RU2176587C1

RU2176587C1 - Method and device for supplying cutting fluid

Info

Publication number: RU2176587C1
Application number: RU2000106684A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Худобин; А.В. Леонов; Н.И. Веткасов
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering, grinding workpieces of various materials by means of grinding wheels and cutting fluid. SUBSTANCE: water cutting fluid is supplied to the cutting zone through wedge nozzle during cutting in process and removing major allowance. The cutting fluid has well cooling and washing properties to provide stabilization of contact temperature. At the beginning of dwelling the supply of the cutting fluid is finished and briquette of solid lubrication material is pressed to the worked surface of the workpiece by means of feeding device, due to feeding voltage to the electromagnetic coil of the device. The device is made of detachable housing of rectangular cross-section and is fixed to the nozzle. The part of the solid lubricant briquette contacting with the workpiece surface is heated by means of heating member built into the housing of the device. The solid lubricant briquette is fixed into the sleeve which receives screwed spring-loaded rod of the device. When finishing run of grinding the electromagnetic coil is deenergized and the solid lubricant briquette is brought into initial position by means of the spring. EFFECT: enhanced efficiency and preset quality of the worked workpieces. 2 cl, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к машиностроению, а именно к обработке металлов шлифованием с применением шлифовальных кругов и смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), и может быть использована на операциях шлифования заготовок из различных материалов. The group of inventions relates to mechanical engineering, namely to the processing of metals by grinding using grinding wheels and cutting lubricants (COTS), and can be used for grinding workpieces from various materials.

Известен контактный способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) при круглом наружном шлифовании (см. Л.В. Худобин, Е.Г. Бердичевский. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке: Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1977, с. 134), согласно которому одновременно с поливом зоны резания свободно падающей струей СОЖ, обладающей хорошими охлаждающими свойствами, на обрабатываемую поверхность заготовки вне зоны резания непрерывно наносится тонкий слой активной смазки (масла) путем поджима к шлифуемой поверхности мягкого пористого материала, пропитанного смазкой. There is a known contact method for supplying a cutting fluid (coolant) during external round grinding (see L.V. Khudobin, EG Berdichevsky. Technique for the use of cutting fluids in metalworking: A reference manual. M: Engineering, 1977, p. . 134), according to which simultaneously with watering the cutting zone with a free-falling coolant stream having good cooling properties, a thin layer of active lubricant (oil) is continuously applied to the workpiece surface outside the cutting zone by pressing softly to the grinding surface th porous material impregnated with lubricant.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что при известном комбинированном способе подачи масляной и водной СОЖ в зону обработки эффект от применения масляной СОЖ значительно снижается, так как водная СОЖ деформирует или полностью сбивает масляную пленку, образующуюся на рабочей поверхности круга. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that with the known combined method of supplying oil and water coolant to the treatment zone, the effect of using oil coolant is significantly reduced, since the aqueous coolant deforms or completely knocks the oil film formed on the working surface of the circle.

Известен поэтапный способ подачи СОЖ (см. Худобин И.Л. Новый способ поэтапной подачи СОЖ при шлифовании //Вестник машиностроения, 1980. N 11. С. 46-50), согласно которому на этапе врезания и установившегося процесса шлифования в зону обработки подают водную СОЖ с большим расходом, а в момент перехода на выхаживание прекращают подачу водной СОЖ и с небольшим расходом на поверхность обрабатываемой заготовки наносят другую СОЖ, обладающую хорошими смазочным и демпфирующим действиями. A well-known stepwise method of supplying coolant (see Khudobin I.L. A new method of stepwise supply of coolant during grinding // Vestnik mashinostroeniya, 1980. N 11. P. 46-50), according to which at the stage of incision and the established grinding process in the processing zone serves water coolant with a high flow rate, and at the time of transition to nursing, the supply of water coolant is stopped and, with a small flow rate, another coolant is applied to the surface of the workpiece, which has good lubricating and damping effects.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что при известном способе для его реализации необходимо применение достаточно сложных специальных устройств; в связи со смачиванием водной жидкостью пористого эластичного элемента (ролика), предназначенного для нанесения на обрабатываемую поверхность детали масляной СОЖ, а также с шаржированием этого элемента отходами шлифования - частицами абразива, связки и металла, эффективность способа снижается. The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that with the known method for its implementation it is necessary to use sufficiently complex special devices; due to the wetting of a porous elastic element (roller) with an aqueous liquid, intended for applying oil coolant to the workpiece surface, as well as to grinding this element with grinding wastes - particles of abrasive, binder and metal, the efficiency of the method is reduced.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является выбранный в качестве прототипа способ подачи СОТС (а.с. 1093518 СССР, кл. , В 24 В 55/02. Способ подачи СОТС /Л.В. Худобин, В.В. Ефимов, Н.И. Веткасов, М. А. Белов и И. Л. Худобин. N 3561356/25-08; заявл. 10.03.83; опубл. 23.05.84, БИ N 19), включающий подачу бруска замороженной СОЖ с введенными брикетами твердого смазочного материала (ТСМ) в зону обработки таким образом, что на этапе врезания и съема основного припуска расходуется часть бруска, состоящая из замороженной СОЖ, а при переходе на выхаживание расходуется часть бруска, содержащая брикеты ТСМ. The closest to the claimed invention in terms of features is the selected method for supplying SOTS (A.S. 1093518 USSR, class., 24 V 55/02. The method for supplying SOTS / L.V. Khudobin, VV Efimov, N.I. Vetkasov, M. A. Belov and I. L. Khudobin. N 3561356 / 25-08; claimed 10.03.83; publ. 23.05.84, BI N 19), including the supply of a bar of frozen coolant with briquettes introduced solid lubricant (FCM) in the treatment area so that at the stage of cutting and removing the main allowance, a part of the bar consisting of frozen coolant is consumed, and when switching to exhaust Maintenance costs are often bars containing TCM briquettes.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа подачи СОТС, принятого за прототип, относится то, что в известном способе подачи СОТС использование брусков замороженной СОЖ обуславливает необходимость иметь холодильную установку в непосредственной близости от шлифовального станка; кроме того, достаточно сложно изготовить и подать в зону обработки бруски замороженной СОЖ, в которые введены брикеты ТСМ, так, чтобы ТСМ попадал в зону обработки именно в момент перехода на выхаживание, а не раньше или позже. К тому же в зависимости от режимов обработки и свойств обрабатываемого материала температура поверхности заготовки в зоне ее контакта с бруском изменяется и в ряде случаев может не достигать температуры, при которой расход ТСМ оптимален, что снижает эффективность шлифования. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method for supplying SOTS, adopted as a prototype, include the fact that in the known method for supplying SOTS, the use of frozen coolant bars makes it necessary to have a refrigeration unit in the immediate vicinity of the grinding machine; in addition, it is quite difficult to produce and supply frozen coolant bars into the treatment zone, into which the TCM briquettes are inserted, so that the TCM enters the treatment zone exactly at the moment of transition to nursing, and not earlier or later. In addition, depending on the processing conditions and properties of the processed material, the surface temperature of the workpiece in the zone of its contact with the bar changes and in some cases may not reach the temperature at which the TCM flow rate is optimal, which reduces the grinding efficiency.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является выбранное в качестве прототипа устройство для поэтапной подачи СОТС (а.с. 865641 СССР, МКИ³ В 24 В 55/02. Устройство для поэтапной подачи СОЖ /Л.В. Худобин и И.Л. Худобин. N 2816754/25-08; эаявл. 06.09.79; опубл. 23.09.81, БИ N 35), включающее клиновое сопло и оснащенное подпружиненным штоком и электромагнитной катушкой дополнительное сопло, позволяющее осуществлять поэтапную подачу водной и масляной СОЖ.The closest device of the same purpose to the claimed device in the group of inventions according to the totality of features is the device selected for the phased supply of SOTS (AS 865641 USSR, MKI ³ V 24 V 55/02. The device for the phased supply of coolant / L. V. Khudobin and I.L. Khudobin. N 2816754 / 25-08; e-mail. 09/06/79; publ. 09/23/81, BI N 35), which includes a wedge nozzle and an additional nozzle equipped with a spring-loaded rod and an electromagnetic coil, which allows for a phased water and oil coolant supply.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства для поэтапной подачи СОТС, принятого за прототип, относится то, что при применении известного устройства отработавшая СОЖ требует разделения на водную и масляную фазы, а также сложность устройства, поскольку к устройству необходимо осуществлять подвод двух видов СОЖ и сжатого воздуха, что затрудняет его монтаж и эксплуатацию. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device for stage-by-stage supply of SOTS, adopted as a prototype, are that when using the known device, spent coolant requires separation into water and oil phases, as well as the complexity of the device, since it is necessary to implement the device supply of two types of coolant and compressed air, which complicates its installation and operation.

Сущность изобретения заключается в следующем. Резкое повышение в последнее время требований к производительности операций механической обработки, в частности шлифования, сделало особенно актуальной проблему повышения режимов обработки при обеспечении заданного качества обработанных поверхностей деталей. Одним из путей достижения указанной интенсификации является рационализация применения СОТС. The invention consists in the following. The recent sharp increase in the requirements for the productivity of machining operations, in particular grinding, has made the problem of increasing the processing conditions while ensuring the specified quality of the machined surfaces of the parts especially relevant. One of the ways to achieve this intensification is to rationalize the use of SOTS.

Технический результат - увеличение производительности обработки при обеспечении заданного качества обработанных деталей. The technical result is an increase in processing productivity while ensuring a given quality of machined parts.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что, как и в известном способе подачи СОТС, осуществляют подачу в зону обработки на этапах врезания и съема основного припуска водной СОЖ, а на этапе выхаживания - брикета ТСМ, который прижимают к поверхности заготовки, особенность заключается в том, что подачу водной СОЖ, обладающей хорошими охлаждающим и моющим свойствами для стабилизации контактной температуры, осуществляют поливом и прекращают при переходе на этап выхаживания, а прижим брикета ТСМ к заготовке осуществляют с одновременным нагревом с помощью нагревательного элемента части брикета ТСМ, прилегающей к поверхности заготовки. The specified single technical result in the implementation of the group of inventions according to the object method is achieved by the fact that, as in the known method for supplying SOTS, they feed into the treatment zone at the stages of embedding and removing the main allowance of aqueous coolant, and at the nursing stage, the TSM briquette, which is pressed to the surface of the workpiece, the peculiarity lies in the fact that the supply of aqueous coolant, with good cooling and washing properties to stabilize the contact temperature, is carried out by irrigation and is stopped upon transition to the nursing stage Nia and SCI preform clamp the workpiece is carried out with simultaneous heating by the heating element portion SCI preform adjacent to the workpiece surface.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что, как и известное устройство, заявленное устройство содержит клиновое сопло для подачи водной СОЖ, особенность заключается в том, что оно снабжено нагревательным элементом и прикрепленным к соплу устройством для подачи ТСМ, выполненным в виде разъемного корпуса прямоугольного сечения, который содержит электромагнитную катушку, подпружиненный шток, ввернутый в стакан, несущий брикет ТСМ, при этом нагревательный элемент встроен в упомянутый корпус. The specified single technical result in the implementation of the group of inventions on the object device is achieved in that, like the known device, the claimed device contains a wedge nozzle for supplying aqueous coolant, the peculiarity is that it is equipped with a heating element and a device for supplying TCM attached to the nozzle made in the form of a detachable case of rectangular cross section, which contains an electromagnetic coil, a spring-loaded rod screwed into a glass carrying a TCM briquette, while the heating element integrated in said housing.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретений, поскольку группа изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство для подачи СОТС - предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа подачи СОТС, при этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата. The claimed group of inventions meets the requirement of unity of inventions, since the group of inventions forms a single inventive concept, moreover, one of the claimed objects of the group — a device for supplying SOTS — is intended to implement another claimed object of the group — a method for supplying SOTS, while both objects of the group of inventions are aimed at solving one and the same task with obtaining a single technical result.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-устройства, так и для объекта-способа, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений. Определение из перечня выявленных аналогов прототипов как для способа, так и для устройства, как наиболее близких по совокупности существенных признаков аналогов, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения. An analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, identification of sources containing information about analogues of the claimed group of inventions for both the device object and the method object, made it possible to establish that the applicant did not find analogues for both method, and for the device of the claimed group, characterized by signs identical to all the essential features of both the method and the device of the claimed group of inventions. The determination from the list of identified analogues of prototypes for both the method and the device, which are the closest in the aggregate of the essential features of the analogues, allowed us to identify the totality of the distinguishing features that are essential for the applicant's technical result for each of the claimed objects of the group set forth in the claims.

Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует условию "новизна". Therefore, each of the objects of the group of inventions meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия каждого объекта заявленной группы изобретений условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявить признаки, совпадающие с отличительными от выбранных прототипов признаками для каждого объекта заявленной группы изобретений. Результаты поиска показали, что каждый объект заявленной группы изобретений не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками каждого из объектов заявленной группы изобретений преобразований на достижение технического результата. Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении их во взаимосвязи, либо изменении их вида. Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует условию "изобретательский уровень". To verify the compliance of each object of the claimed group of inventions with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the selected prototypes for each object of the claimed group of inventions. The search results showed that each object of the claimed group of inventions does not follow explicitly from the prior art defined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of each of the objects of the claimed group of inventions on the achievement of a technical result is not revealed. The described invention is not based on a change in quantitative characteristics, their presentation in relationship, or a change in their appearance. Therefore, each of the objects of the claimed group of inventions meets the condition of "inventive step".

На чертежах представлены: фиг. 1 - схема шлифования с подачей водной СОЖ на этапах врезания и съема основного припуска; фиг. 2 - схема шлифования с подачей ТСМ на обрабатываемую поверхность заготовки (без подачи СОЖ). The drawings show: FIG. 1 - grinding scheme with the supply of water coolant at the stages of cutting and removal of the main allowance; FIG. 2 - grinding scheme with the supply of FCM to the workpiece surface to be treated (without coolant supply).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого объекта заявленной группы изобретений с получением вышеуказанного технического результата:
по объекту-способу: способ подачи СОТС заключается в том, что на этапах врезания и съема основного припуска в зону обработки поливом (свободно падающей струей) через сопло 1 поливом подают водную СОЖ, обладающую хорошими охлаждающим и моющим свойствами (фиг. 1), что обеспечивает стабилизацию контактной температуры; при переходе на выхаживание подачу водной СОЖ прекращают, к обрабатываемой поверхности заготовки 2 прижимают брикет ТСМ 3, одновременно с чем производят нагрев объема брикета ТСМ, непосредственно прилегающего к поверхности его контакта с заготовкой, с помощью нагревательного элемента 4. При этом снижаются колебания в технологической системе, сокращается время рабочего цикла за счет более быстрого достижения заданного качества обработанных деталей. Подача на этапе выхаживания ТСМ, обладающего хорошими смазочным и демпфирующим свойствами, позволяет сформировать прочные смазочные пленки на обрабатываемой поверхности заготовки и рабочей поверхности круга и тем самым снизить интенсивность трения в контакте абразивного зерна и связки с обрабатываемым материалом, а также существенно уменьшить уровень колебаний технологической системы благодаря демпфирующему действию смазки, способствуя в итоге значительно более быстрому достижению заданного качества обработанной поверхности. Поскольку во время подачи ТСМ не производят подачу водной СОЖ, исключается ее отрицательное воздействие на создаваемые на поверхностях круга и заготовки смазочные пленки. Нагрев объема брикета, непосредственно прилегающего к поверхности его контакта с заготовкой, с помощью нагревательного элемента позволяет обеспечить оптимальный для данных условий шлифования расход ТСМ, а следовательно, и наибольшую эффективность шлифования.Information confirming the possibility of implementing each object of the claimed group of inventions with obtaining the above technical result:
according to the object-method: the method for supplying SOTS consists in the fact that at the stages of cutting and removing the main allowance into the treatment zone by irrigation (a freely falling stream), water coolant with good cooling and washing properties is fed through nozzle 1 by irrigation (Fig. 1), which provides stabilization of contact temperature; when switching to nursing, the supply of aqueous coolant is stopped, the TSM 3 briquette is pressed against the workpiece surface 2, at the same time, the volume of the TSM briquette directly adjacent to its contact surface with the workpiece is heated using the heating element 4. At the same time, fluctuations in the technological system are reduced , the cycle time is reduced due to faster achievement of a given quality of machined parts. The filing at the nursing stage of the FCM, which has good lubricating and damping properties, allows the formation of strong lubricating films on the workpiece surface and the working surface of the wheel and thereby reduce the friction intensity in the contact of the abrasive grain and the binder with the processed material, as well as significantly reduce the level of oscillations of the technological system due to the damping effect of the lubricant, ultimately contributing to a much faster achievement of the specified quality of the treated surface. Since water coolant is not supplied during TCM, its negative effect on lubricating films created on the surfaces of the circle and the workpiece is excluded. The heating of the volume of the briquette directly adjacent to the surface of its contact with the workpiece using a heating element makes it possible to ensure the optimum TCM consumption for the given grinding conditions, and therefore the highest grinding efficiency.

По объекту-устройству: устройство для подачи СОТС включает клиновое сопло 1 и устройство для подачи ТСМ, состоящее из разъемного корпуса 5 прямоугольного сечения, внутри которого расположены электромагнитная катушка 6, шток 7, несущий ограничительную гайку 8, подпружиненный пружиной 9 и ввернутый в стакан 10, в котором закреплен брикет ТСМ 3; в корпус 5 встроен нагревательный элемент 4; корпус 5 крепится к клиновому соплу 1 с помощью планки 11 и винта 12. On the object device: the device for supplying SOTS includes a wedge nozzle 1 and a device for supplying TCM, consisting of a detachable body 5 of rectangular cross section, inside of which there is an electromagnetic coil 6, a rod 7, bearing a restrictive nut 8, spring-loaded spring 9 and screwed into a glass 10 in which the briquette TCM 3 is fixed; a heating element 4 is integrated in the housing 5; the housing 5 is attached to the wedge nozzle 1 using the strap 11 and the screw 12.

Устройство работает следующим образом. На этапах врезания и съема основного припуска в зону обработки поливом (свободно падающей струей) через сопло 1 подается водная СОЖ, обладающая хорошими охлаждающим и моющим свойствами, брикет ТСМ 3 находится в отведенном положении под действием пружины 9 (фиг. 1). При переходе на выхаживание подача водной СОЖ прекращается, одновременно подается питание на электромагнитную катушку 7, вследствие чего брикет ТСМ 3 прижимается к обрабатываемой поверхности заготовки 2, и запитывается нагревательный элемент 4, который производит нагрев объема брикета ТСМ, непосредственно прилегающего к поверхности его контакта с заготовкой (фиг. 2); по окончании цикла шлифования электромагнитная катушка 7 обесточивается и брикет ТСМ 3 под действием пружины 9 отводится в исходное положение, показанное на фиг. 1. The device operates as follows. At the stages of insertion and removal of the main allowance, water coolant with good cooling and washing properties is supplied through the nozzle 1 to the treatment zone by irrigation (freely falling stream), the ТСМ 3 briquette is in the retracted position under the action of the spring 9 (Fig. 1). When switching to nursing, the supply of aqueous coolant is stopped, at the same time, power is supplied to the electromagnetic coil 7, as a result of which the TCM briquette 3 is pressed against the workpiece surface 2, and the heating element 4 is energized, which produces heating of the volume of the TCM briquette directly adjacent to the surface of its contact with the workpiece (Fig. 2); at the end of the grinding cycle, the electromagnetic coil 7 is de-energized and the briquette TCM 3, under the action of the spring 9, is returned to the initial position shown in FIG. 1.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной группы изобретений следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленную группу изобретений при ее осуществлении, предназначено для подачи СОТС на операциях шлифования различных металлов и сплавов;
- для заявленной группы изобретений в том виде, как она охарактеризована в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленную группу изобретений при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.The above information indicates the following conditions are met when using the claimed group of inventions:
- a tool embodying the claimed group of inventions in its implementation, is intended to supply SOTS on the grinding operations of various metals and alloys;
- for the claimed group of inventions, as described in the independent claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- a tool that embodies the claimed group of inventions in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует критерию "промышленная применимость". Therefore, the claimed group of inventions meets the criterion of "industrial applicability".

Claims

1. A method of supplying lubricating-cooling technological means during grinding, including feeding into the treatment zone at the stages of embedding and removing the main allowance of aqueous lubricating-cooling fluid (coolant), and at the stage of nursing, a briquette of solid lubricant (FCM), which is pressed to the surface blanks, characterized in that the supply of aqueous coolant, with good cooling and washing properties to stabilize the contact temperature, is carried out by irrigation and is stopped upon transition to the nursing stage, and the TSM briquette clamp is pressed to cooking is carried out with simultaneous heating with the help of a heating element of a portion of the TCM briquette adjacent to the surface of the workpiece.

2. A device for supplying cooling lubricants containing a wedge nozzle for supplying an aqueous lubricating cooling fluid (coolant), characterized in that it is equipped with a heating element and a device for feeding solid lubricant (TCM) attached to the nozzle, made in the form a detachable rectangular housing with an electromagnetic coil and a spring-loaded rod screwed into a glass carrying a TCM briquette, the heating element being built into the said housing.