способ полирования поверхностей отверстий

Формула изобретения

Способ полирования поверхностей отверстий, включающий сообщение продольной подачи обрабатываемой детали и вращения инструменту, в качестве которого используют установленные на оправке под углом к оси вращения диски из шлифовальной шкурки с различной зернистостью абразива, импрегнированные бакелитовым лаком, и диски-вкладыши со смазочно-охлаждающей технологической средой (СОТС), расположенные с возможностью жесткого контакта между дисками из шлифовальной шкурки, установленными в порядке последовательного снижения зернистости абразива, отличающийся тем, что используют инструмент, в котором диаметр дисков из шлифовальной шкурки соответствует номинальному диаметру обрабатываемого отверстия, а диаметр дисков-вкладышей - меньше его, при этом в дисках-вкладышах выполняют каналы, в которых размещают СОТС, и осуществляют ее подвод в зону контакта каждого диска из шлифовальной шкурки с обрабатываемым отверстием путем выталкивания СОТС силами, возникающими при вращении инструмента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к полированию поверхностей отверстий деталей машин.

Известен способ шлифования отверстия в цилиндрической детали с комбинированной подачей к детали смазочной и охлаждающей жидкостей, где смазочную жидкость подают в отверстие с образованием масляной ванны вне зоны резания, а охлажденную жидкость подают на необрабатываемую поверхность детали (см. авт. свид. СССР 835727, кл. В 24 В 55/02, 1981 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе крайне сложно обеспечить поступление смазочно-охлаждающей технологической среды непосредственно в зону резания, т.к. интенсивные воздушные потоки, обусловленные перемещением инструмента и заготовки, и жесткое взаимодействие обрабатывающей и обрабатываемой поверхностей препятствуют нахождению технологической среды между абразивными зернами и материалом детали. Дополнительные трудности возникают при сложной геометрической форме обрабатываемых поверхностей отверстий вследствие жесткой формы инструмента.

Известен также способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного технологической средой, рабочая поверхность которого покрыта абразивом (см. авт. свид. СССР 534351, кл. В 24 D 13/00//В 24 В 31/10, 1976 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что условия контакта в ходе обработки неизбежно ухудшаются в результате интенсификации физико-химического взаимодействия контактирующих поверхностей. В процессе резания участвует все убывающее количество рабочих кромок зерен инструмента, интенсивный износ которых и засаливание приводит к малоэффективной обработке материала.

Известен также способ обработки цилиндрических поверхностей сквозных отверстий во вращающихся изделиях, в соответствии с которым обработку ведут упругим инструментом с закрепленными концами и слоем абразивного материала на наружной поверхности, установленного с возможностью изгиба и возвратно-поступательного движения (см. авт. свид. СССР 1250447, кл. В 24 В 37/02 // В 24 D 13/02, 1986 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе реализация процесса резания осуществляется с постоянным ухудшением условий контакта при обработке вследствие интенсификации физико-химического взаимодействия поверхностей инструмента и заготовки. В процессе полирования труднообрабатываемых материалов высокая активность износа режущих элементов и засаливание кромок абразивных зерен приводит к прекращению съема материала.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ полирования, при котором детали сообщают продольную подачу, а обработку ведут дисками, которые устанавливают на оправке под углом к оси вращения, где используются диски из шлифовальной шкурки с различной зернистостью абразива, импрегнированные бакелитовым лаком, и расположенные между дисками с возможностью жесткого контакта с последними диски-вкладыши с размещенной в них смазочно-охлаждающей технологической средой (СОТС) различной вязкости, при этом установку дисков и дисков-вкладышей на оправке осуществляют из условия последовательного снижения зернистости абразива и вязкости СОТС (см. патент РФ 2146591, кл. В 24 В 29/00, В 24 D 13/02, 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 при обработке поверхностей отверстий снятие материала заготовки рабочими дисками приводит к малоэффективному использованию дисков-вкладышей и ограниченному поступлению СОТС в зону обработки, что ведет к частому нахождению отходов процесса резания в контактной зоне, интенсивным физико-химическим взаимодействиям при высокой активности обрабатываемых материалов. В результате затрудняется достижение требуемого качества поверхностей отверстий деталей машин.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача формирования стабильных благоприятных условий контакта взаимодействующих поверхностей инструмента и отверстия детали в ходе обработки, в том числе путем облегчения подвода смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) непосредственно в зону резания. Технический результат - улучшение качества обрабатываемых поверхностей отверстий деталей машин. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе полирования поверхностей отверстий сообщают вращение инструменту и продольную подачу обрабатываемой детали. В качестве инструмента используют установленные на оправке под углом к оси вращения диски из шлифовальной шкурки с различной зернистостью абразива, импрегнированные бакелитовым лаком, и диски-вкладыши с СОТС, расположенные с возможностью жесткого контакта между дисками из шлифовальной шкурки, установленными в порядке последовательного снижения зернистости абразива. Особенность заключается в том, что используют инструмент, в котором диаметр дисков из шлифовальной шкурки соответствует номинальному диаметру обрабатываемого отверстия, а диаметр дисков-вкладышей - меньше его, при этом в дисках-вкладышах выполняют каналы, в которых размещают СОТС, и осуществляют ее подвод в зону контакта каждого диска из шлифовальной шкурки с обрабатываемым отверстием путем выталкивания СОТС силами, возникающими при вращении инструмента.

Указанные соотношения дисков обеспечивают при полировании срезание дисками из шлифовальной шкурки выступов микронеровностей до требуемого уровня, а также роль обеспечения высокой жесткости инструмента дисками-вкладышами, активизации поступления СОТС в зону контакта вследствие интенсивного движения СОТС через каналы дисков-вкладышей за счет энергии вращения инструмента и выталкивания из них СОТС на контактирующие поверхности. В результате стабилизируются благоприятные условия полирования с интенсивным подводом СОТС в зону обработки, удаляются отходы процесса, что наиболее существенно при полировании труднообрабатываемых материалов.

В результате осуществления способа достигается высокое качество поверхностей отверстий деталей машин.

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 фиг.1 изображена принципиальная схема реализации способа полирования поверхностей отверстий; на фиг.2 - поперечное сечение инструмента.

Детали 1 сообщают продольную подачу и осуществляют ее обработку дисками 2 и 3, установленными на оправке под углом к оси вращения. Диски 2 выполняют из крупнозернистой шлифовальной шкурки, а диски 3 из мелкозернистой шлифовальной шкурки, импрегнируют бакелитовым лаком и размещают последовательно. Диски 2 и 3 выполняют диаметром, соответствующим номинальному диаметру отверстия, а между ними располагают диски-вкладыши 4 меньшим диаметром и жестко закрепляют в контакте между собой. В дисках-вкладышах выполняют каналы 5, через которые осуществляют подвод СОТС 6 в зону обработки.

Резание материала детали осуществляется абразивом, закрепленным на дисках 2 и 3. Основной объем ликвидов удаляется крупнозернистым абразивом, доводка поверхности - мелкозернистым. Размерные характеристики обеспечиваются соответствием диаметра дисков величине отверстия при жестком закреплении дисков. Уменьшенный диаметр дисков-вкладышей способствует периодичности полирования и наличию зоны для подвода СОТС при сохранении жесткости дисков. Резание материала каждым диском сменяется периодом, когда СОТС поступает в зону обработки, что позволяет сразу же удалять отходы процесса и охлаждать поверхность, в совокупности с формированием смазочных пленок способствует устойчивым благоприятным условиям контакта поверхностей инструмента и отверстия детали в процессе полирования и ведет к повышению качества изделий.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата. Реализация способа возможна на станке ЗД710В. Диски выполняют диаметром 60 мм из шлифовальной шкурки (ГОСТ 13344-79) и импрегнируют бакелитовым лаком ЛБС-1 (ГОСТ 901-71). Для крупнозернистых дисков применяют шлифовальную шкурку 14А40ПСФЖА, для мелкозернистых - 14А6ПСФЖА. Диски-вкладыши выполняют с каналами, где размещают СОТС. Для СОТС возможно использование 3%-ного раствора продукта Укринол-1. Диски и диски-вкладыши жестко соединяют между собой и размещают на оправке под углом к оси вращения. Инструменту сообщают вращение с окружной скоростью 30 м/сек, а детали с номинальным диаметром отверстия 60 мм - продольную подачу 2...3 м/мин.

В результате полирования детали из титанового сплава ВТ6 достигнуты значения параметра R_a=0,18...0,25 мкм в зависимости от величины подачи, в то время как обработка базовым способом позволяла достигнуть R_a=0,32...0,36 мкм, что отражает преимущества заявленного способа.

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 полировании поверхностей отверстий 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".