способ абразивной обработки

Формула изобретения

Способ абразивной обработки, включающий вращение детали, введение ее в контакт с поверхностью инструмента в виде незакрепленного абразива, размещенного стационарно в корпусе, и поступательное перемещение детали в направлении абразива, отличающийся тем, что абразив размещают в корпусе в форме тора, выполненного усеченным для обеспечения контакта детали с абразивом, и сообщают ему вращение из условия перемещения абразива в направлении, перпендикулярном оси вращения детали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к абразивной обработке поверхностей деталей машин.

Известен способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного жидкостью или газом, рабочая поверхность которого покрыта абразивом, осуществляемым в условиях постоянного прижима инструмента к детали (см. авт. свид. СССР 244146, кл. В 24 Д 17/00, 1967 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе реализуется необходимость точного изменения давления в соответствии с изменением скорости вращения или прижима инструмента, что является трудной инженерной задачей и обеспечивается применением сложной дорогостоящей технологической оснастки.

Известен также способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного жидкостью или газом, рабочая поверхность которого покрыта абразивом, осуществляемый в условиях постоянного прижима инструмента к детали, где в баллон вводят ферромагнитные частицы, а прижим инструмента осуществляют путем воздействия на них внешнего магнитного поля (см. авт. свид. СССР 534351, кл. В 24 Д 13/00 В 24 В 31/10, 1976 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что реализация процесса резания осуществляется с наложением магнитного поля и необходимостью его управления в ходе обработки. Техническое и технологическое обеспечение такого процесса отличается высокой сложностью, сопряжено со значительными временными и финансовыми затратами по созданию и подготовке технологической оснастки для реализации процесса.

Известен способ абразивной обработки, при котором в полость инструмента под давлением помещают упругий агент и инструмент вводят в контакт с обрабатываемой поверхностью, где в качестве упругого агента берут жидкость (см. авт. свид. СССР 650797, кл. В 24 Д 13/00, 1979 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что осуществление процесса обработки возможно лишь путем применения сложного дорогостоящего оборудования и технологической оснастки. При этом интенсивность резания определяется контактным взаимодействием лишь в локальной зоне соприкосновения поверхности и рабочей поверхности инструмента. В начальный момент контакта вследствие его высокой плотности обработка эффективна, однако по мере удаления материала с заготовки и износа инструмента возникает необходимость корректировки давления и ввода в контакт режущих элементов инструмента, что связано с остановкой процесса и потребностью в устройствах по его корректировке.

Известен также способ абразивной обработки, при котором детали сообщают вращение и вводят в контакт с поверхностью инструмента, выполненного в виде незакрепленного абразива, размещенного стационарно в корпусе (см. авт. свид. СССР 1206062, кл. В 24 В 31/00, 1986 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа относится то, что в известном способе для выполнения обработки необходимо использование сложной и дорогой оснастки, обеспечение требуемого прижима контактирующих поверхностей. При этом эффективность резания снижается во времени, так как удаляемый материал заготовки остается в зоне рабочего контакта и может многократно контактировать с обработанной поверхностью повышенного качества, что снижает достигаемый уровень качества обработки деталей. Это обусловливает необходимость остановки процесса, очистки или замены абразива, использованного для обработки, потребность в устройствах по корректировке процесса.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ абразивной обработки, при котором детали сообщают вращение и вводят в контакт с поверхностью инструмента, выполненного в виде незакрепленного абразива, размещенного стационарно в корпусе, где деталь поступательно перемещают относительно абразива (см. патент РФ 2151682, кл. В 24 В 31/10, 2000 г.), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе процесс резания определяется лишь движением детали относительно абразива, размещенного стационарно. При этом достаточно трудно обеспечить однородность качества различных участков поверхности вращающейся детали, так как интенсивность обработки в наиболее сильной степени зависит от их расположения относительно оси вращения в силу различной скорости относительного перемещения взаимодействующих поверхностей.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача выравнивания условий контакта участков поверхностей инструмента и детали в ходе обработки и активизации использования режущих поверхностей абразивных зерен инструмента сообщением им движения.

Технический результат - улучшение качества обрабатываемой поверхности детали.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе детали сообщают вращение и вводят в контакт с поверхностью инструмента, выполненного в виде незакрепленного абразива, размещенного стационарно в корпусе, где деталь поступательно перемещают относительно абразива.

Особенность заключается в том, что корпус выполняют в форме усеченного тора и сообщают ему вращение, перемещая абразив в направлении, перпендикулярном оси вращения детали.

В результате сообщаемых перемещений абразивные зерна вращающегося инструмента контактируют с различными участками поверхности, что интенсифицирует съем материала. Выполнение корпуса, где размещен абразив, в форме тора, усеченного для возможности контакта детали с абразивом, позволяет осуществлять непрерывную поставку абразивных зерен к обрабатываемым поверхностям детали. За счет воздействия сил, обусловленных вращением инструмента, абразив неизменно размещается в зоне, необходимой для устойчивого контакта с деталью. При этом выравнивается воздействие абразива на различные точки детали, что способствует равномерности обработки и достижению однородности характеристик участков поверхности изделия. Обеспечивается в целом улучшение качества деталей.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);

- увеличение количества однотипных элементов, действий, для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), предоставлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже изображена принципиальная схема осуществления способа абразивной обработки. Детали 1 сообщают движение вращательное и поступательное в направлении абразива. Абразив 2 стационарно располагают в незакрепленном состоянии в корпусе 3, который выполняют в форме усеченного тора и сообщают ему вращение, перемещая абразив в направлении, перпендикулярном оси вращения детали. За счет принудительного относительного перемещения детали и абразива относительно друг друга осуществляется процесс обработки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Детали из стали 30ХГСА закрепляли на машинке ЧП 2009 БПУ-11 и проводили вращение вокруг собственной оси частотой 1500 об/мин. Детали сообщали поступательное перемещение со скоростью 3 м/мин в направлении абразива. Абразив характеристики 14А 6П размещали стационарно в корпусе, выполненном в форме усеченного тора в незакрепленном состоянии, сообщали корпусу вращение со скоростью 600 об/мин. В результате абразивной обработки обеспечивается однородное и высокое качество поверхности детали.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (способа) следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении, при абразивной обработке поверхностей деталей машин;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ".