Шлифование заготовок из труднообрабатываемых сталей прерывистыми кругами из синтетических сверхтвердых материалов

Г.Р. МУСЛИНА, Ю.М. ПРАВИКОВ

ШЛИФОВАНИЕ ЗАГОТОВОК ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ ПРЕРЫВИСТЫМИ КРУГАМИ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Одним из путей повышения качества поверхностей и поверхностных слоев деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов является применение на финишных операциях шлифования алмазных кругов на каучуковых связках.

Однако в ряде случаев применение этих кругов может оказаться нецелесообразным из-за недопустимо большого расхода алмазов при выгорании связки даже при достаточно низкой температуре в зоне шлифования (теплостойкость каучуковых связок (220 - 230) °С). Температуру в зоне шлифования алмазными кругами на каучуковых связках можно снизить, если использовать при обработке заготовок из труднообрабатываемых сталей и сплавов круги не со сплошной, а с прерывистой рабочей поверхностью. Возникающую при этом проблему существенного снижения объема рабочего (алмазоносного) слоя из-за наличия пазов и соотвечивующего сокращения срока службы кругов до полного износа можно решить, используя конструкции кругов, разработанные на кафедре «Технология машиностроения».

Особенностью предлагаемых кругов является использование в качестве режущих элементов сменных многаранных металлических вставок с алмазоносным рабочим слоем (или рабочим слоем из любого абразивного сверхтвердого материала) на каучуковых связках, размещенных на периферийной поверхности корпуса круга с заданными в соответствии с условиями шлифования (материалом обрабатываемых заготовок, требованиями к качеству шлифованных деталей и пр.) интервалами.

Шлифовальный круг (рис. 1,а) состоит из металлического корпуса 1 с периферийными пазами, в которых установлены многогранные элементы 2 с размещенными на каждой грани рабочими алмазными слоями. Грани сменных элементов, несущие алмазоносные рабочие слои, имеют радиус, равный радиусу рабочей поверхности круга, а посадочные поверхности элементов образуют призму с числом граней, равным числу рабочих граней. Сменные

12 3 4

\ I __ / /

1

2

В)

Рис. I. Конструкции сборных прерывистых алмазных кругов с нерегулируемой (а) и с регулируемой (б, в) протяженностью режущих поверхностей смепных элементов: 1 - корпус круга; 2 - сменный элемент (вставка); 3 - прижим; 4 - винт

элементы 2 прижимают к направляющим поверхностям пазов прижимами 3 при завертывании винтов 4. Балансируют круг в сборе с планшайбой и устанавливают на шпиндель станка. Круг правят любым известным способом и используют для шлифования до полного износа рабочего алмазоносного слоя на первой грани. После этого сменный элемент 2 поворачивают для использования рабочего слоя другой грани. При использовании трехгранных вставок ресурс круга по сравнению с прерывистым кругом с прорезями возрастает до трех раз.

Для использования прерывистых алмазных кругов на каучуковых связках в условиях многономенклатурного единичного и мелкосерийного производства разработаны конструкций кругов с возможностью регулирования протяженности режущих поверхностей сменных элементов в зависимости от условий обработки. С этой целью на торце корпуса круга 1 (рис. 1,6) выполнен кольцевой паз, по которому перемещают сменные элементы 2 с рабочим алмазоносным слоем. Для определения углового положения сменных элементов при их перемещении вдоль паза используются шпонки, установленные в пазах корпуса. С целью обеспечения возможности регулирования расстояния между элементами 3 в широких пределах круг может быть снабжен комплектами, состоящими, например, из шести, восьми, десяти сменных элементов.

В другой конструкции круга (рис, 1 ,в) для регулирования протяженности режущих поверхностей сменные элементы 2 выполнены в виде многогранных вставок, у которых грани, несущие рабочие алмазоносные слои, представляют собой дуги одного и того же радиуса Як ~ Вк /2 (Д. - диаметр рабочей поверхности круга), но с разными длинами: и£] > > и/3. В зависимости от условий шлифования сменные элементы 2 поворачивают вокруг своих осей на нужный угол так, чтобы на периферии круга были расположены грани необходимой и одинаковой длины.

Применение предлагаемых кругов позволит, с одной стороны, обеспечить низкую теплонапряженность процесса обработки заготовок, так как шлифование осуществляется прерывистой рабочей поверхностью, с другой стороны - увеличить ресурс круга за счет использования всех граней сменных элементов.

С целью выявления технологических возможностей прерывистых алмазных кругов на каучуковых связках при шлифовании заготовок из труднообрабатываемых сталей авторы провели исследования сравнительной технологической эффективности таких кругов и кругов со сплошной рабочей поверхностью.

Шлифовали с рабочей скоростью 18 м/с заготовки диаметром (3540) мм, длиной 70 мм из быстрорежущей Р6М5 {НЕС 60 ... 62) и нержавеющей 12Х18Н10Т (НВ 157...159) сталей на круглошлифовальном станке

ЗУЮМАФ10; варьируя скорость продольной подачи Ух от 0,1 до 0,9 м/мин, врезную подачу на двойной ход - от 0,004 до 0,02 мм/дв.х и окружною скорость заготовки У3 - от 10 до 90 м/мин. Использовали сплошной (АЭК1) и прерывистый (АЭК2) алмазные круги на каучуковых связках с характеристикой алмазоносного слоя АС2 80/63-Р4-100 %. Протяженность и количество пазов на круге выбирали в соответствии с рекомендациями А.В.Якимова. Провели полный факторный эксперимент 23 по исследованию влияния режима шлифования на объемную режущую способность кругов АЭК1 и АЭК2 и шероховатость поверхностей, шлифованных этими кругами. Шлифование осуществляли с подачей поливом в зону обработки 5 % -ного раствора продукта Синхо-2М.

При шлифовании заготовок из обеих сталей температура в зоне контакта алмазных зерен с обрабатываемым материалом практически не зависит от наличия пазов у шлифовального круга и колеблется в пределах от 650 до 760 °С. Активное участие в контакте «круг - заготовка» упругой каучуковой связки во многом изменяет благоприятные условия теплообразования и теп-лораспределения, характерные для шлифования алмазными кругами на «жестких» (бакелитовых, металлических и др.) связках. В связи с этим температура поверхностных объемов заготовки, определяющая температуру в зоне контакта связки алмазного круга и заготовки,достигает 300 °С и более, что выше теплостойкости каучуковых связок. Соответствующая температура при шлифовании заготовок из сталей Р6М5 и 12Х18Н10Т алмазными кругами с прерывистой рабочей поверхностью не превышает 190 °С и приемлема с точ-

Рис. 2. Влияние режима шлифования АЭК на их объемную режущую способность (V (а) и шероховатость шлифованных поверхностей Ка (б); Уэ = 90 м/мин; 1- 4 и Г- 4' - АЭК соответственно со сплошной и прерывистой рабочей поверхностью; 1, Г, 2, 2' - = 0,004 мм/дв.х; 3, 3', 4, 4' - = 0,020 мм/дв.х; 1, Г, 3, 3' и 2, 2', 4, 4' - материал заготовки соответственно сталь 12Х18Н10Т и сталь Р6МЗ

Как показали эксперименты, объемная режущая способность прерывистого алмазного круга (рис. 2,а) и параметры шероховатости поверхностей, шлифованных этим кругом, практически не отличаются от соответствующих показателей, полученных при шлифовании сплошным кругом (рис. 2,6).

Таким образом, проведенные исследования позволяют считать разработанные конструкции кругов перспективными для применения на операциях окончательного шлифования заготовок из труднообрабатываемых сталей как в условиях массового, так и серийного производства.

Муслина Галина Рафаиловна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ, окончила Ульяновский политехнический институт. Работает в области теории и технологии абразивной обработки.

Правиков Юрий Михайлович, кандидат технических наук, доцент той же кафедры, окончил Ульяновский политехнический институт. Работает в области теории и технологии абразивной обработки.