СПОСОБ БЕСЦЕНТРОВОГО ШЛИФОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК B24B5/18 B24B1/00 

Изобретение относится к области обработки материалов шлифованием с помощью абразивного инструмента на бесцентровых шлифовальных станках.

Известны способы бесцентрового шлифования напроход круглых поверхностей, согласно которым изделию сообщают вращение и перемещение в осевом направлении, и обрабатывают вращающимся абразивным инструментом. Эти способы, в зависимости от обрабатываемого материала и стадии (черновая, чистовая, отделочная) бесцентрового шлифования, предусматривают назначение характеристики абразивного инструмента и параметров режима шлифования согласно рекомендациям справочной литературы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ бесцентрового шлифования напроход, согласно которому для уменьшения параметров шероховатости поверхности применяют наладки шлифовальных кругов разных характеристик. Первый круг служит для снятия основного припуска, второй круг - для окончательного достижения необходимых точности и шероховатости поверхности (см. Справочник технолога-машиностроителя. T.1./Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985, 656 с.).

Данный способ шлифования позволяет существенно повысить производительность обработки за счет замены нескольких станков одним, сокращения машинного и вспомогательного времени при последовательном выполнении стадий черновой, чистовой и отделочной обработки. Однако он не учитывает возможную нестабильность функциональных характеристик (силовых и тепловых) процесса шлифования при прохождении деталей в зоне обработки, что приводит к потере режущих свойств инструмента, ухудшению шероховатости и образованию прижогов на обрабатываемой поверхности. В конечном итоге это отражается на точности и качестве шлифования прецизионных деталей. Это связано с тем, что характеристики абразивного инструмента в осевом направлении не задаются в соответствии с условиями реализации процесса шлифования при прохождении деталей в зоне обработки и их изменением во времени.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности и качества обработки при последовательном выполнении стадий черновой, чистовой и обделочной обработки за счет временной стабилизации силовых и температурных характеристик процесса шлифования.

Поставленная задача достигается тем, что при последовательном выполнении стадий черновой, чистовой и отделочной обработки определяют теплостойкость обрабатываемого материала, устанавливают максимальное значение тангенциальной составляющей силы резания при прохождении изделия в зоне шлифования и задают, с позиций стабилизации силовых характеристик процесса шлифования, переменную характеристику абразивного инструмента в осевом направлении.

Определение теплостойкости обрабатываемого материала предусматривает знание предельно допустимой температуры, значение которой не должно превышать в контактной зоне шлифования при прохождении изделия в зоне обработки. Это позволит исключить изменение исходного физико-механического состояния поверхностного слоя изделия, формирование по обрабатываемому контуру технологических остаточных напряжений, которые оказывают существенное влияние на точность и качество шлифованной поверхности. По значению предельно допустимой температуры устанавливается максимальное значение тангенциальной составляющей силы резания при прохождении изделия в зоне обработки. В зависимости от геометрии рабочей поверхности шлифовального круга в осевом направлении, получаемой при правке на бесцентровом станке, в зоне контакта на каждом участке рабочей поверхности круга может находиться различное количество изделий. Поэтому, варьируя режущей способностью абразивного инструмента (методом перебора на ЭВМ), необходимо задать такую его характеристику на каждом участке рабочей поверхности круга, чтобы обеспечивалась стабильность силовых характеристик процесса шлифования при прохождении изделий в зоне обработки. Выполнение указанной последовательности приемов позволит поднять производительность многостадийного шлифования при гарантированном бездефектном качестве обработки.

Для осуществления предлагаемого способа сначала экспериментально (либо по данным справочной литературы) определяют теплостойкость обрабатываемого материала. По значению предельно допустимой температуры расчетным путем устанавливают максимальное значение тангенциальной составляющей силы резания при прохождении изделия в зоне шлифования. Затем методом перебора на ЭВМ, в зависимости от количества изделий в зоне контакта на каждом участке рабочей поверхности абразивного инструмента, подбирают и задают, с позиций стабилизации силовых характеристик процесса шлифования, переменные характеристики абразивного инструмента в осевом направлении. Затем изделиям сообщают вращение и перемещение в осевом направлении и обрабатывают вращающимся абразивным инструментом заданной переменной абразивной способности в осевом направлении.

Эффективность осуществления шлифования по предлагаемому способу заключается во временной стабилизации силовых и температурных характеристик процесса шлифования при прохождении изделий в зоне обработки. В результате этого повышается производительность многостадийного шлифования и улучшается стабильность точности и качества обрабатываемых изделий.

Эксплуатационные испытания предложенного способа шлифования, в сравнении с известным, проведены на бесцентровом шлифовальном станке модели 3Ш184Д кругом 1500×270×300, состоящим из пяти слоев, имеющих заданную переменную характеристику в осевом направлении (осевая длина слоя - характеристика): 60-14А16НСТ24Б, 60-14А16НСТ24Б, 60-14АМ40ПТ14Б, 70-24АМ16ПСМ24К5, 50-24АМ16ВВМ26В. Шлифовались круглые изделия (корпус компенсатора гидротолкателя, ⊘14 _-0,006, /О/ [0,002], Ra 0,32), из стали 12ХНЗА (NRCэ≥56) на режимах: скорость круга - 26 м/сек, скорость изделия - 2,4 м/сек, скорость продольной подачи изделия - 0,052 м/сек. Эффективность предложенного способа шлифования в сравнении с известным оценивалась по выходным эксплуатационным и качественным показателям (стойкость шлифовального круга, точность обработки, изменение микротвердости поверхностного слоя изделий во времени).

При обработке изделий известным способом после 20 минут шлифования на обрабатываемой поверхности появляются прижоги, круг теряет свои режущие свойства, не обеспечивается требуемая точность обработки. При шлифовании по предлагаемому способу стойкость круга между правками возрастает в 2,2-2,6 раза, одинаковое изменение микротвердости поверхностного слоя изделий происходит через период времени в 1,7 раза больший, стабильно во времени обеспечиваются требуемые точностные показатели обработки.

Таким образом, предложенный способ шлифования обеспечивает временную стабильность процесса и благодаря этому увеличение производительности обработки, улучшение качества обработанной поверхности.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на бесцентровошлифовальных станках. Обработку осуществляют вращающимся абразивным инструментом переменной абразивной способности в осевом направлении. Сначала определяют теплостойкость обрабатываемого материала. По значению предельно допустимой температуры устанавливают максимальное значение тангенциальной составляющей силы резания при прохождении изделия в зоне шлифования. Затем в зависимости от количества изделий в зоне контакта на каждом участке рабочей поверхности инструмента подбирают и задают переменную характеристику абразивного инструмента в осевом направлении с позиций стабилизации силовых характеристик процесса шлифования, после чего изделию сообщают вращение и перемещение в осевом направлении. В результате повышаются производительность и качество обработки при последовательном выполнении стадий черновой, чистовой и отделочной обработки за счет временной стабилизации силовых и температурных характеристик процесса шлифования.

Способ бесцентрового шлифования напроход круглых поверхностей, при котором изделию сообщают вращение и перемещение в осевом направлении и обрабатывают вращающимся абразивным инструментом переменной абразивной способности в осевом направлении, отличающийся тем, что для повышения производительности и качества обработки при последовательном выполнении стадий черновой, чистовой и отделочной обработок, определяют теплостойкость обрабатываемого материала, устанавливают максимальное значение тангенциальной составляющей силы резания при прохождении изделия в зоне шлифования, а переменную характеристику абразивного инструмента в осевом направлении задают с позиций стабилизации силовых характеристик процесса шлифования.