RU2153967C2

RU2153967C2 - Method of abrasive machining

Info

Publication number: RU2153967C2
Application number: RU98110664A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Худобин; В.В. Богданов
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2000-08-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: method may be used for machining of blanks by means of abrasive tool with supply of cutting fluids. Grinding is performed according to cycle including steps of preliminary and final machining. To ensure high efficiency of machining during preliminary steps, when removing basic part of allowance, grinding is performed by wheel which graininess exceeds that corresponding to requirements for ground surface quality. Water cutting fluid is supplied to machining zone by pouring or with the aid of jet under pressure. When changing to step of final machining, water cutting fluid with abrasive powder introduced into it is supplied to cutting zone. In this case, abrasive tool is moved aside from blank surface being machined for a distance not exceeding size of abrasive powder grain. Abrasive powder grains getting into space between working surface of wheel having developed microrelief and blank material cause mass microscratches on surface being machined which improves ground surface quality. Since powder graininess is sufficiently high removal of large-sized mechanical particles, when cleaning of cutting fluid is not difficult. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к механической обработке заготовок резанием, в частности к обработке заготовок абразивным инструментом (шлифовальным кругом) с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). The invention relates to the machining of workpieces by cutting, in particular to the processing of workpieces with an abrasive tool (grinding wheel) using cutting fluids (coolant).

Производительность шлифовальных операций зависит от структуры рабочего цикла и длительности его этапов, причем на начальных этапах цикла снимается основная часть припуска на обработку, а на заключительном этапе обеспечивается заданное качество обработанных поверхностей. The performance of grinding operations depends on the structure of the working cycle and the duration of its stages, and at the initial stages of the cycle, the main part of the machining allowance is removed, and at the final stage, the specified quality of the machined surfaces is ensured.

Известен способ абразивной обработки (шлифования), включающий этапы предварительной и окончательной обработки заготовки абразивным инструментом, при котором в зону обработки раздельно подают на этапе (или этапах) предварительной обработки поливом водную СОЖ, а на этапе окончательной обработки масляную СОЖ (авт.св. СССР N 729034, B 24 B 1/00, 1978). A known method of abrasive processing (grinding), including the stages of preliminary and final processing of the workpiece with an abrasive tool, in which at the stage (or stages) of pre-treatment with watering, water coolant is separately fed, and at the stage of final processing, oil coolant (ed. St. USSR N 729034, B 24 B 1/00, 1978).

Благодаря раздельному использованию водной и масляной СОЖ обеспечивается возможность вести обработку более крупнозернистым кругом, обеспечивая при этом повышение производительности предварительной обработки. Due to the separate use of water and oil coolant, it is possible to process with a larger-grained circle, while ensuring an increase in pre-treatment productivity.

Основным недостатком данного аналога является необходимость последующего разделения масляной и водной СОЖ, используемой в оборотном цикле в системе применения СОЖ, что представляет собой достаточно сложную и дорогостоящую операцию. The main disadvantage of this analogue is the need for the subsequent separation of the oil and water coolant used in the reverse cycle in the coolant application system, which is a rather complicated and expensive operation.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ абразивной обработки, включающий этапы предварительной и окончательной обработки абразивным инструментом, при котором на этапе окончательной обработки в СОЖ, подаваемую в зону резания, вводят абразивный порошок, зернистость которого в 10-30 раз меньше зернистости абразивного инструмента (авт.св. СССР N 1000236, B 24 B 1/00, 1983). The closest in technical essence to the claimed invention is a method of abrasive treatment selected as a prototype, which includes the stages of preliminary and final processing with an abrasive tool, in which at the stage of final processing an abrasive powder is introduced into the coolant supplied to the cutting zone, with a grain size of 10-30 times less grit of an abrasive tool (ed. St. USSR N 1000236, B 24 B 1/00, 1983).

У прототипа и заявляемого изобретения имеется общий существенный признак: введение в СОЖ на этапе окончательной обработки абразивного порошка. The prototype and the claimed invention has a common essential feature: the introduction of coolant at the stage of final processing of abrasive powder.

Недостатком прототипа, как и предыдущего аналога, является необходимость последующего разделения масляной и водной СОЖ. Кроме того, у прототипа есть и специфический недостаток: как известно, в процессе эксплуатации СОЖ загрязняется отходами обработки (шлифовальным шламом) и ее необходимо непрерывно очищать от механических и жидкостных примесей (инородных масел, например). Согласно прототипу в масляную смесь СОЖ вводят мелкозернистый абразивный порошок. Например: при шлифовании кругом 16-й зернистости, размер зерен основной фракции которой составляет 160 мкм, размеры зерен абразивного порошка должны находиться в диапазоне от 5,3 до 16 мкм, а при шлифовании кругом 10-й зернистости - от 3,3 до 10 мкм (в 10-30 раз меньше зернистости абразивного инструмента). Механические частицы столь малых размеров очень трудно извлечь из СОЖ при ее очистке, для этого понадобятся весьма дорогостоящие очистители или, скорее всего, комбинация из нескольких очистителей, работающих последовательно. The disadvantage of the prototype, as well as the previous analogue, is the need for the subsequent separation of oil and water coolant. In addition, the prototype has a specific drawback: as you know, during operation, the coolant is contaminated with processing waste (grinding sludge) and it must be continuously cleaned of mechanical and liquid impurities (foreign oils, for example). According to the prototype, a fine-grained abrasive powder is introduced into the oil mixture of the coolant. For example: when grinding with a circle of 16th grain size, the grain size of the main fraction of which is 160 μm, the grain sizes of abrasive powder should be in the range from 5.3 to 16 μm, and when grinding with a circle of 10th grain size - from 3.3 to 10 microns (10-30 times less than the grain size of the abrasive tool). Mechanical particles of such small sizes are very difficult to remove from the coolant when cleaning it, for this you will need very expensive cleaners or, most likely, a combination of several cleaners working in series.

Технический результат изобретения - повышение производительности абразивной обработки (шлифования) и улучшение качества обработанных поверхностей. The technical result of the invention is to increase the productivity of abrasive processing (grinding) and improve the quality of the treated surfaces.

Для достижения указанного технического результата в известном способе абразивной обработки, включающем этапы предварительной и окончательной обработки абразивным инструментом и подачу в зону резания смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на водяной основе, при переходе на этап окончательной обработки в водную СОЖ вводят абразивный порошок, а абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерен основной фракции абразивного порошка, подаваемого с СОЖ, при этом используют крупнозернистый абразивный инструмент, зернистость которого больше зернистости инструмента, соответствующей требованиям к качеству шлифованной поверхности, и крупнозернистый абразивный порошок с достаточно большой зернистостью, выбранной из условия легкого удаления образующихся механических частиц шлама при очистке СОЖ. To achieve the specified technical result in the known method of abrasive treatment, which includes the stages of preliminary and final processing with an abrasive tool and the supply to the cutting zone of a cutting fluid based on a water basis, abrasive powder is introduced into the aqueous coolant when moving to the final processing stage, and abrasive powder the tool is removed from the workpiece to a distance not exceeding the grain size of the main fraction of the abrasive powder supplied with coolant, while using coarse a grinding tool, the granularity of which is greater than the granularity of the tool that meets the requirements for the quality of the polished surface, and a coarse-grained abrasive powder with a sufficiently large granularity selected from the condition of easy removal of the formed mechanical particles of sludge during cleaning of the coolant.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". According to the information available to the authors, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

По мнению авторов сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". According to the authors, the essence of the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since the above effect on the obtained technical result is not revealed from it - a new property of the object - a set of features that distinguish the claimed invention from the prototype, which allows us to conclude about it compliance with the criterion of "inventive step".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в машиностроении на шлифовальных операциях. The set of essential features characterizing the essence of the invention, in principle, can be reused in mechanical engineering for grinding operations.

Получение технического результата, заключающегося в повышении производительности обработки или в улучшении качества шлифованной поверхности, позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость". The receipt of the technical result, which consists in increasing the productivity of processing or in improving the quality of the polished surface, allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

Шлифование заготовок осуществляют по циклу, включающему этапы предварительной и окончательной обработки. Чтобы обеспечить высокую производительность обработки на предварительных этапах при съеме основной части припуска, шлифование выполняют кругом, зернистость которого больше зернистости, соответствующей требованиям к качеству шлифованной поверхности, а также форсируют режимы обработки. На этапе (или этапах) предварительной обработки в зону обработки подают поливом или напорной струей водную СОЖ. При переходе на этап окончательной обработки в зону резания подают водную СОЖ с введенным в нее абразивным порошком, а абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерен вводимого в водную СОЖ абразивного порошка. Например, если шлифование выполняют кругом 40-й зернистости (размер зерен основной фракции 400 мкм), а в водную СОЖ вводят абразивный порошок 12-й зернистости (120 мкм), то расстояние, на которое отводят абразивный инструмент от обрабатываемой заготовки, не должно превышать 12 мкм. Зерна абразивного порошка, попадающие в пространство между рабочей поверхностью круга, имеющей развитый микрорельеф, и материалом заготовки, наносят на шлифуемую поверхность массовые микроцарапины и формируют тем самым микрорельеф шлифуемой поверхности заготовки. Grinding the workpieces is carried out in a cycle including the stages of preliminary and final processing. In order to ensure high processing productivity at the preliminary stages when removing the main part of the allowance, grinding is performed with a circle, the granularity of which is greater than the granularity corresponding to the requirements for the quality of the polished surface, and also boost the processing modes. At the stage (or stages) of the pre-treatment, water coolant is supplied to the treatment zone by irrigation or pressure jet. Upon transition to the final processing stage, water coolant is introduced into the cutting zone with the abrasive powder introduced into it, and the abrasive tool is removed from the workpiece to a distance not exceeding the grain size of the abrasive powder introduced into the aqueous coolant. For example, if grinding is performed with a circle of 40 grit (grain size of the main fraction 400 μm), and an abrasive powder of 12 grit (120 μm) is introduced into the aqueous coolant, then the distance by which the abrasive tool is removed from the workpiece should not exceed 12 microns. Grains of abrasive powder falling into the space between the working surface of the circle, which has a developed microrelief, and the workpiece material, cause massive microcracks on the surface to be grinded and thereby form the microrelief of the grinding surface of the workpiece.

За счет варьирования величиной отвода круга от заготовки открываются широкие возможности управления высотными и шаговыми параметрами шероховатости шлифованной поверхности. Например, возможен вариант, при котором после быстрого отвода абразивный инструмент (шлифовальный круг) сохраняет контакт с заготовкой при небольшом натяге в технологической системе. При этом наиболее выступающие абразивные зерна шлифовального круга, находящиеся на его рабочей поверхности, контактируют с материалом заготовки при очень малых глубинах внедрения (идет процесс выхаживания). Одновременно "работают" и абразивные зерна порошка, подаваемого в зону обработки с водной СОЖ. За счет такого "двойного" воздействия абразивных зерен порошка и круга формируется шероховатость шлифованной поверхности. Возможен и другой вариант, при котором абразивный инструмент полностью выводится из контакта с материалом заготовки; в этом случае шероховатость шлифуемой поверхности формируется только зернами абразивного порошка. By varying the value of the circle retraction from the workpiece, there are wide possibilities for controlling the height and step parameters of the roughness of the polished surface. For example, a variant is possible in which, after a quick retraction, an abrasive tool (grinding wheel) maintains contact with the workpiece with a slight interference in the technological system. At the same time, the most protruding abrasive grains of the grinding wheel located on its working surface are in contact with the workpiece material at very shallow penetration depths (the nursing process is in progress). At the same time, the abrasive grains of the powder supplied to the treatment zone with aqueous coolant “work”. Due to this "double" effect of the abrasive grains of the powder and the circle, the roughness of the polished surface is formed. Another option is possible, in which the abrasive tool is completely removed from contact with the workpiece material; in this case, the roughness of the surface being grinded is formed only by the grains of the abrasive powder.

Предлагаемый способ абразивной обработки не имеет недостатков, присущих прототипу: поскольку зернистость абразивного порошка достаточно велика, удаление относительно крупных механических частиц из СОЖ (при ее очистке) не представляет каких-либо трудностей; отпадает необходимость разделения водной и масляной СОЖ после окончания процесса шлифования. The proposed method of abrasive processing does not have the disadvantages inherent in the prototype: since the granularity of the abrasive powder is large enough, the removal of relatively large mechanical particles from the coolant (when cleaning it) does not present any difficulties; there is no need to separate water and oil coolant after the grinding process.

Заявляемое изобретение не оказывает отрицательного влияния на состояние окружающей среды. The claimed invention does not adversely affect the state of the environment.

Claims

A method of abrasive treatment, including the stages of preliminary and final processing with an abrasive tool and the supply of a water-based cutting fluid (coolant) to the cutting zone, characterized in that when moving to the final processing step, abrasive powder is introduced into the aqueous coolant, and the abrasive tool is removed from the workpiece to a distance not exceeding the grain size of the main fraction of the abrasive powder supplied with coolant, while using a coarse-grained abrasive tool, the granularity of which more granularity of the tool that meets the requirements for the quality of the polished surface, and coarse-grained abrasive powder with a sufficiently large granularity selected from the condition of easy removal of the resulting mechanical particles of sludge during cleaning of the coolant.