СПОСОБ ВИБРАЦИОННЫЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2015 года по МПК B24B31/06 

Изобретение относится к машиностроительной, приборостроительной промышленности и камнеобработке.

Известен способ виброобработки [А.с. № 967778 СССР, МКИ³ B24B 31/06. Способ вибрационной обработки / Кружков А.К., Маслов С.П., Евстишенков B.C. (СССР). - Опубл. в 1982, Бюл. № 39], когда в рабочий контейнер вибрационного станка засыпают абразив, обрабатываемые детали и подают рабочую жидкость. Абразив в процессе обработки изменяет свою зернистость, что обеспечивает выполнение без замены рабочей среды последовательности стадий обработки от грубой до тонкой шлифовки и полировки. На последующих стадиях, после завершения грубой шлифовки, в суспензию добавляют гранулированный полимерный наполнитель. Сохранение качества поверхности на операции тонкой шлифовки и полировки происходит за счет снижения режущих свойств абразивной среды.

Авторы способа [А.с. № 1313663 СССР, МКИ³ B24B 31/06. Способ вибрационной обработки / Киреев Ю.Л., Лубенская Л.М., Ворошилова М.М. (СССР). - Опубл. в 1987, Бюл. №20.] в вибрирующий контейнер с деталями и комбинированными гранулами с различными по объему абразивными свойствами, изменяющимися послойно, последовательно вводят разные по составу жидкости. Это позволяет проводить операции без смены абразива, остановки оборудования. Недостатком указанных способов является дорогой абразив, используемый в них.

Известны способы обработки, когда существенное влияние на шероховатость и внешний вид поверхности оказывают различные химически активные добавки, ПАВ [Бабичев А.П. Основы вибрационной технологии. - Ростов-на-Дону.: ДГТУ, 1994, с.73-77]. При этом добавки, ПАВ, могут не только изменять высоту микронеровностей, но и придавать обрабатываемой поверхности различную степень блеска и оттенка. Небольшой недостаток способов заключается в использовании экологически вредных химических веществ.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является способ вибрационной обработки [Патент № 2225287 РФ, МКИ³ B24B 31/073. Способ вибрационной обработки / Ружников Д.А. (РФ) № 2002102145; Заявл. 23.01.2002; Опубл. в Б.И. 10.03.2004 г.- С.3, ил. 1]. Он заключается в следующем. В контейнере вибрационной установки с неподвижными стенками и эластичным дном, заполненном обрабатываемыми деталями, абразивным зерном и рабочей жидкостью, вызывается колебательное движение массы загрузки. При постоянной циркуляции устанавливают уровень рабочей жидкости выше высоты подъема абразивных зерен, а слив жидкости с отходами производят с верхней отметки ее уровня. После завершения процесса грубой (средней) шлифовки увеличивают плотность загрузки контейнера путем добавления абразивного зерна.

К недостаткам прототипа относится невозможность производительно проводить операции от грубой шлифовки до тонкой, что сужает технологические возможности процесса и его производительность.

Задачей изобретения является повышение производительности, расширение технологических возможностей вибрационной обработки путем проведения обдирки (грубой шлифовки) без жидкости и добавления абразивного зерна меньшей зернистости и жидкости в контейнер по стадиям процесса.

Предлагаемый способ реализуется на вибрационной установке (см. фиг.1). На фиг.1 - схема шестиконтейнерной вибрационной установки. На фиг.2 показан вид А на фиг.1. Установка имеет шесть контейнеров (1) емкостью по 2,5 дм³, жестко закрепленных в верхней плите установки с возможностью вертикального перемещения. Дно (2) каждого контейнера выполнено эластичным и обкатывается при работе роликами (3). Установка снабжена системой циркуляции (4) рабочей жидкости. В контейнер засыпаны детали и абразивные зерна. От электродвигателя (5) вращение передается вертикальному валу в подшипниковой опоре (6) и роликам (3). Далее колебательные движения дна передаются массе загрузки, происходит процесс обработки. Наибольшая интенсивность обработки происходит в придонной зоне.

Для достижения указанного технического результата поступают следующим образом. В контейнер (1) вибрационной установки засыпают обрабатываемые детали и абразивные зерна (в соотношении 5:1, шлифзерно с размером зерен 100мкм) и проводят процесс обработки, который позволяет увеличить силы трения и проводить более производительную обработку, чем в жидкости. Через определенное время после завершения процесса грубой шлифовки абразив извлекают и в контейнер добавляют абразивные зерна меньшей зернистости (шлифпорошок размером зерен 12 мкм) и подводят циркулирующую жидкость (воду). Проведя операцию средней шлифовки без остановки оборудования, добавляют абразивные зерна меньшей зернистости (шлифпорошок с размером зерен 3 мкм) на операции тонкой шлифовки и подают непрерывно циркулирующую жидкость. Снижение размера абразивных зерен в каждой последующей стадии позволяет проводить более тонкую обработку, т.к. абразив меньшей зернистости оставляет на поверхности деталей меньшие следы и, как следствие, снижается шероховатость поверхности. Абразив, который был засыпан на второй стадии, обработки со временем теряет свою режущую способность и на конечной стадии не ухудшает качество поверхности. А увеличение количества жидкости до максимума и ее циркуляция на операции тонкой шлифовки позволяет уменьшить силы трения, проводит более щадящую обработку и уносит частицы снятого материала из контейнера, позволяя получить качественную обработанную поверхность. Увеличение плотности загрузки после операции средней шлифовки за счет добавления шлифпорошка меньшей зернистости позволяет снизить амплитуду колебаний загрузки и уменьшить силы взаимодействия между компонентами. Поэтому получается более качественная поверхность.

Анализ уровня техники показал отсутствие в нем существенных признаков, изложенных в формуле изобретения. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна».

Сравнение заявляемого способа вибрационной обработки не только с прототипом, но и с другими техническими решениями позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа и влияющие на достижение поставленного технического результата, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Заявляемым способом проводили обработку лазурита (камней для ожерелий) на операции грубой шлифовки для округления острых кромок на описанной ранее виброустановке. Для этого использовали шлифпорошок зернистостью 50. В контейнер на 1 кг лазурита (размер деталей 15×15 мм) засыпали 300 г шлифпорошка карбида кремния зеленого, и проводили обработку без жидкости в течение 5 часов с амплитудой А=8 мм. Абразив извлекали, детали промывали. В контейнер загружали 200 г шлифпорошка зернистостью 7 и шлифовали детали в жидкости еще 3 часа с амплитудой А=5 мм. На операции тонкой шлифовки без остановки оборудования добавили абразив М28 (400 г) и непрерывно циркулирующую жидкость (амплитуда А=4 мм). Во время обработки исходная шероховатость, составлявшая Ra=80 мкм, за 8 часов после двух стадий обработки снизилась до 2,5 мкм, а еще через 5 часов достигла Ra=0,63 мкм. Подача жидкости в контейнер была 1,5 л/мин, частота 15 Гц. Итак, заявленный способ позволил провести обработку от грубой шлифовки до тонкой.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при вибрационной обработке деталей. Контейнер установки заполняют обрабатываемыми деталями и абразивными зернами. Осуществляют операции грубого, среднего и тонкого шлифования с уменьшением размера абразивных зерен на каждой последующей операции. Операцию грубого шлифования проводят без добавления рабочей жидкости в контейнер и с извлечением отработанных абразивных зерен после ее завершения. На операции среднего шлифования добавляют в контейнер абразивные зерна и подают непрерывно циркулирующую рабочую жидкость. На операции тонкого шлифования добавляют в контейнер без остановки вибрационной установки абразивные зерна для увеличения плотности ее загрузки и доводят до максимума подачу непрерывно циркулирующей рабочей жидкости. В результате повышаются производительность и качество обработки. 2 ил.

Способ вибрационной обработки, включающий заполнение контейнера вибрационной установки обрабатываемыми деталями и абразивными зернами и осуществление операций грубого, среднего и тонкого шлифования с уменьшением размера абразивных зерен на каждой последующей операции, отличающийся тем, что операцию грубого шлифования проводят без добавления рабочей жидкости в контейнер и с извлечением отработанных абразивных зерен после ее завершения, на операции среднего шлифования добавляют в контейнер абразивные зерна и подают непрерывно циркулирующую рабочую жидкость, а на операции тонкого шлифования добавляют в контейнер без остановки вибрационной установки абразивные зерна для увеличения плотности ее загрузки и доводят до максимума подачу непрерывно циркулирующей рабочей жидкости.