СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2001 года по МПК B24B1/00 B24B29/00 B24D13/18 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к шлифованию поверхностей деталей машин.

Известен способ абразивной обработки, в котором в полость инструмента под давлением помещают упругий агент и вводят инструмент в контакт с поверхностью детали (см. авт. свид. СССР N 650797, кл. B 24 D 13/00, 1979 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе управление формированием качества поверхности детали осуществляется лишь варьированием давления упругого агента. При этом условия контакта с обрабатываемой поверхностью ухудшаются за счет интенсификации физико-химических реакций в ходе обработки между взаимодействующими поверхностями. Таким образом, в процессе резания участвует ограниченное количество рабочих кромок зерен инструмента, интенсивный износ которых и засаливание приводит к прекращению съема материала.

Известен способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного жидкостью или газом, рабочая поверхность которого покрыта абразивом, осуществляемый в условиях постоянного прижима инструмента к детали (см. авт. свид. СССР N 244146, кл. B 24 D 17/00, 1967 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе реализуется необходимость точного изменения давления в соответствии с изменением скорости вращения или прижима инструмента, что является трудной инженерной задачей. Условия контакта в зоне обработки в ходе процесса ухудшаются в результате интенсификации физико-химических реакций.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного технологической средой, рабочая поверхность которого покрыта абразивом (см. авт. свид. ССР N 534351, кл. B 24 D 13/00, B 24 D 31/10, 1976 г.), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе реализация процесса резания осуществляется с наложением магнитного поля и необходимостью его управления в ходе шлифования. При этом условия контакта в ходе обработки неизбежно ухудшаются за счет интенсификации физико-химического взаимодействия контактирующих поверхностей. Таким образом, в процессе резания участвует убывающее количество рабочих кромок зерен инструмента, интенсивный износ которых и засаливание приводит к прекращению съема материала.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача улучшения условий микрорезания и благоприятных условий контакта взаимодействующих поверхностей в ходе обработки путем подвода смазочно-охлаждающей технологической среды, интенсификация которого пропорциональна времени взаимодействия инструмента и детали.

Технический результат - улучшение качества обрабатываемой поверхности детали.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе шлифования поверхностей деталей обработку осуществляют инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, рабочая поверхность которого покрыта абразивом, в условиях постоянного прижима инструмента к детали. Баллон заполняют рабочей средой.

Особенность заключается в том, что нерабочую поверхность инструмента выполняют прижимом инструмента, обеспечивают нагревом среды, жесткой, в качестве среды используют смазочно-охлаждающее технологическое средство (СОТС), а в эластичном материале выполняют каналы, через которые осуществляют подвод СОТС в нагретом состоянии в зону обработки.

Нагрев рабочей среды приводит к увеличению объема, что обуславливает обеспечение прижима рабочей поверхности инструмента к обрабатываемой поверхности заготовки. Рост температуры приводит также к снижению вязкости и увеличению проникающей способности среды. Каналы, выполняемые в эластичном материале в направлении обрабатываемой заготовки, открывают возможность подвода среды в зону обработки из полости инструмента. Для повышения эффективности резания в качестве рабочей среды используют смазочно-охлаждающее технологическое средство, которое изначально располагают в полости инструмента, а нагрев СОТС приводит к возможности применения функциональных свойств СОТС в зоне обработки для облегчения условий шлифования. Повышение температуры способствует интенсификации подвода СОТС на поверхности контакта, способствуя росту качества обработки. Однородность давления в различных точках поверхности инструмента обеспечивает равномерность прижима обрабатывающей поверхности к микронеровностям заготовки. В целом достигается улучшение качества обрабатываемой поверхности детали, подвергаемой шлифованию.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил 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, позволил 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, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;
замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);
увеличение количества однотипных элементов, действий, для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;
выполнение известного средства или его части (частей) 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 достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), предоставлении 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 чертеже изображена принципиальная схема реализации способа шлифования поверхностей деталей.

Шлифовальный эластичный инструмент 1 с жесткой нерабочей поверхностью 2 имеет полость, заполненную смазочно-охлаждающим технологическим средством 3, а также каналы 4, выполняемые со стороны обрабатываемой поверхности детали 5.

Инструмент приводят во вращение, подводят к детали и осуществляют нагрев СОТС. Объем СОТС увеличивается, обуславливая прижим инструмента к поверхности детали. Рост объема СОТС в совокупности со снижением вязкости приводит к перемещению СОТС через каналы в инструменте в зону обработки, что улучшает условия микрорезания, способствуя росту качества поверхности детали.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата. Так, например, эластичный шлифовальный инструмент выполняли покрытым с рабочей поверхности шлифовальной шкуркой 14А 25П СФЖА (ГОСТ 13344-79) и с каналами в виде отверстий диаметром 1 мм с шагом 5 мм. В полости инструмента предварительно размещали парафин (ГОСТ 23683-77) в вязкопластичном состоянии с охлаждением в инструменте. Инструмент приводили во вращение частотой 3000 об/мин и располагали вблизи обрабатываемой поверхности заготовки из сплава ОТ4-1. С помощью нагревательных элементов, расположенных в инструменте, парафин нагревали до 120^o, что приводило к увеличению объема парафина, прижиму шлифовальной шкурки инструмента к поверхности заготовки и перемещению нагретого парафина через каналы в зону обработки. В результате реализации заявляемого способа обеспечивается достижение качества поверхности образцов R_a = 0,30...0,32 мкм, что в 1,8...2,0 раза улучшает качество по сравнению с прототипом.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (способа) следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении, при шлифовании поверхностей деталей машин;
- 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 машиностроению и предназначено для шлифования поверхностей деталей машин. Обработку проводят инструментом, выполненным из эластичного материала. Рабочая поверхность инструмента покрыта абразивом, а нерабочая поверхность выполнена жесткой. Полость инструмента заполнена смазочно-охлаждающим технологическим средством (СОТС). СОТС нагревают и обеспечивают постоянный прижим инструмента к детали и подвод СОТС в зону обработки через каналы, выполненные в рабочей поверхности инструмента. Такие действия улучшают условия микрорезания и контакта взаимодействующих поверхностей, а следовательно, повышают качество обработки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ шлифования поверхностей деталей, включающий постоянный прижим к детали выполненного из эластичного материала инструмента с полостью, заполненной рабочей средой, и с рабочей поверхностью, покрытой абразивом, отличающийся тем, что используют инструмент с жесткой нерабочей поверхностью, с каналами в его рабочей поверхности и со смазочно-охлаждающим технологическим средством (СОТС) в качестве рабочей среды, при этом осуществляют подвод СОТС в зону обработки через упомянутые каналы и прижим инструмента к детали путем нагрева СОТС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют инструмент в виде баллона.