Патент на изобретение №2309035

(54) СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при шлифовании различных поверхностей абразивным инструментом, отличающееся тем, что предварительно устанавливают управляемые параметры заданного режима шлифования, влияющие на шероховатость обрабатываемой поверхности, и неуправляемые геометрические параметры абразивного инструмента. Упомянутые параметры задают из условия равенства величины отношения управляемых и неуправляемых параметров значению чистой или смешанной периодической дроби, выбранному в соответствии с величиной отношения указанных параметров при базовом режиме шлифования. При обработке изделию сообщают вращение и/или перемещение, а абразивному инструменту – вращение с заданными параметрами. В результате повышается производительность обработки и качество обрабатываемой поверхности за счет снижения шероховатости.

Изобретение относится к области обработки материалов шлифованием с помощью абразивного инструмента на различных шлифовальных станках.

Известны способы шлифования поверхностей, при которых изделию сообщают вращение и/или перемещение и обрабатывают вращающимся абразивным инструментом. Эти способы, в зависимости от обрабатываемого материала и стадии (черновая, чистовая, отделочная) шлифования, предусматривают назначение характеристики абразивного инструмента и параметров режима шлифования из некоторых диапазонов, согласно рекомендациям справочной литературы (Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. М., Машиностроение, 1986, том 2, 496 с.).

Данные способы шлифования позволяют существенно снизить шероховатость шлифуемой поверхности. Однако они существенно снижают производительность обработки за счет увеличения машинного времени.

Наиболее близкими по технической сущности являются способы шлифования поверхностей, при которых изделию сообщают вращение и/или перемещение и обрабатывают вращающимся абразивным инструментом. Для уменьшения шероховатости шлифуемой поверхности рекомендуется увеличивать количество встреч круга с участком детали за счет дополнительных проходов при выхаживании, либо уменьшать рабочие подачи при формообразовании поверхностей (Е.Н.Маслов Теория шлифования материалов. М., Машиностроение, 1974, с.53-63, 24, 180-191).

Данные способы шлифования позволяют существенно снизить шероховатость шлифуемой поверхности. Однако они существенно снижают производительность обработки за счет увеличения машинного времени.

Общность методов шлифования известна. Наружное круглое шлифование можно обратить в плоское шлифование периферией круга путем условного увеличения диаметра детали до бесконечности. Рассмотренные методы шлифования можно представить как способ шлифования, при котором изделию сообщают вращение и/или перемещение и обрабатывают вращающимся абразивным инструментом.

Задачей изобретения является снижение шероховатости шлифуемых поверхностей, повышение производительности обработки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе шлифования поверхностей, включающем сообщение изделию вращения и/или перемещения, а абразивному инструменту – вращения, предварительно устанавливают управляемые параметры заданного режима шлифования, влияющие на шероховатость обрабатываемой поверхности, и неуправляемые геометрические параметры абразивного инструмента, которые задают из условия равенства величины отношения управляемых параметров и неуправляемых параметров значению чистой или смешанной периодической дроби, выбранному в соответствии с величиной отношения упомянутых параметров при базовом режиме шлифования.

Шлифовальный круг не имеет сплошной режущей кромки по образующей, и переход от исходной к установившейся шероховатости шлифуемой поверхности можно представить совмещением в одну плоскость различных контуров зерен шлифовального круга, проходящих через определенный участок обрабатываемой детали за время ее контакта с кругом. Интенсивность уменьшения максимальной высоты остаточной шероховатости будет определяться отсутствием совпадения в плоскости шероховатости различных контуров зерен формообразующих сечений шлифовального круга в различные моменты времени.

Различные методы шлифования характеризуются различным набором параметров режима шлифования. Плоское шлифование периферией круга: V_к – скорость абразивного резания; V_д – скорость перемещения детали; S – поперечная подача; t -глубина шлифования. Плоское шлифование торцем круга: V_к – скорость абразивного резания; V_д – скорость перемещения детали; t – глубина шлифования. Круглое (наружное и внутреннее) шлифование периферией круга: V_к – скорость абразивного резания; V_д – скорость детали; V_пр – скорость продольной подачи; V_п – скорость поперечной подачи; t – глубина шлифования. Круглое шлифование торцем круга: V_к – скорость абразивного резания; V_д – скорость вращения детали; V_осев – скорость осевой подачи.

Управляемыми параметрами, влияющими на шероховатость поверхности, являются: при плоском шлифовании периферией круга – V_к, V_д, S; при плоском шлифовании торцем круга – V_к, V_д; при круглом шлифовании периферией круга – V_к, V_д, V_пр; при круглом шлифовании торцем круга – V_к, V_д. Процесс шлифования выполняется абразивным инструментом с неуправляемьми геометрическими параметрами: D – наружный диаметр круга; Н – толщина круга.

Определив управляемые параметры режима шлифования и неуправляемые геометрические параметры абразивного инструмента, задают, в зависимости от метода шлифования, соотношение V_к/V_д или S/H или V_пр/H в виде чистой или смешанной периодической дроби. Заданное соотношение исключает совпадения в плоскости формирования шероховатости различных контуров зерен формообразующих сечений шлифовального круга в различные моменты времени.

Затем изделию сообщают вращение и/или перемещение и обрабатывают вращающимся абразивным инструментом.

Пример 1. На станке модели «Supfina – 802» кругом 6 65 х 50 х 20 25АМ28НВМ211К5 шлифовались торцы круглых изделий (корпус гидротолкателя, 30 мм, /O/0,004) из стали 15ХГЮА (HRC56) на базовых режимах: число оборотов круга, определяющее скорость абразивного резания V_к, n_кр=2750 об/мин, число оборотов детали, определяющее скорость детали V_д, n_д=440 об/мин, скорость осевой подачи V_осев=10 мкм/с, 6 мкм/с, 4 мкм/с, 0 мкм/с. При выполнении операции с торца детали снимался припуск 18 мкм за 26 оборотов детали, пять из которых являлись выхаживающими с V_осев=0 мкм/с.

Управляемыми параметрами режима шлифования, влияющими на шероховатость торца детали, при выполнении этой операции, являются n_кр и n_д. На базовых режимах шлифования отношение n_кр/n_д=6,25. По предлагаемому способу шлифования отношение n_кр/n_д принималось равным чистой периодической дроби 6,(1). Не изменяя числа оборотов шлифовального круга, число оборотов детали задавалось равным n_д=n_кр/6,(1)˜2750/6, (1)=450 об/мин. Шлифование выполнялось с теми же осевыми скоростями подачи V_осев=10 мкм/с, 6 мкм/с, 4 мкм/с без выхаживающих проходов. Эффективность предложенного способа шлифования, в сравнении с известным, оценивалась по производительности обработки и шероховатости шлифуемой поверхности.

При обработке изделий известным способом время обработки одной детали составило 3,55 с, шероховатость торца Ra 0,32. При шлифовании по предлагаемому способу время обработки одной детали 2,79 с, шероховатость торца Ra 0,25. Применение предложенного способа на данной операции увеличило производительность обработки в 1,3 раза и снизило шероховатость шлифуемой поверхности.

Пример 2. На станке модели ЗГ7114 кругом 1 250 х 40 х 75 24А16НС1427К5 шлифовались плоские поверхности платиков транспортных машин (150 х 80 х 25) из стали 15ХГЮА (HRC56) на базовых режимах: скорость абразивного резания V_к=30 м/с, скорость перемещения детали V_д=0,3 м/с, поперечная подача S=5 мм/ход, глубина шлифования t=0,03 мм. При выполнении операции с поверхности детали снимался припуск 0,3 мм, при этом для обеспечения требуемой шероховатости выполнялись 5 выхаживающих проходов при t=0.

Управляемыми параметрами режима шлифования, влияющими на шероховатость детали, при выполнении этой операции являются V_кр, V_д, S. Геометрическими параметрами инструмента являются толщина круга Н. На базовых режимах шлифования отношения V_кр/V_д=100, H/S=8, машинное время 3,47 мин, Ra 0,32. По предлагаемому способу шлифования отношение V_кр/V_д принималось равным чистой периодической дроби 100,(9), при этом скорость шлифовального круга постоянна, скорость перемещения детали задавалось равной V_д/V_кр/100,(9)=0,297 м/с, отношение H/S=8,(3), поперечная подача S=Н/8,(3)=4,8 мм/ход. Шлифование выполнялось без выхаживающих проходов. Машинное время 2,43 мин, Ra 0,27. Эффективность предложенного способа шлифования оценивалась по производительности обработки и шероховатости шлифуемой поверхности.

Применение предложенного способа на данной операции увеличило производительность обработки в 1,43 раза и снизило шероховатость шлифуемой поверхности.

Предложенный способ шлифования обеспечивает улучшение качества обработанной поверхности и повышает производительность.

Формула изобретения

Способ шлифования поверхностей, включающий сообщение изделию вращения и/или перемещения, а абразивному инструменту – вращения, отличающийся тем, что предварительно устанавливают управляемые параметры заданного режима шлифования, влияющие на шероховатость обрабатываемой поверхности, и неуправляемые геометрические параметры абразивного инструмента, которые задают из условия равенства величины отношения управляемых параметров и неуправляемых параметров значению чистой или смешанной периодической дроби, выбранному в соответствии с величиной отношения упомянутых параметров при базовом режиме шлифования.