Результат интеллектуальной деятельности: Способ обработки радиальным лепестковым кругом поверхности детали из алюминиевого сплава В95

Изобретение относится к технологии машиностроения, к абразивной обработке металлов и может быть использовано при зачистке, шлифовании и полировании лепестковым кругом.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении повышения качества обрабатываемой поверхности лепестковым кругом.

Известен способ полирования деталей лепестковым кругом [Гдалевич А.И. Финишная обработка лепестковыми кругами. - М. Машиностроение. - 1990. - 112 с.], в соответствии с которым инструменту сообщается вращение, при котором лепестки в зоне резания деформируются, перемещение инструмента происходит вдоль обрабатываемой поверхности.

Общими признаками заявляемого способа являются: сообщение кругу вращательного движения, деформация круга и перемещение вдоль обрабатываемой поверхности.

К недостаткам способа относится невозможность регулирования качества обработки при назначенных значениях частоты вращения лепесткового круга и величины деформации лепестков.

Известен способ абразивной обработки [Авторское свидетельство СССР №1255414, кл. В24D 17/00, 1985], при котором обработку ведут лепестковым кругом у которого черновые и чистовые пакеты лепестков чередуются по окружности, причем последние закреплены с помощью упругого элемента. После проведения черновой обработки с определенной частотой вращения круга, частоту увеличивают до скорости, обеспечивающей выдвижение чистовых пакетов, при которой и продолжают обработку.

Общими признаками заявляемого способа являются: сообщение кругу вращательного движения, деформация круга и перемещение круга вдоль обрабатываемой поверхности.

Недостатками способа являются сложность изготовления лепесткового круга и его использование, а так же невозможность регулирования качеством обработки.

Известен способ полирования плоских поверхностей деталей [Патент RU №2005046, кл. В24В 29/00; В24В 55/02, 1993], в соответствии с которым вращающемуся лепестковому кругу и детали сообщают относительные перемещения и осуществляют деформацию лепестков круга перед зоной обработки с помощью СОТС (смазочно-охлаждающее технологическое средство), где СОТС жестко связывают с деталью и располагают ее на одном уровне с обрабатываемой поверхностью.

Общими признаками заявляемого способа являются сообщение кругу вращательного движения, деформация круга и перемещение вдоль обрабатываемой поверхности.

Недостатками названного аналога являются необходимость применения дополнительной оснастки для подачи СОТС в зону резания, неоднородность качественных характеристик поверхностей и невозможность регулирования качеством обработки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, наиболее подробно описанный в справочнике Ю.В. Димова [Димов Ю.В. Обработка деталей эластичным инструментом: справочник. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2013. - 484 с. (стр. 134-206)].

Общими признаками заявляемого способа являются сообщение кругу вращательного движения, деформация круга и перемещение вдоль обрабатываемой поверхности.

Недостатком прототипа является невозможность регулирования качеством обработки. Указанный недостаток обусловлен тем, что никак не учитывается вид подачи (встречная или попутная) и возможность ее регулировки.

Задача заявляемого изобретения заключается в обеспечении повышения качества обрабатываемой поверхности лепестковым кругом.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в использовании неравномерности распределения сил взаимодействия лепестков по пятну контакта круга с поверхностью детали с помощью регулирования подачи для улучшения качества обрабатываемой поверхности.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе обработки радиальным лепестковым кругом поверхности детали из алюминиевого сплава В95, включающем деформирование вращающегося лепесткового круга по периферии посредством прижатия к детали и перемещение вдоль детали, согласно изобретению, устанавливают попутную подачу лепесткового круга относительно обрабатываемой поверхности, а значение параметров шероховатости поверхности регулируют величиной подачи лепесткового круга.

Необходимость установки попутной подачи (направление вращения круга в месте контакта с деталью противоположно направлению подачи) объясняется тем, что при попутной подаче наибольшее силы наблюдаются на первой четверти пятна контакта, то есть на участке, где происходит врезание (с ударом) в поверхность детали с одновременным упругим деформированием лепестков круга и действием центробежных сил. На этом участке наблюдаются наибольшие величины врезания зерен абразива (увеличение значений параметров шероховатости). При дальнейшем движении круга силы взаимодействия круга с поверхностью детали уменьшаются, и происходит «заглаживание» образованной ранее шероховатости. При увеличении подачи эффект «заглаживания» снижается, а при снижении увеличивается, то есть шероховатость уменьшается.

Отличием от прототипа является использование попутной подачи и регулирование параметров шероховатости поверхности величиной подачи. Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию «новизна».

Таким образом, только использование попутной подачи и регулирование ее величины позволяет изменять значение шероховатости, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».

При фрезеровании и шлифовании широко используются понятия встречная и попутная подача. Для каждого из этих вариантов различают характер и силы взаимодействия инструмента с обрабатываемой поверхностью и, как следствие, получаемое качество обработки поверхности детали. Однако, для обработки эластичным инструментом, в частности лепестковым кругом, в доступных литературных и патентных источниках информации данных по отличию влияния встречной и попутной подачи нет.При обработке поверхности лепестковым кругом в результате деформации круга создается значительное по длине пятно контакта круга с деталью с различным давлением круга на деталь по длине контакта. При этом, на участке врезания зерен абразива интенсивность воздействия на обрабатываемую поверхность существенно выше с плавным снижением воздействия по длине контакта до нуля. Уменьшение величины попутной подачи при обработке лепестковым кругом увеличивает время «заглаживания», то есть позволяет получить меньшие значение шероховатости. Таким образом, снижение величины попутной подачи при обработке лепестковым кругом позволяет получить меньшие значение достижимой шероховатости поверхности. При встречной подаче величина достижимой шероховатости определяется в основном скоростью вращения круга.

На Фиг. 1 показана схема обработки лепестковым кругом при заявляемом способе, где 1 - лепестковый круг, 2 - обрабатываемая поверхность; n - направление вращения лепесткового круга; S - направление подачи лепесткового круга.

При встречной подаче направление вращения круга будет противоположным направлению изображенному на Фиг. 1. Поэтому, врезание с ударом зерен абразива в обрабатываемую поверхность будет производиться на конечном участке контакта круга с деталью. Т.е. следы наиболее сильных взаимодействий круга останутся на обработанной поверхности. При попутной подаче картина взаимодействия круга будет обратной, т.е. наиболее глубокие следы врезания зерен будут «заглаживаться» при меньших значениях сил по длине контакта.

Для проверки предлагаемого способа был проведен эксперимент по зачистке поверхности детали из алюминиевого сплава В95 на установке УДФ-4 [Стародубцева Д.А. Револьверная головка для зачистки панелей и обшивок лепестковыми кругами после дробеударного формообразования / Д.А. Стародубцева // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2015. - №4 (48). - С. 34-37]. Поверхность образцов предварительно была фрезерована (шероховатость Ra 0,2 мкм). Для зачистки использовали лепестковый круг KK751XW Р60. Обработка выполнялась при частоте вращения 1000 об/мин, при трех значениях встречной и попутной подачи 1, 2 и 3 м/мин.

Измерение шероховатости выполняли контактным профилометром Taylor Hobson Form Talysurf i200 перпендикулярно направлению подачи через 10 мм в пяти местах. Результаты замеров представлены на Фиг. 2, 3 и 4.

Анализ полученных зависимостей показывает, что шероховатость поверхности при встречной и попутной подаче существенно отличается. Уменьшение подачи сопровождается снижением величины шероховатости обработки.