Способ шлифования периферией круга с продольной подачей за несколько ходов и наложением ультразвуковых колебаний на заготовку Российский патент 2018 года по МПК B24B1/04 B24B5/02 B24B7/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке круглым наружным, плоским и внутренним шлифованием заготовок периферией круга с продольной подачей за несколько рабочих ходов и наложением ультразвуковых колебаний (УЗК).

Известен способ шлифования периферией круга с продольной подачей, при котором припуск с заготовки удаляется за несколько рабочих ходов (см. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник / Под. ред. А.Н. Резникова. - М.: Машиностроение, 1977. - 391 с.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится отсутствие влияния энергии УЗК на процесс шлифования заготовок, поэтому не обеспечивается высокая производительность обработки, период стойкости инструмента и качество обработанной детали.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является выбранный в качестве прототипа способ шлифования с наложением ультразвуковых колебаний, заключающийся в непрерывном наложении ультразвуковых колебаний на заготовку в процессе шлифования (см. пат. RU №2418670 С2, опубл. 20.05.2011).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то обстоятельство, что УЗК с одинаковой амплитудой накладываются на протяжении всего цикла шлифования заготовки, в том числе при выполнении последнего рабочего хода при шлифовании, что может привести к формированию больших значений высотных параметров микрогеометрии обработанной поверхности.

Технический результат - увеличение периода стойкости шлифовального круга и производительности обработки при обеспечении низких значений высотных параметров микрогеометрии профиля шлифованных деталей.

Указанный технический результат при осуществлении способа шлифования периферией круга с продольной подачей за несколько ходов и наложением УЗК включает непрерывное наложение радиальных колебании (в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности заготовки) частотой 18…40 кГц (на которой работают промышленные ультразвуковые установки) и амплитудой 4-6 мкм в процессе шлифования на заготовку.

Колебания амплитудой менее 4 мкм незначительно снижают силы и температуру, при амплитуде более 6 мкм наблюдается интенсивный износ шлифовального круга. Благодаря ультразвуковым колебаниям, сообщаемым элементам технологической системы в процессе шлифования, уменьшаются силы шлифования, локальные и контактные температуры. Уменьшение локальных температур позволяет улучшить качественные характеристики поверхностного слоя шлифованных деталей и увеличить работоспособность круга, благодаря чему увеличивается период стойкости круга и производительность шлифования.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В процессе шлифования режущая способность шлифовального круга постепенно снижается, что приводит к необходимости соответствующего снижения производительности бездефектного шлифования или (и) к ухудшению качества шлифованных деталей. Одним из путей повышения эффективности шлифования является наложение УЗК в процессе шлифования. Наложение УЗК позволяет снизить коэффициент трения в зоне контакта круг - заготовка, силы шлифования, контактные и локальные температуры, что приводит к сохранению режущей способности шлифовального круга, а следовательно, обеспечивается возможность увеличения производительности обработки и периода стойкости инструмента. При этом силы и температуры шлифования снижаются с увеличением амплитуды колебаний (см. Применение ультразвука и взрыва при обработке и сборке / М.Ф. Вологин, В.В. Калашников, М.С. Нерубай, Б.Л. Штриков. М.: Машиностроение, 2002. - С. 67). Однако применение колебаний амплитудой более 4 мкм в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности заготовки (радиальных) приводит к увеличению высотных параметров шероховатости обработанной поверхности и износа шлифовального круга. Чтобы радиальные УЗК не оказали негативного влияния на высотные параметры микрогеометрии обработанной поверхности, они должны отсутствовать при выполнении последнего рабочего хода. Поскольку при шлифовании с продольной подачей без выхаживания микрорельеф обработанной поверхности формируется при выполнении последнего рабочего хода, то такие действия обеспечат снижение значений высотных параметров микрогеометрии обработанной детали.

При выполнении последнего рабочего хода наложение УЗК прекращают. Это позволяет получить на обработанной детали низкие значения высотных параметров микрогеометрии (шероховатости). Отсутствие колебаний при выполнении последнего рабочего хода не оказывает заметного влияния на теплосиловую напряженность процесса шлифования и работоспособность шлифовального круга, поскольку влияние УЗК на механические характеристики материала заготовки (предел прочности и текучести) не прекращается некоторое время даже после выключения УЗК (см. Применение ультразвука и взрыва при обработке и сборке / М.Ф. Вологин, В.В. Калашников, М.С. Нерубай, Б.Л. Штриков. М.: Машиностроение, 2002. - С. 36).

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на операциях круглого наружного, плоского и внутреннего шлифования заготовок периферией круга с наложением ультразвуковых колебаний (УЗК). Шлифование заготовки осуществляют с продольной подачей за несколько рабочих ходов и непрерывным наложением УЗК на заготовку в процессе шлифования. Наложение УЗК производят с амплитудой колебаний 4-6 мкм в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности, а при выполнении последнего рабочего хода наложение УЗК прекращают. В результате увеличивается период стойкости шлифовального круга и повышается производительность обработки при обеспечении низких значений высотных параметров микрогеометрии профиля шлифованных деталей.

Способ шлифования заготовки периферией круга с наложением ультразвуковых колебаний (УЗК), включающий шлифование заготовки с продольной подачей за несколько рабочих ходов и непрерывное наложение УЗК на заготовку в процессе шлифования, отличающийся тем, что наложение УЗК производят с амплитудой колебаний 4-6 мкм в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности, при этом при выполнении последнего рабочего хода наложение УЗК прекращают.