Стабилизация режущей способности шлифовального круга путем механической очистки его рабочей поверхности

Леонов Александр Владимирович, кандидат технических наук, научный сотрудник кафедры «Технология машиностроения», окончил Ульяновский государственный технический университет. Имеет статьи в области применения СОТС при шлифовании.

Михайлин Сергей Михайлович, генеральный директор ОАО «Димит-ровградхиммаш», окончил Ульяновский политехнический институт. Занимается разработкой перспективных конструкций шлифовальных кругов.

УДК 621.923

Л. В. ХУДОБИН, А. Н. У НЯНИН

СТАБИЛИЗАЦИЯ РЕЖУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА ПУТЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ЕГО РАБОЧЕЙ

ПОВЕРХНОСТИ

\

\

•ч

\

Получены математические зависимости, позволяющие оптимизировать размер зерна инструмента (бруска), предназначенного для механической очистки рабочей поверхности шлифовального круга. Приведены результаты экспериментального исследования плоского маятникового шлифования с механической очисткой круга.

Одним из радикальных средств повышения режущей способности абразивного инструмента при шлифовании заготовок из пластичных и адгезион-но-активных материалов является механическая очистка быстро засаливающейся рабочей поверхности круга. Имеется определённый опыт очистки рабочих поверхностей кругов из сверхтвердых материалов, в меньшей степени изучены вопросы, касающиеся механической очистки шлифовальных кругов из злектрокорундов. Полностью не исследованы вопросы оптимизации характеристики инструмента и режима очистки.

Удаление налипов металла с абразивных зёрен круга возможно, если радиус окружности р3|!, описанной около граней режущей кромки зерна инструмента для очистки, не превысит значения, при котором возможно микрорезание налипов, толщина которых составляет несколько микрометров [1]:

А.*— >

где ати - глубина внедрения абразивных зёрен инструмента в материал налила, м; ткр - критерий перехода к микрорезанию.

Радиус закругления абразивных зёрен, режущая часть которого представлена в виде усечённой пирамиды, связан с его износом huu зависимостью:

Р.-^Ш*.

1 — sin yи

где yv ~ угол при вершине зерна инструмента, град.

Из зависимостей (1) и (2), с учётом соотношения между hMI и размером Ьи площадки затупления на зерне инструмента, следует зависимость для расчёта максимального значения параметра Ьи:

и <2'g«r'0 "SinyJ

i/тлх

^•COS Yu

Условие bu < bu max выполняется, если средневероятный размер зёрен инструмента соответствует неравенству

d <_*--Q-sinr.)__

ои — . U \ >

ткр- cosyu-tgyu-{l-£)

где с - коэффициент, учитывающий заделку зёрен в связке.

Очистка абразивных зёрен круга, вершины которых расположены на рас-стоянии h3 от вершины наиболее выступающего зерна, возможна, если выполняется соотношение:

где Ашхи - толщина рабочего слоя инструмента, м (рис. 1).

Учитывая, что Лшхи = ки • d0U9 где ки - коэффициент [2], условие для определения минимального размера зерна инструмента примет вид:

2 • К

dou>0 , * г

2 • ки + s -1

С другой стороны, чтобы зёрна инструмента могли разместиться между зёрнами круга, должно выполняться условие

К < А

где £\ - расстояние между зёрнами шлифовального круга, м (см. рис. 1).

Принимая во внимание, что Ьи не может превысить dou , и выразив £\ в зависимости от размера зерна и расстояния между зёрнами круга на расстоянии hu + h3 от вершины наиболее выступающего зерна [2], получили следую-щую зависимость:

dou < 2, -2{К + К)-tgy,

Z. • 0,24

< i 1 K+h

\ "о у

Рис. 1. Схема к расчёту размера зерна инструмента (бруска) для очистки рабочей поверхности шлифовального круга: 1 - шлифовальный круг; 2 - брусок; 3, 4 - абразивное зерно соответственно бруска и круга

где 7,0 - числом зёрен на единице рабочей поверхности круга, 1/м2; ки - суммарная величина скалывания при правке и износа зёрен круга, м; у - угол при вершине зерна, град; й0 - средневероятный размер зёрен круга, м; а ~ коэффициент [2].

Чтобы удалить с поверхности абразивного зерна налип из стали 40Х толщиной 2 мкм [1] для круга 10-й зернистости при И3 = 5 мкм (что соответствует среднему значению глубины внедрения зёрен круга в заготовку), Ии = 10 мкм, ткр = 0,25 [3], уи = 45°, с = 0,7, ки - 1,75 [2] расчётный средневероятный размер зёрен с1ои должен находиться в пределах (3,1 - 11,1) мкм.

Расчёты показали, что значения <1оиь полученные по зависимости (5), на порядок больше значений, рассчитанных по формуле (3). Это свидетельствует о том, что максимальное значение с1ои определяется прежде всего возможностью микрорезания материала налипов.

Экспериментальные исследования провели при плоском маятниковом шлифовании заготовок из стали 40Х, НВ 167 ... 207 с размерами обрабатываемой поверхности 10x40 мм кругом 1 - 200^15x32 25А10ПСТ26К2 на станке ЗД710В-1. Рабочая скорость круга составляла 35 м/с, скорость продольной подачи стола - 10 м/мин, врезная подача 0,005 и 0,01 мм/дв.ход., 3 %-ный раствор продукта Синхо-6 подавали в зону обработки поливом с расходом 10 дм /мин. Рабочую поверхность круга очищали брусками высотой Я = 10 мм на эпоксидной связке с концентрацией абразива 50 % 3 - 4 раза за период стойкости круга. Брусок прижимали к кругу с силой 2 Я в течение 2 с. Контролировали период стойкости шлифовального круга тс, силы шлифова-

ния РгкРуи параметр Яа шероховатости шлифованной поверхности детали. 60 Вестник УлГТУ 1/2002

Период стойкости круга, очищаемого брусками зернистостью 12, 6 и М50, оказался меньше, чем при шлифовании без очистки (рис. 2). Положительный эффект был достигнут лишь при очистке круга бруском из микропорошка М10 (с размерами зёрен основной фракции (7 - 10) мкм), что подтверждает вышеприведённые расчёты.

14

мин

10 8

t:

fe

2 0

Рис.2. Зависимость периода стойкости тс шлифовального круга от зернистости бруска для очистки и врезной подачи Sep : 1 - без очистки; 2, 3 - очистка брусками из шлиф-порошков зернистостью 12 и 6 ; 4, 5 - очистка брусками из микропорошков зернистостью М50 и М10; материал заготовки - сталь 40Х; ШЯ ~Sep~ 0,005 мм/дв.ход; I I - Sap- 0,01 мм/дв.ход

Механическая очистка способствует стабилизации силовой напряжённости процесса шлифования. При обработке заготовок без очистки круга силы Ру и Рг увеличились к концу периода его стойкости на 39 и 52 % соответственно, при очистке круга бруском из микропорошка 24АМ10 - на 21 и 32 % (рис. 3). Лучшие результаты получены при использовании бруска из технического стекла (без абразива): при шлифовании с периодической очисткой этим бруском период стойкости круга увеличился на 50 %, а силы Р2 и Ру возросли к концу периода стойкости лишь на 10 и 17 %.

Влияние очистки на параметр Ra шероховатости шлифованной поверхности не выявлено. При шлифовании с очисткой и без неё с Scp = 0,005 мм/дв.ход. Ra находилось в пределах (0,5 - 0,9) мкм.

Таким образом, получены и экспериментально подтверждены математические зависимости для расчёта зернистости бруска для очистки круга. Исследования показали, что механическая очистка круга является перспективным средством стабилизации силовой напряжённости и увеличения периода стойкости шлифовального круга.

80

Н 70

60

50

40

1 / 2

• 3

•

0 3 6

9 12

т —

мин

18

40

Н

35

30

25

20

1 N у 2 /

V А 3

0 3 6 9 12 мин 18

Рис. 3. Зависимость радиальной Ру (а) и касательной Pz (б) составляющих силы шлифования от времени обработки г 1, 2, 3 - соответственно без очистки, с очисткой бруском 24 AM 10, с очисткой бруском из технического стекла; материал заготовки - сталь 40Х; Sep = 0,005 мм/дв.х<5д

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бокучава Г. В. Трибология процесса шлифования. Тбилиси: Сабчота Сакартвело, 1984. 238 с.

2. Королев А. В. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1975. 191 с.

.1 г

3. Островский В. И. Теоретические основы процесса шлифования. Л.: Изд-во ЛГУ, 1981. 144 с.

Худобин Леонид Викторович, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ, окончил Саратовский политехнический институт. Автор книг и статей в области технологии механической обработки.

Унянин Александр Николаевичу кандидат технических наук, доцент той же кафедры, окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет статьи в области технологии абразивной обработки с применением смазоч-но-охлаждающих технологических средств.

УДК 621. 922. 079

Ю. В. ПСИГИН, А. И. АРМЕР, В. В. БИБКИН

Ат

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ШЛИФОВАННЫХ С УСКОРЕННЫМ ВЫХАЖИВАНИЕМ

Устройство для микроподачи заготовок обеспечивает плоское шлифование с ускоренным выхаживанием без участия механизма подачи станка. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния режимов выхаживания на технологическую эффективность шлифования с использованием предлагаемого устройства.

Как известно, ускоренное выхаживание, при котором натяг в технологической системе снижается до нужной величины путём отвода шлифовального круга от заготовки, обеспечивает заметное уменьшение маншнного времени и соответственно повышение производительности обработки. Устройства для микроподачи заготовок [1, 2] позволяет расширить технологические возможности оборудования, обеспечив плавное непрерывное движение заготовки, как в направлении врезной подачи (этап предварительного и окончательного шлифования), так и в обратном направлении (этап ускоренного выхаживания).

Авторы исследовали влияние режимов выхаживания на формирование высотных параметров микронеровности шлифованной поверхности: среднего арифметического отклонения профиля Ra; высоты неровностей профиля по

десяти точкам Ry; наибольшей высоты неровностей профиля i?mx, оцениваемых по ГОСТ 19300-86 на профилометре мод. 170622. Заготовки размерами 20x20x80 мм из стали 45, HRC 40...42 устанавливали на магнитной плите плоскошлифовального станка ЗЕ711ВФ2 или на УМЗ (рис. 1). С заготовки снимали припуск Z= 0,02 или 0,08 мм; скорость продольной подачи 14 м/мин; окружная скорость шлифовального круга 1 - 250x76x32 24А25НСМ17К5 со-ставляла 32 м/с; врезная подача St = 0,002 или 0,008 мм/дв. ход, при шлифовании на УМЗ подача St была непрерывной. Удлинение теплового элемента 3

с закреплённой в приспособлении 6 заготовкой происходило при его нагреве жидкостью (вода, содержащая ингибиторы коррозии; температура 90 °С), поступавшей через отверстие А в пространство между тепловым элементом 3 и сливной ёмкостью 4. Жидкость сливается из ёмкости 4 через отверстие Б.

Число двойных ходов выхаживания пв ~ 0; 1; 2; 3; 6; 9. Выхаживание

при шлифовании с использованием УМЗ проводили ускоренно, скорость от-вода заготовки 5,' = 0,0001; 0,0003 и 0,0005 мм/с. В пространство между