Работоспособность шлифовальных кругов на органических термореактивных связках, изготовленных с использованием СВЧ-энергетики

МАШИНОСТРОЕНИЕ

УДК 621.923

С. М. МИХАЙЛИН, С. В. ЖДАНОВ

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ НА ОРГАНИЧЕСКИХ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ СВЯЗКАХ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЧ-ЭНЕРГЕТИКИ

Приведены результаты исследований работоспособности шлифовальных кругов (ШК) на органических термореактивных связках, изготовленных с использованием микроволнового нагрева в сверхвысокочастотном поле. Показано, что термообработка полуфабрикатов ШК с использованием СВЧ-энергетики способствует повышению твёрдости кругов по сравнению с кругами, изготовленными по традиционной технологии. Установлено, что круги, изготовленные в СВЧ-поле, по рабо?поспо-собности не уступают кругам, изготовленным по традиционной технологии, при значительном сокращении технологического цикла и увеличении производительности их изготовления.

Ключевые слова: шлифовальные круги, СВЧ-энергетика, органические термореактивные связки

Традиционные промышленные технологии изготовления абразивных инструментов на органических термореактивных связках (ОТС) включают ряд последовательных операций, важнейшей и наиболее трудоёмкой из которых является термообработка полуфабрикатов этих инструментов в печах (бакелизаторах). Занимает она от 13 до 40 часов в зависимости от рецептурных характеристик инструмента и его размеров и к тому же не отвечает современным требованиям экологической чистоты производства. Кроме большой длительности цикла, эти технологии обладают ещё одним существенным недостатком, связанным с неравномерным распределением температуры по объёму полуфабриката в процессе его нагрева, что в конечном итоге приводит к неоднородности физико-механических свойств инструмента. Наличие этих серьёзных недостатков делает весьма актуальным решение задачи создания более совершенной технологии термообработки абразивных инструментов на ОТС. Наиболее перспективным представляется резкое сокращение длительности цикла термообработки абразивных инструментов за счёт применения микроволнового нагрева под воздействием сверхвысокочастотного излучения.

Абразивной лабораторией УлГТУ совместно с ОАО «Димитровградхиммаш» проведены исследования, подтвердившие возможность применения СВЧ-технологий для термообработки полуфабрикатов шлифовальных кругов (ШК) различных характеристик и типоразмеров на бакелитовой связке. Установлено, что использование СВЧ-энергетики позволяет уменьшить в 5

© С. М. Михайлин, С. В. Жданов, 2006

- 6 раз энергозатраты на единицу изделия и более чем в 4 раза сократить продолжительность цикла термообработки полуфабрикатов кругов.

Исследованы более 200 шлифовальных кругов, термообработанных в СВЧ-поле и стандартным (конвекционным) способом, типовые представители которых приведены в таблице. При изготовлении шлифовальных кругов использовали рецептуры, применяемые в действующем производстве ОАО «Димитровградхиммаш». Измерения твёрдости кругов с помощью прибора «Звук - 203 М» показали, что твёрдость шлифовальных кругов, изготовленных с использованием СВЧ-энергетики, выше твёрдости шлифовальных кругов, изготовленных по действующей технологии, на 1-2 степени (разница звуковых индексов достигает 307 м/с) (табл.). Вероятная причина «скачка» твёрдости - это изменение структуры, расположения, формы и размеров пор в шлифовальном круге и физико-механических свойств материала круга под воздействием СВЧ-излучения.

Работоспособность испытанных шлифовальных кругов оценивали по четырём показателям: объёму материала снятого с образца за период стойкости круга, определяемого по появлению характерного звука или наличию прижога на обработанной поверхности; объёму изношенной части рабочего слоя круга за период его стойкости коэффициенту шлифования Кш и среднему арифметическому отклонению профиля шлифованной поверхности 11а. Ввиду отсутствия в ГОСТ 2424 нормированных значений эксплуатационных показателей качества кругов

на бакелитовой связке ограничились сравнением работоспособности кругов, изготовленных по СВЧ-технологии, с работоспособностью кругов, изготовленных по действующей на ОАО «Ди-митровградхиммаш» технологии.

Испытания ШК проводили на плоскошлифовальном станке мод. ЗЕ711ВФ2 при шлифовании плоских образцов цилиндрической формы диаметром 150 мм и высотой 25 мм из сталей Р6М5, ЖС 63 ... 65, и ШХ15, (ИЯС 58 ... 62). Образцы из стали Р6М5 шлифовали при окружной скорости круга Ук = 35 м/с; скорости стола Ус = 15 м/мин, поперечной подаче 8П = 1 мм/ход и подаче на врезание 8вр = 0,03 мм/ход. Шлифование образцов из стали ШХ15 проводили по режиму: Ук = 35 м/с, Ус = 15 м/мин, 8П = 2 мм/ход, 8вр = 0,05 мм/ход, Круги правили методом обтачивания алмазным карандашом 3908-0083 С2 (ГОСТ 607): три прохода со съёмом 0,03 мм/дв.х, три прохода без подачи, скорость продольной подачи алмазного карандаша 0,2 ± 0,05 м/мин. В качестве СОЖ использовали 0,1 %-ный водный раствор кальцинированной соды, который подавали в зону шлифования поливом с расходом 5 -8 дм3/мин.

Номенклатура шлифовальных кругов прямого профиля из электрокорунда белого на бакелитовой связке 5-й структуры

В результате попарного сравнения шлифовальных кругов каждой рецептуры по параметру \УМ за период стойкости круга установлено, что круги, полуфабрикаты которых термообработаны в СВЧ-поле, несколько превосходят круги, изготовленные по традиционной технологии (рис. 1). Уменьшение

содержания связующего в рецептуре круга К5 привело к снижению по сравнению с кругом К1. Не отмечено заметного различия в значениях \¥м при шлифовании кругами 25 (К1) и 40 (К31) зернисто-стей образцов из сталей ШХ15 и Р6М5. Увеличение диаметра шлифовального круга с 250 мм (К1) до 300 мм (К34 привело к заметному снижению объёма снятого материала.

Не отмечено какой-либо чёткой закономерности влияния СВЧ-нагрева на износ испытанных кругов как при шлифовании образцов из стали ШХ15, так быстрорежущей стали Р6М5 (рис. 2). Например, круги К1 (СВЧ-технология) и КЗ (конвективный теплообмен) имели практически одинаковый износ. Износ круга К5, изготовленного по СВЧ-технологии, при шлифовании образцов из стали ШХ15 незначительно превышал износ круга К8, изготовленного по традиционной технологии. Износ круга К31 был на 18 % больше износа круга К32. Круги К34 и КЗ5 имели практически одинаковый износ. Сравнение по этому показателю между собой кругов, термообработанных в СВЧ-поле, показало, что снижение содержания пульвербакелита в связующем не влияет на износ круга (круги К1 и К5).

При шлифовании образцов из стали ШХ15 круги, изготовленные по СВЧ-технологии, имеют такой же или больший коэффициент шлифования Кш по сравнению с базовыми кругами аналогичной рецептуры (рис. 3). При шлифовании образцов из быстрорежущей стали Р6М5 исключение составляет круг К5 с пониженным содержанием пульвербакелита в связующем. Коэффициент шлифования при обработке этим кругом в 1,3 раза меньше Кш базового круга такой же рецептуры. Установлено также, что Кш кругами, изготовленными по СВЧ-технологии, снижается при увеличении зернистости и диаметра шлифовального круга.

Выявлено, что значение Яа шероховатости поверхностей образцов из стали ШХ15, шлифованных кругами, изготовленными по СВЧ-технологии, меньше значения Яа поверхностей, шлифованных кругами, изготовленными по традиционной технологии (рис. 4). Лишь при шлифовании кругом К5 с пониженным содержанием пульвербакелита в связующем Яа на 18 % больше, чем при шлифовании кругом К8. Эта закономерность отмечена и при шлифовании кругами К5, КЗ! и КЗ4 образцов из стали Р6М5; 11а поверхности, шлифованной кругом К1, в этом случае было на 30-40% больше, чем при шлифовании кругом КЗ. Увеличение зернистости от 25 (К1) до 40 (КЗ 1) и диаметра круга от 250 мм (К1) до 300 мм (К34) не оказывает существенного влияния на шероховатость шлифованной поверхности.

На основании результатов выполненных исследований можно сделать вывод о практической возможности и перспективности применения энергии СВЧ-излучения для термообработки полуфабрикатов кругов на органических термореактивных связках. Шлифовальные круги, изготовленные по СВЧ-технологии, не уступают по работоспособности кругам, изготовленным по традиционной технологии, при существенном снижении энергозатрат и продолжительности их изготовления.

jj> | Твёрдость Фактическая Способ термообработки

Обозначь круга Типоразмер 1 пла-ни- РУ-емая фактическая скорость звука, м/с*

К1 СТ1-2 3402 СВЧ

КЗ 25-Н С2 С2 а 3330 ! конвекция

К5 250x25x7 6 3333 СВЧ

К8 С1 3153 конвекция

К31 СГ1-2 3516 СВЧ

К32 40-Н С1 С1 3195 конвекция

К34 СГ1-2 3457 СВЧ

К35 300x40x7 6 25-Н С1 С1 3150 конвекция

18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 мм3 4000

2000 0

Рис. 1. Зависимость объёмного съёма металла от характеристики и технологии изготовления ШК 1-250x25x76 и материала обрабатываемого образца: К1, КЗ, К5, К8, К31, К32, К34, К35 - номера ШК по табл.; Ук = 35 м/с; Ус = 15 м/мин, 8П= 1 мм/ход, 8вр = 0,03 мм/ход. (Р6М5), 8П = 2 мм/ход, 8вр = 0,05 мм/ход (ШХ15);

материал образца: - сталь ШХ15, [ЩЩ11 - сталь Р6М5 «.

> •уЗН н

Рис. 2. Зависимость объёмного износа ШК от характеристики и технологии изготовления ШК

и материала обрабатываемой заготовки: условия смотри в подписи к рис. 1

Кш

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

К1

КЗ К5 К8 К31 К32 К34 К35

Рис. 3. Зависимость коэффициента шлифования ШК от характеристики и технологии изготовления ШК

и материала обрабатываемой заготовки: условия смотри в подписи к рис. 1

Яа

мкм

К1 КЗ К5 К8 К31 К32 К34 К35

Рис. 4. Зависимость шероховатости обрабатываемой детали от характеристики и технологии изготовления

ШК и материала обрабатываемой заготовки: условия смотри в подписи к рис. 1

Михаилин Сергей Михайлович, кандидат технических наук. Работает над совершенствованием конструкций и технологий изготовления абразивного инструмента.

Жданов Сергей Владимирович, аспирант. Занимается вопросами совершенствования технологий изготовления и применения абразивного инструмента. .

УДК 621.923.4

А. Ш. ХУСАИНОВ, И. С. АНТОНОВ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАУСЕНЦА НА КРОМКЕ КЛИНОВИДНОЙ ЗАГОТОВКИ ПРИ ПЛОСКОМ ШЛИФОВАНИИ

Разработана математическая модель деформации клиновидной заготовки под действием силы шлифования, обоснованы причины образования заусенца. Выявлены доминирующие факторы, определяющие размер заусенца. Предложены технологические решения борьбы с образованием заусенцев.

Ключевые слова: плоское шлифование, заусенцы на кромке, клиновидные изделия, заготовки.

Яркими представителями клиновидных изделий являются плоские ножи с прямолинейной режущей кромкой лезвия, широко используемые в полиграфической, легкой и деревообрабатывающей промышленности. Угол заострения таких ножей находится в пределах 16°...24°, а ножей раскройного станка - 18°...26°. Причём протяжённость режущей кромки (длина ножа) может достигать 1,5...2 м и более, тогда как ширина и толщина ножа составляют не более 150 и 15 мм соответственно (раскройный нож 300x8x2,5).

При изготовлении ножей и восстановлении

А. Ш. Хусаинов, И. С. Антонов, 2006

Рис. 1. Схема установки плоского ножа с прямолинейной режущей кромкой на шлифовальной (заточной) операции: 1 - корпус ножа; 2 - вставка из инструментального материала; 3 - стол станка (приспособления). 1 - длина консоли ножа; Ь, IV- ширина обрабатываемой поверхности соответственно вставки

и ножа в целом; а - угол клина