Результат интеллектуальной деятельности: Способ шлифования периферией круга с продольной подачей за несколько ходов с выхаживанием и наложением ультразвуковых колебаний на заготовку

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке круглым наружным, плоским и внутренним шлифованием заготовок периферией круга с продольной подачей за несколько рабочих ходов с выхаживанием 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). С целью уменьшения высотных параметров микрогеометрии обработанной поверхности в конце цикла обработки осуществляют несколько выхаживающих рабочих ходов без врезной подачи круга.

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 рабочих ходов в процессе выхаживания, 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 обработанных поверхностей шлифованных деталей.

Указанный технический результат при осуществлении способа шлифования периферией круга с продольной подачей за несколько ходов и выхаживанием с наложением УЗК включает непрерывное наложение радиальных колебаний (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, контактные и локальные 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 уменьшаются 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 в процессе выхаживания. Поскольку микрорельеф обработанной поверхности формируется при выполнении рабочих ходов в процессе выхаживания, то такие действия обеспечат снижение значений высотных параметров микрогеометрии обработанной детали.

При выполнении рабочих ходов в процессе выхаживания наложение УЗК прекращают. Это позволяет получить на обработанной детали низкие значения высотных параметров микрогеометрии (шероховатости). Процесс выхаживания осуществляется без врезной подачи, при этом силы и температуры шлифования весьма малы, поэтому отсутствие колебаний в процессе выхаживания не отразится на работоспособности шлифовального круга и состоянии поверхностного слоя обработанной детали.