снижать производительность обработки заготовок режущим инструментом и его стойкость.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ заточки режущего лезвия инструмента (см. авт. свид. СССР N 1816655, кл. B 24 B 3/36, 1990 г.), в котором необрабатываемую смежную поверхность лезвия сопрягают с базовой поверхностью основания, выполненного в виде геометрического тела клиновидной формы с плоскими базовой и свободной поверхностями, принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе тепловой поток на своем пути из зоны шлифования вблизи кромки, проходя сквозь лезвие затачиваемого инструмента, встречает преграду в виде раздела двух сред лезвие - воздух - основание. Высокая температура в лезвии вблизи кромки приводит к нежелательным структурным изменениям материала, что снижает стойкость заточенного инструмента и производительность обработки им.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Повышение стойкости лезвийного инструмента и производительности обработки им является актуальной задачей. Требования к качеству заточки режущих инструментов возросли в условиях автоматизированного производства. Здесь, кроме всего прочего, требуется стабильность стойкостных показателей.

Технический результат - повышение качества и производительности заточки лезвийного инструмента шлифовальным кругом.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе заточки лезвия инструмента шлифовальным кругом необрабатываемую смежную поверхность лезвия сопрягают с базовой поверхностью основания, выполненного в виде геометрического тела клиновидной формы с плоскими базовой и свободной поверхностями. Особенность заключается в том, что свободную поверхность основания выставляют ниже обрабатываемой на величину снимаемого припуска. На свободную поверхность основания наносят слой пластичной теплопроводной смазки, например, ВНИИНП - 210 (Худобин Л.В., Бердичевский Е.Г. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке. - М.: Машиностроение, 1977, с. 162). Толщина слоя смазки определяется величиной припуска на обработку. Далее осуществляют шлифование поверхности лезвия, при этом вектор скорости главного движения направляют от смазки к лезвию. Пластичная смазка транспортируется к лезвию. При внедрении абразивных зерен в инструмент часть смазки вытесняется из зоны микрорезания и под действием гидродинамических сил течет по необрабатываемой поверхности лезвия. При этом идет активное перемешивание расплавленной и нерасплавленной пластичной смазки. Интенсифицируется теплообмен лезвия со смазкой. Кроме того, расплавленная смазка под действием повышенного давления проникает в стык лезвие - основание, вытесняя воздух. Контактная термическая проводимость стыка возрастает. Теплота из лезвия инструмента переходит в основание. Теплонапряженность в шлифуемом лезвии инструмента снижается, что и обеспечивает требуемое качество поверхностного слоя инструмента, не отличающееся по своим параметрам от качества поверхностного слоя вдали от лезвия (в массивной его части), где теплоотвод от поверхностного в нижележащие слои инструмента достаточно высок. При последнем рабочем ходе шлифовального круга, когда он касается основания, заусенец с лезвия снимается. Плоскостность обрабатываемой поверхности инструмента обеспечивается точностью перемещения шлифовального круга, плоскостность необрабатываемой грани копируется с базовой поверхности основания. Качество поверхностного слоя лезвия обеспечивается на уровне качества поверхностного слоя обрабатываемой поверхности вдали от лезвия.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволило установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;
- замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
- увеличение количества однотипных элементов, действий, для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;
- выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемых при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака, представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертежах представлено:
на фиг. 1 изображена схема шлифования режущего лезвия инструмента, на фиг. 2 - увеличенное изображение нормального сечения зоны шлифования режущего лезвия инструмента, на фиг. 3 - схема распределения тепловых потоков.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата:
лезвийный инструмент 3 (фиг. 1) устанавливают на основание 1 так, что необрабатываемая поверхность инструмента сопрягается с базовой поверхностью основания, а свободную поверхность основания выставляют ниже подлежащей обработке поверхности инструмента на величину припуска Z. По мере снятия шлифовальным кругом 2 припуска радиус округления режущей кромки R уменьшается. Теплота q₁ (фиг. 3) из зоны шлифования переходит по трем направлениям: q₂ - теплота, перешедшая из лезвия 3 в основание 1; q₃ - теплота, поглощенная инструментом, q₄ - теплота, поглощенная пластичной смазкой.

При шлифовании лезвия без охлаждения необрабатываемой поверхности лезвия температура на его кромке в несколько раз выше, чем температура θ_м при шлифовании массивной заготовки:

где α - угол заострения лезвия; K - коэффициент, учитывающий влияние скорости теплового источника: K = 1 при шлифовании вдоль кромки лезвия; 1 < K < 2 при шлифовании поперек кромки лезвия.

При α = 20^o, θ = 4,5·K·θ_м.
Именно благодаря особенностям заявляемого способа теплота из лезвия затачиваемого инструмента распределяется по трем направлениям: в основание 1, в массивную часть инструмента 3, в смазку 4 (см. фиг. 3). Это объясняется тем, что контактная термическая проводимость стыка лезвие 3 - основание 1 достигает высоких значений за счет высокой теплопроводности смазки в стыке (Худобин Л. В. , Хусаинов А.Ш. Плоское шлифование тонкостенных заготовок // СТИН, 1997. N 9, С. 21, зависимость 2). А в области, прилегающей к кромке, высока теплоотдача в турбулизированную, частично расплавленную смазку.

В условиях прототипа (теплота перераспределяется лишь вглубь лезвия инструмента 3. Теплоотдачей в окружающую среду с необрабатываемой поверхности в прикромочной области лезвия можно пренебречь, так как теплопроводность воздуха на 4 порядка ниже теплопроводности металла, а наволакивания металла не происходит. Вследствие недостаточного теплоотвода прикромочная область лезвия инструмента подвергается воздействию температур повышенного (более чем в 4,5 раза) уровня, закритические температуры держатся в течение большего времени, что приводит к нежелательным структурным изменениям в поверхностном слое лезвия, снижающим эксплуатационные свойства заточенного инструмента.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения (способа) следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в металлообработке, и может быть использовано при заточке лезвийного инструмента;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при заточке лезвийного инструмента. В предлагаемом способе необрабатываемую смежную поверхность лезвия сопрягают с базовой поверхностью основания, выполненного в виде геометрического тела клиновидной формы с плоскими базовой и свободной поверхностями. Свободную поверхность основания при наладке станка располагают ниже обрабатываемой поверхности лезвия на величину припуска на обработку. На свободную поверхность основания наносят слой пластичной теплопроводной смазки и шлифуют поверхность лезвия, а вектор скорости главного движения резания направляют от смазки к лезвию. Способ позволяет повысить качество и производительность заточки лезвийного инструмента шлифовальным кругом, поскольку транспортирование смазки к лезвию шлифовальным кругом вызывает повышение гидродинамического давления смазки, оплавление и ее турбулизацию на необрабатываемой поверхности лезвия вблизи режущей кромки затачиваемого инструмента, проникновение расплавленной смазки в стык лезвие - основание, что обеспечивает высокую контактную термическую проводимость стыка лезвие - основание, и снижает теплонапряженность в лезвии при шлифовании. 3 ил.

Способ заточки режущего лезвия инструмента шлифовальным кругом, в котором необрабатываемую смежную поверхность лезвия сопрягают с базовой поверхностью основания, выполненного в виде геометрического тела клиновидной формы с плоскими базовой и свободной поверхностями, отличающийся тем, что свободную поверхность основания при наладке станка располагают ниже обрабатываемой поверхности лезвия на величину припуска на обработку, на свободную поверхность основания наносят слой пластичной теплопроводной смазки толщиной, равной по величине припуска на обработку, и шлифуют поверхность лезвия, при этом вектор скорости главного движения резания направляют от смазки к лезвию.