СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2002 года по МПК B24B1/00 B24B31/104 

Изобретение относится к финишной обработке деталей и может найти применение для полирования деталей типа колец в машиностроении и приборостроении.

Известен способ обработки внутренних поверхностей деталей типа колец по а. с. 541655, дополненному а. с. 642140, в котором при центробежно-планетарной обработке плотный абразивный брусок, совершающий вращательное движение и осцилляции относительно обрабатываемой поверхности, формируют из абразивной суспензии и наполнителя, твердость которого выбирают меньше твердости обрабатываемой детали, а удельный вес его больше удельного веса абразивной составляющей суспензии. При этом в качестве твердого наполнителя используют трех -и четырехгранные призмы. Твердый наполнитель усиливает действие среды, возрастает глубина резания и увеличивается производительность обработки. Однако этим способом сложно получить поверхности с шероховатостью R_a<0,32 мкм, так как высокие удельные давления на вершинах призм приводят к образованию "кратерообразной", а при обработке мягких материалов - шаржированной поверхности.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение производительности и качества обработки фасонных поверхностей деталей типа колец в центробежно-планетарных установках.

Это достигается тем, что в известном способе обработки изделий, включающем формирование под действием центробежных сил плотного абразивного бруска из абразивной суспензии и твердого наполнителя с введением его в контакт с обрабатываемой поверхностью, в качестве твердого наполнителя используют металлические полированные шарики, которые имеют размер, равный 0,5. . . 1,0 размера основной фракции абразивных зерен суспензии, твердость, превышающую или равную твердости обрабатываемого материала, и шероховатость R_a= 0,08. . . 0,16 мкм, при этом объем металлических полированных шариков не превышает объема межзерновых пустот уплотненного абразивного материала.

Введем понятие пористости абразивного материала
П= V_п/V, (1)
где П-пористость; V_п - суммарный объем межзерновых пустот в уплотненном абразивном материале; V - общий объем уплотненного материала.

Если принять абразивные частицы несжимаемыми, то с учетом малой величины шероховатости и микрорельефа зерен можно принять пористость массы зерен в насыпном состоянии, равной пористости абразива в уплотненном состоянии под действием центробежных сил. В этом случае для определения пористости уплотненного абразива материала можно воспользоваться выражением
П= (1-ρ/γ)•100%, (2)
где γ - насыпная объемная масса абразивного материала, кг/м³;
ρ - плотность монолитного абразивного материала, кг/м³.

Формулы (1) и (2) из монографии: Мартынов А. Н. "Основы метода обработки деталей свободным абразивом уплотненными инерционными силами". Изд-во Саратовского университета, 1981 г. , 212 с. , стр. 90.

Общий объем уплотненного абразивного материала при центробежно-планетарной обработке находится как
V= H•D²•(2•α-sin2α)/8, (3)
где D - внутренний диаметр обрабатываемой детали, м;
Н - высота обрабатываемой детали, м;
2α- - центральный угол уплотненного абразивного бруска.

Формула (3) из книги Ящерицын П. И. , Мартынов А. Н. , Гридин А. Д. "Финишная обработка деталей уплотненным потоком свободного абразива" Минск, изд-во "Наука и техника", 1978 г. , 221 с. , стр. 84.

Объем наполнителя будет равен объему межзерновых пустот в уплотненном абразивном материале.

Необходимо отметить, что величина объема наполнителя строго дозирована и при различных зернистостях корректируется. Если объем наполнителя будет превышать объем межзернового пространства уплотненного абразивного слоя, то процесс съема металла прекратится из-за наличия в зоне контакта абразивных зерен и поверхности детали мелких металлических шариков.

Заявленный способ позволяет использовать при полировании абразив более крупной зернистости, что способствует повышению производительности обработки и одновременно снижению шероховатости поверхности детали за счет деформирования металлическими шариками микронеровностей детали. Наличие шариков повышает также скорость циркуляции и подвижность абразивных зерен, дополнительно повышая производительность и качество обработки деталей.

Пример. Производилась обработка поверхности прядильных колец свободным абразивом, уплотненным центробежно-планерным способом. Прядильные кольца изготовлялись из стали 45, подвергнутой нитроцементации и закалке до твердости 60. . . 63 HRCэ. В качестве абразива использовался электрокорунд нормальной марки 14 А зернистостью 125. Размеры частиц основной фракции для указанной зернистости составляют 1,25. . . 1,6 мм.

Мутянков В. И. и др. Каталог-справочник "Абразивные материалы и инструменты", Москва, ВНИИАШ, 1976 г. , стр. 22, табл. 4.

Подсчитаем пористость абразивного материала по формуле (2), если насыпная объемная масса абразивного материала ρ= 1,87•10³ кг/м³, а плотность монолитного абразивного материала γ= 3,8•10³ кг/м³, тогда П= (1-1,87•10³/3,8•10³)•100%= 51%, а общий объем уплотненного абразивного материала по формуле (3), если высота обрабатываемой детали Н= 0,01 м, внутренний диаметр обрабатываемой детали Д= 0,05 м, а центральный угол уплотненного абразивного материала 2α= 120^o, тогда
V= 0,01•0,05²•(2,09-0,87)/8= 3,8125•10^-6 м³
Следовательно, суммарный объем межзерновых пустот в уплотненном абразивном материале.

V_п= 0,51•3,8125•10^-6= 1,94•10^-6 м³
Так как объем наполнителя равен объему межзерновых пустот, то объем наполнителя также равен 1,94•10^-6 м³.

В качестве наполнителя применялись стандартные полированные шарики из стали ШХ15 твердостью 60. . . 63 HRCэ диаметром 1 мм, что составляет 0,8 размера абразивной частицы. Шероховатость поверхности шариков была равна 0,08. . . . О, 16 мкм. Указанные шарики используются в подшипниковой промышленности.

В. И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя, М. : Машиностроение, 1971 г. , том 1, стр. 351.

Добавка в качестве наполнителя мелких полированных металлических шариков с низким коэффициентом трения качения между ними и объемом, равным объему пустот межзернового пространства уплотненного абразива, позволяет повысить производительность в 1,5 раза. При этом шероховатость обрабатываемой поверхности детали снижается с Ra= 0,32 мкм до Ra= 0,08. . . 0,16 мкм.

Изобретение относится к центробежно-планетарной обработке деталей типа колец. В соответствующей установке формируют плотный абразивный брусок из абразивной суспензии и наполнителя. В качестве последнего используют металлические полированные шарики размерами, равными 0,5. . . 1,0 размера абразивного зерна суспензии. Твердость металлических шариков превышает или равна твердости обрабатываемого материала, а их шероховатость составляет R_a= 0,08. . . 0,16 мкм. Объем шариков не превышает объем межзерновых пустот уплотненного абразивного материала суспензии. Такие действия повышают производительность обработки за счет возможности использования абразива более крупной зернистости и снижают шероховатость за счет деформирования шариками микронеровностей.

Способ обработки изделий, включающий формирование под действием центробежных сил плотного абразивного бруска из абразивной суспензии и твердого наполнителя с введением его в контакт с обрабатываемой поверхностью, отличающийся тем, что в качестве твердого наполнителя используют металлические полированные шарики, которые имеют размер, равный 0,5. . . 1,0 размера основной фракции абразивных зерен суспензии, твердость, превышающую или равную твердости обрабатываемого материала, и шероховатость R_a = 0,08. . . 0,16 мкм, при этом объем металлических полированных шариков не превышает объема межзерновых пустот уплотненного абразивного материала суспензии.