СПОСОБ ПОДАЧИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ СРЕДСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК B24B55/02 

Группа изобретений относится к машиностроению, а именно к обработке металлов шлифованием с применением шлифовальных кругов и смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), и может быть использована на операциях шлифования заготовок из различных материалов.

Известен контактный способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) при круглом наружном шлифовании (см. Л.В. Худобин, Е.Г. Бердичевский. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке: Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1977, с. 134), согласно которому одновременно с поливом зоны резания свободно падающей струей СОЖ, обладающей хорошими охлаждающими свойствами, на обрабатываемую поверхность заготовки вне зоны резания непрерывно наносится тонкий слой активной смазки (масла) путем поджима к шлифуемой поверхности мягкого пористого материала, пропитанного смазкой.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что при известном комбинированном способе подачи масляной и водной СОЖ в зону обработки эффект от применения масляной СОЖ значительно снижается, так как водная СОЖ деформирует или полностью сбивает масляную пленку, образующуюся на рабочей поверхности круга.

Известен поэтапный способ подачи СОЖ (см. Худобин И.Л. Новый способ поэтапной подачи СОЖ при шлифовании //Вестник машиностроения, 1980. N 11. С. 46-50), согласно которому на этапе врезания и установившегося процесса шлифования в зону обработки подают водную СОЖ с большим расходом, а в момент перехода на выхаживание прекращают подачу водной СОЖ и с небольшим расходом на поверхность обрабатываемой заготовки наносят другую СОЖ, обладающую хорошими смазочным и демпфирующим действиями.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что при известном способе для его реализации необходимо применение достаточно сложных специальных устройств; в связи со смачиванием водной жидкостью пористого эластичного элемента (ролика), предназначенного для нанесения на обрабатываемую поверхность детали масляной СОЖ, а также с шаржированием этого элемента отходами шлифования - частицами абразива, связки и металла, эффективность способа снижается.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является выбранный в качестве прототипа способ подачи СОТС (а.с. 1093518 СССР, кл. , В 24 В 55/02. Способ подачи СОТС /Л.В. Худобин, В.В. Ефимов, Н.И. Веткасов, М. А. Белов и И. Л. Худобин. N 3561356/25-08; заявл. 10.03.83; опубл. 23.05.84, БИ N 19), включающий подачу бруска замороженной СОЖ с введенными брикетами твердого смазочного материала (ТСМ) в зону обработки таким образом, что на этапе врезания и съема основного припуска расходуется часть бруска, состоящая из замороженной СОЖ, а при переходе на выхаживание расходуется часть бруска, содержащая брикеты ТСМ.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа подачи СОТС, принятого за прототип, относится то, что в известном способе подачи СОТС использование брусков замороженной СОЖ обуславливает необходимость иметь холодильную установку в непосредственной близости от шлифовального станка; кроме того, достаточно сложно изготовить и подать в зону обработки бруски замороженной СОЖ, в которые введены брикеты ТСМ, так, чтобы ТСМ попадал в зону обработки именно в момент перехода на выхаживание, а не раньше или позже. К тому же в зависимости от режимов обработки и свойств обрабатываемого материала температура поверхности заготовки в зоне ее контакта с бруском изменяется и в ряде случаев может не достигать температуры, при которой расход ТСМ оптимален, что снижает эффективность шлифования.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является выбранное в качестве прототипа устройство для поэтапной подачи СОТС (а.с. 865641 СССР, МКИ³ В 24 В 55/02. Устройство для поэтапной подачи СОЖ /Л.В. Худобин и И.Л. Худобин. N 2816754/25-08; эаявл. 06.09.79; опубл. 23.09.81, БИ N 35), включающее клиновое сопло и оснащенное подпружиненным штоком и электромагнитной катушкой дополнительное сопло, позволяющее осуществлять поэтапную подачу водной и масляной СОЖ.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства для поэтапной подачи СОТС, принятого за прототип, относится то, что при применении известного устройства отработавшая СОЖ требует разделения на водную и масляную фазы, а также сложность устройства, поскольку к устройству необходимо осуществлять подвод двух видов СОЖ и сжатого воздуха, что затрудняет его монтаж и эксплуатацию.

Сущность изобретения заключается в следующем. Резкое повышение в последнее время требований к производительности операций механической обработки, в частности шлифования, сделало особенно актуальной проблему повышения режимов обработки при обеспечении заданного качества обработанных поверхностей деталей. Одним из путей достижения указанной интенсификации является рационализация применения СОТС.

Технический результат - увеличение производительности обработки при обеспечении заданного качества обработанных деталей.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что, как и в известном способе подачи СОТС, осуществляют подачу в зону обработки на этапах врезания и съема основного припуска водной СОЖ, а на этапе выхаживания - брикета ТСМ, который прижимают к поверхности заготовки, особенность заключается в том, что подачу водной СОЖ, обладающей хорошими охлаждающим и моющим свойствами для стабилизации контактной температуры, осуществляют поливом и прекращают при переходе на этап выхаживания, а прижим брикета ТСМ к заготовке осуществляют с одновременным нагревом с помощью нагревательного элемента части брикета ТСМ, прилегающей к поверхности заготовки.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что, как и известное устройство, заявленное устройство содержит клиновое сопло для подачи водной СОЖ, особенность заключается в том, что оно снабжено нагревательным элементом и прикрепленным к соплу устройством для подачи ТСМ, выполненным в виде разъемного корпуса прямоугольного сечения, который содержит электромагнитную катушку, подпружиненный шток, ввернутый в стакан, несущий брикет ТСМ, при этом нагревательный элемент встроен в упомянутый корпус.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретений, поскольку группа изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство для подачи СОТС - предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа подачи СОТС, при этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-устройства, так и для объекта-способа, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений. Определение из перечня выявленных аналогов прототипов как для способа, так и для устройства, как наиболее близких по совокупности существенных признаков аналогов, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия каждого объекта заявленной группы изобретений условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявить признаки, совпадающие с отличительными от выбранных прототипов признаками для каждого объекта заявленной группы изобретений. Результаты поиска показали, что каждый объект заявленной группы изобретений не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками каждого из объектов заявленной группы изобретений преобразований на достижение технического результата. Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении их во взаимосвязи, либо изменении их вида. Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертежах представлены: фиг. 1 - схема шлифования с подачей водной СОЖ на этапах врезания и съема основного припуска; фиг. 2 - схема шлифования с подачей ТСМ на обрабатываемую поверхность заготовки (без подачи СОЖ).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого объекта заявленной группы изобретений с получением вышеуказанного технического результата:
по объекту-способу: способ подачи СОТС заключается в том, что на этапах врезания и съема основного припуска в зону обработки поливом (свободно падающей струей) через сопло 1 поливом подают водную СОЖ, обладающую хорошими охлаждающим и моющим свойствами (фиг. 1), что обеспечивает стабилизацию контактной температуры; при переходе на выхаживание подачу водной СОЖ прекращают, к обрабатываемой поверхности заготовки 2 прижимают брикет ТСМ 3, одновременно с чем производят нагрев объема брикета ТСМ, непосредственно прилегающего к поверхности его контакта с заготовкой, с помощью нагревательного элемента 4. При этом снижаются колебания в технологической системе, сокращается время рабочего цикла за счет более быстрого достижения заданного качества обработанных деталей. Подача на этапе выхаживания ТСМ, обладающего хорошими смазочным и демпфирующим свойствами, позволяет сформировать прочные смазочные пленки на обрабатываемой поверхности заготовки и рабочей поверхности круга и тем самым снизить интенсивность трения в контакте абразивного зерна и связки с обрабатываемым материалом, а также существенно уменьшить уровень колебаний технологической системы благодаря демпфирующему действию смазки, способствуя в итоге значительно более быстрому достижению заданного качества обработанной поверхности. Поскольку во время подачи ТСМ не производят подачу водной СОЖ, исключается ее отрицательное воздействие на создаваемые на поверхностях круга и заготовки смазочные пленки. Нагрев объема брикета, непосредственно прилегающего к поверхности его контакта с заготовкой, с помощью нагревательного элемента позволяет обеспечить оптимальный для данных условий шлифования расход ТСМ, а следовательно, и наибольшую эффективность шлифования.

По объекту-устройству: устройство для подачи СОТС включает клиновое сопло 1 и устройство для подачи ТСМ, состоящее из разъемного корпуса 5 прямоугольного сечения, внутри которого расположены электромагнитная катушка 6, шток 7, несущий ограничительную гайку 8, подпружиненный пружиной 9 и ввернутый в стакан 10, в котором закреплен брикет ТСМ 3; в корпус 5 встроен нагревательный элемент 4; корпус 5 крепится к клиновому соплу 1 с помощью планки 11 и винта 12.

Устройство работает следующим образом. На этапах врезания и съема основного припуска в зону обработки поливом (свободно падающей струей) через сопло 1 подается водная СОЖ, обладающая хорошими охлаждающим и моющим свойствами, брикет ТСМ 3 находится в отведенном положении под действием пружины 9 (фиг. 1). При переходе на выхаживание подача водной СОЖ прекращается, одновременно подается питание на электромагнитную катушку 7, вследствие чего брикет ТСМ 3 прижимается к обрабатываемой поверхности заготовки 2, и запитывается нагревательный элемент 4, который производит нагрев объема брикета ТСМ, непосредственно прилегающего к поверхности его контакта с заготовкой (фиг. 2); по окончании цикла шлифования электромагнитная катушка 7 обесточивается и брикет ТСМ 3 под действием пружины 9 отводится в исходное положение, показанное на фиг. 1.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной группы изобретений следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленную группу изобретений при ее осуществлении, предназначено для подачи СОТС на операциях шлифования различных металлов и сплавов;
- для заявленной группы изобретений в том виде, как она охарактеризована в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленную группу изобретений при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретения относятся к машиностроению, а именно к обработке металлов шлифованием, с применением шлифовальных кругов и смазочно-охлаждающих технологических средств и могут быть использованы на операциях шлифования заготовки из различных материалов. На этапах врезания и съема основного припуска в зону обработки поливом через клиновое сопло подают водную смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), обладающую хорошими охлаждающим и моющим свойствами для стабилизации контактной температуры. При переходе на выхаживание ее подачу прекращают, к обрабатываемой поверхности заготовки прижимают брикет твердого смазочного материала (ТСМ). Прижим осуществляется при подаче питания на электромагнитную катушку устройства для подачи ТСМ, прикрепленного к соплу и выполненного в виде разъемного корпуса прямоугольного сечения. Одновременно с прижимом производят нагрев части брикета ТСМ, прилегающей к поверхности заготовки, с помощью нагревательного элемента, встроенного в корпус устройства. Это позволяет обеспечить оптимальный расход ТСМ. Брикет ТСМ закреплен в стакане, в который ввернут подпружиненный шток устройства. По окончании цикла шлифования электромагнитная катушка обесточивается и брикет ТСМ под действием пружины отводится в исходное положение. Использование предложенных изобретений позволяет увеличить производительность обработки при обеспечении заданного качества обработанных деталей. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ подачи смазочно-охлаждающих технологических средств при шлифовании, включающий подачу в зону обработки на этапах врезания и съема основного припуска водной смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), а на этапе выхаживания - брикета твердого смазочного материала (ТСМ), который прижимают к поверхности заготовки, отличающийся тем, что подачу водной СОЖ, обладающей хорошими охлаждающим и моющим свойствами для стабилизации контактной температуры, осуществляют поливом и прекращают при переходе на этап выхаживания, а прижим брикета ТСМ к заготовке осуществляют с одновременным нагревом с помощью нагревательного элемента части брикета ТСМ, прилегающей к поверхности заготовки. 2. Устройство для подачи смазочно-охлаждающих технологических средств, содержащее клиновое сопло для подачи водной смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), отличающееся тем, что оно снабжено нагревательным элементом и прикрепленным к соплу устройством для подачи твердого смазочного материала (ТСМ), выполненным в виде разъемного корпуса прямоугольного сечения с электромагнитной катушкой и подпружиненным штоком, ввернутым в стакан, несущий брикет ТСМ, при этом нагревательный элемент встроен в упомянутый корпус.