СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК B24B1/04 

Изобретение относится к машиностроению, касается обработки металлов резанием и может быть использовано при шлифовании заготовок из различных материалов.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении эффективности шлифования и в улучшении качества шлифованных деталей за счет уменьшения величины и глубины распространения растягивающих остаточных напряжений в их поверхностном слое.

Известно, что в поверхностном слое шлифованных деталей, как правило, формируются растягивающие технологические остаточные напряжения, негативно сказывающиеся на эксплуатационных характеристиках деталей (см. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. - Л.: Машиностроение, 1985. - 496 с.).

Широко известны способы снятия технологических остаточных напряжений, такие как естественное и искусственное старение, низкотемпературный отпуск (см. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1986. - 544 с.). Недостатком описанных способов является то, что их реализация сопряжена со значительными материальными, временными и энергетическими затратами.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ ультразвуковой стабилизации остаточных напряжений (см. Бабенко М.Г. Совершенствование технологии обеспечения размерной точности прецизионных деталей типа колец подшипников на основе использования ультразвуковой стабилизации внутренних напряжений. Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Саратовский гос. техн. унив. - Саратов, 2002. - 16 с.), при котором после шлифования детали через шлифованную поверхность сообщают ультразвуковые колебания определенной амплитуды и частоты.

Существенным признаком прототипа, общим для него и заявляемого способа является сообщение детали ультразвуковых колебаний, энергия которых поглощается дислокациями поверхностного слоя детали и преобразуется в энергию перемещения этих дислокаций, вызывая развитие внутризерновых деформаций, что способствует пластическим сдвигам, уменьшающим остаточные напряжения.

Недостатком прототипа является увеличение продолжительности обработки за счет включения в нее времени на ультразвуковую стабилизацию остаточных напряжений. Кроме того, недостатком прототипа является вовлечение в процесс дислокационного поглощения энергии ультразвука сравнительно малого количества дислокаций, размеры которых лежат в узком диапазоне, поскольку частотная зависимость дислокационного поглощения имеет резонансный характер, а собственная резонансная частота дислокации определяется длиной дислокационного отрезка (см. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Под общ. ред. И.П.Голяминой. - М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400 с.). Указанный недостаток обусловлен тем, что в прототипе использованы ультразвуковые колебания определенной фиксированной частоты. В результате эффективность снятия технологических остаточных напряжений невелика.

Технический результат - повышение эффективности операций шлифования за счет снятия технологических остаточных напряжений в поверхностном слое шлифуемой заготовки и вовлечения в процесс дислокационного поглощения энергии ультразвука большего количества дислокаций. Это позволит также увеличить производительность шлифования при обеспечении заданного уровня технологических остаточных напряжений в поверхностном слое шлифованных деталей.

Для достижения технического результата заявляемое изобретение содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями, существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной, связанной с техническим результатом задачи. Шлифованной детали сообщают ультразвуковые колебания. Отличительными признаками заявляемого изобретения по отношению к прототипу являются:

1) непрерывное в цикле шлифования сообщение ультразвуковых колебаний заготовке через обрабатываемую поверхность в направлении нормали, что обеспечивает совмещение процессов шлифования и ультразвукового снятия остаточных напряжений;

2) частотно-модулированная форма ультразвуковых колебаний, сообщаемых детали, что способствует интенсификации процесса дислокационного поглощения энергии ультразвука и повышению эффективности снятия технологических остаточных напряжений в поверхностном слое шлифованных деталей.

Для сообщения шлифованной детали ультразвуковых колебаний частотно-модулированной формы необходим электрический сигнал, модулированный по частоте, который может быть получен с помощью специального генератора.

Между отличительным признаком и техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Сообщение заготовке частотно-модулированных колебаний способствует интенсификации преобразования энергии ультразвука в энергию перемещения дислокаций, что способствует пластическим сдвигам, уменьшающим остаточные напряжения. Совмещение процессов шлифования и ультразвукового снятия остаточных напряжений обеспечивает снижение продолжительности обработки.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на операциях шлифования заготовок из металлов и сплавов. Заготовке сообщают ультразвуковые колебания для снятия технологических остаточных напряжений в ее поверхностном слое. Сообщение ультразвуковых колебаний осуществляют непрерывно в цикле шлифования через обрабатываемую поверхность заготовки в направлении нормали. Ультразвуковые колебания имеют частотно-модулированную форму. В результате повышается эффективность и производительность шлифования.

Способ шлифования, включающий сообщение заготовке ультразвуковых колебаний для снятия технологических остаточных напряжений в ее поверхностном слое, отличающийся тем, что сообщение ультразвуковых колебаний осуществляют непрерывно в цикле шлифования через обрабатываемую поверхность заготовки в направлении нормали, при этом ультразвуковые колебания сообщают частотно-модулированной формы.