Эффективность плоского торцового шлифования стандартными и композиционными кругами, изготовленными с применением микроволнового излучения

фрезерных станков можно считать перепек тивным методом, причём использование гра-новой станины более эффективно, чем синте-грановой стойки.

Маилучший результат достигается, когда стойка и станина изготовлены из синтеграна. При этом анализ динамических характеристик станка показал (см. рис. 3), что при переходе на синтегран динамическая податливость на первой резонансной частоте не изменилась, на второй и третьей уменьшилась соответственно в 2 и в 2,7 раза. Качественная характеристика виброустойчивости ( — ) у станка с

стах

синтеграновыми стойкой и станиной в 2,75 раза меньше, чем у базового станка.

Таким образом, расчёт с применением метода конечных элементов подтвердил, что для тяжёлых вертикально-фрезерных станков переход на изготовление базовых деталей из синтеграна возможен и оправдан, причём изготовление станины и стойки из синтеграна позволит

увеличить виброустойчивость станка в 2 раза и более, а металлоёмкость этих базовых деталей уменьшить на 70% по сравнению с чугунным вариантом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Барт, В. Е. Применение полимербетонов в станкостроении / В. Е. Барт, Г. С. Санина, С.

A. Шевчук // Технология, оборудование, организация и экономика машиностроительного производства. Серия 6-3. Технология металлообрабатывающего производства. Обзорная информ., вып. 11. - М. : ВНИИТЭМР, 1985. -40 с.

2. Кирилин, Ю. В. Методика моделирования несущей системы станка/ Ю. В. Кирилин,

B. И. Табаков, И. В. Еремин// СТИН. - 2004. -№ 6. - С. 13-17.

Кирилин Юрий Васильевич, доктор технических паук, профессор кафедры «Металлоре-жуише станки и инструменты» УлГТУ.

УДК 621.922 С. М. МИХАЙЛИН

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЛОСКОГО ТОРЦОВОГО ШЛИФОВАНИЯ СТАНДАРТНЫМИ И КОМПОЗИЦИОННЫМИ КРУГАМИ, ИЗГОТОВЛЕННЫМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Приведены результаты экспериментальных исследований работоспособности стандартных и композиционных шлифовальных кругов, полуфабрикаты которых термообработаны в конвективном бакелизаторе или с применением микроволнового излучения, при плоском шлифовании торцом круга.

Ключевые слова: шлифовальный круг, композиционный круг, заготовка, полуфабрикат, технология, микроволновое (сверхвысокочастотное) излучение, стойкость, износ, шероховатость.

Применение композиционных шлифовальных кругов (КШК) является одним из радикальных средств повышения технико-экономической эффективности шлифовальных операций. Эти круги сочетают достоинства прерывистых шлифовальных кругов (ШК) и кругов с наполнителями. Наличие на рабочей поверхности КШК пазов и прорезей, заполненных твёрдым смазочным материалом (ТСМ), способствует охлаждению

О С. М. Михайлин, 2008

обрабатываемой поверхности заготовки в паузах между контактами заготовки с абразивными выступами круга и усилению смазочного действия внешней среды, благодаря чему повышается динамическая устойчивость процесса шлифования и снижается контактная температура [1].

Новым направлением совершенствования технологии изготовления ШК, в том числе композиционных, является использование на этапе бакелизации их полуфабрикатов микроволнового (сверхвысокочастотного) излучения. Эта

технология обеспечивает возможность

многократного сокращения длительности

операции термообработки полуфабрикатов и существенного уменьшения энергоёмкости в сравнении с используемой в абразивной

промышленности технологии бакелизации при конвективном нагреве [2].

В настоящей статье представлены результаты экспериментальных исследований, выполненных с целыо сравнительной оценки работоспособности, во-первых, стандартных и композиционных ШК, а во-вторых, - кругов, полуфабрикаты которых (тех и других) были термообработаны по конвективной или микроволновой технологиям, при плоском шлифовании торцом круга, отличающемся большой площадью контакта абразивного инструмента с заготовкой. Особое внимание обращали на формирование шероховатости шлифованной поверхности, как на наиболее репрезентативный показатель работоспособности абразивного инструмента.

Шлифовали заготовки из труднообрабатываемой инструментальной стали Р6М5, НЯС 63 ... 65 стандартными и композиционными кругами 25А25-ПСМ15Б6 с рабочей скоростью Ук = 35 м/с (по периферии крута) и врезной подачей 5В = 0,005 и 0,01 мм/дв. ход. КШК имели

12 пазов, заполненных ТСМ следующего состава: графит ГЛ1 - 70% по массе, пульвербакелит СФП-012А - 29%, декстрин - 1%. СОЖ -

0.1%-ный водный раствор кальцинированной соды - подавали в зону шлифования поливом с расходом 8 дм'Умин.

Контролировали объём материала Жм, снятого с заготовки за период стойкости круга,

50

10

0

объёмный износ круга Ж, за то же время, коэффициент шлифования К,„ (по ГОСТ 2424) и высотные параметры шероховатости обработанной поверхности Ка, /?г, Кта\\ Яр, К\>.

Начнём со сравнения работоспособности стандартных и композиционных кругов, термообработанных по одной и той же технологии -конвективной или микроволновой.

Установлено, что поскольку период стойкости композиционных кругов, как обычно, был больше периода стойкости стандартных кругов при всех вышеприведённых условиях, объём материала Жм, снятого с заготовки за период стойкости круга, в первом случае больше, чем во втором. При шлифовании композиционными кругами, термообработанными в конвективном бакелизаторе, Жм больше на 70 и 29 %, а композиционными кругами, термообработанными по СВЧ-технологии, - на 55 и 42 % в сравнении со стандартными ШК при врезной подаче £в - 0,005 и 0,01 мм/дв. ход соответственно (рис. 1).

При переходе от стандартного к композиционному ШК Жм увеличивается в одинаковой степени при различных подачах на врезание. Период стойкости и параметр Жм композиционных кругов больше, чем стандартных, благодаря усилению смазочного действия внешней среды и снижению теплосиловой напряжённости процесса шлифования за счёт наличия на рабочей поверхности КШК пазов, заполненных ТСМ.

Объём рабочего слоя круга Жа , израсходованный за период его стойкости, как и сам период стойкости, больше при шлифовании композиционными кругами, чем стандартными (рис. 2).

Коэффициент шлифования Кш при обработке КШК, термообработанными в конвективном бакелизаторе, несколько больше, чем стандартными ШК (при £в = 0,005 и 0,01 мм/дв. ход на 7 и

Рис. 1. Зависимость объёма металла Жм, снятого с заготовки за период стойкости ШК, от технологии изготовления ШК: ШК 1-250x25x76 25А25-ПСМ15Б6;

Ух = 35 м/с; Кст = 15 м/мин; 1 - 5В = 0,005 мм/дв. ход.; 5В = 0,01 мм/дв. ход.; материал заготовки -сталь Р6М5; '—* - соответственно стандартный и композиционный круги, термообработанные в конвективном бакелизаторе;^ , - со-

ответственно стандартный и композиционный круги, термообработанные с использованием микроволнового излучения

100

0.7

мм-'

60

IV.

40

20

0

Рис. 2. Зависимость объёмного износа И'а ШК за период стойкости от технологии его изготовления:

условия см. в надписи к рис. 1

0,6 к 0,5

К

ш

0,4

0,3

0,2

0,1

0

Рис. 3. Зависимость коэффициента шлифования К от технологии изготовления ШК: условия см. в надписи к рис. 1

Ш

3% соответственно) (рис. 3). При шлифовании с 5В = 0,005 мм/дв. ход КШК, термообработанным по СВЧ-технологии, коэффициент Кш оказался меньше, чем при шлифовании стандартным кругом, термообработанным по этой же технологии, на 6%, при шлифовании с = 0,01 мм/дв. ход -больше на 16% (см. рис. 3). С учётом неизбежных погрешностей эксперимента можно считать, что коэффициенты шлифования по объёму стандартными и композиционными кругами отличаются незначительно.

Все параметры шероховатости поверхностей, шлифованных композиционными кругами, оказались существенно меньшими, чем стандартными (см. табл.). Например, среднее арифметическое отклонение профиля Яа при шлифовании с = 0,005 и 0,01 мм/дв. ход композиционным кругом, термообработанным в конвективном бакелизаторе, меньше, чем стандартным, на 35 и 60%; при обработке КШК, термообработанным по СВЧ-технологии, меньше на 32 и 53% , чем стандартным кругом, обработанным по той же технологии соответственно (см. табл.). Параметры шероховатости Яг, Ятах, Яр, Rv , зафиксированные при шлифовании КШК, ниже, чем при шлифовании в тех же условиях стандартным кругом, в среднем на 30, 24, 32 и 40% соответственно. Это является следствием усиления смазочного действия внешней среды и повышения динамической устойчивости процесса шлифования КШК.

Таким образом, композиционные круги при большем периоде стойкости позволяют получить лучшую шероховатость обработанных поверхностей деталей.

Ниже приведено сравнение работоспособности ШК, термообработанных по различным технологиям.

Периоды стойкости кругов, термоообрабо-танных по обеим технологиям, практически не отличаются: при = 0,005 мм/дв. ход стандартный круг, термообработанный с использованием микроволнового излучения, позволил снять объём материала И7М , больший на 12 %, чем круг той же характеристики, термообработанный в конвективном бакелизаторе; при шлифовании композиционным кругом, термообработанным по новой технологии, Жм больше всего на 2 % , что меньше погрешности эксперимента (см. рис. 1). При & = 0,01 мм/дв. ход термообработанные по различным технологиям круги также имели практически одинаковые периоды стойкости. При шлифовании кругами, термообработанными по СВЧ-технологии, параметр Жа несколько больше соответствующего параметра, отмеченного при шлифовании кругами, термообработанными в конвективном бакелизаторе (максимальное различие не превышает 10 %) (см. рис. 2).

При 5В = 0,005 мм/дв. ход коэффициент шлифования Кш стандартным кругом, термообработанным по СВЧ-технологии, на 13 % больше, чем кругом, термообработанным в конвективном бакелизаторе; при других условиях шлифования ШК, термообработанные по различным технологиям, имели одинаковые значения Кш (см. рис. 3).

Значения всех параметров шероховатости, зафиксированные при обработке стандартными кругами, термообработанными по СВЧ-технологии,

Параметры шероховатости поверхностей, шлифованных кругами, полуфабрикаты которых термообработаны по различным технологиям

Метод термообработки полуфабриката ШК Вид ШК Параметр шероховатости, мкм

Ка к- К.тах Кр К\> |

В конвективном бакелизаторе стандартный 0,2/0,38 1,2/2 1,9/2,5 0,8/1,4 0,9/1,6

композиционный 0,13/0,15 0,8/1 1/1,3 0.6/0,7 0,6/1

С применением микроволнового излучения стандартный 0,19/0,32 1/1,5 1,5/2 0,8/1,2 0,8/1,4

композиционный 0,13/0,15 0,8/0,9 1/1,2 0,5/0,7 0,6/0,9

Примечание. В числителе приведены значения, зафиксированные нри = 0,005, в знаменателе

- при 6’а = 0,01 мм/дв. ход.

меньше значений соответствующих параметров, полученных при шлифовании кругами, термообработанными в конвективном бакелизаторе. Композиционные круги, термообработанные по обеим технологиям, обеспечили практически одинаковые значения параметров шероховатости (см. табл.).

Таким образом, периоды стойкости и коэффициенты шлифования по объёму ШК, термообработанных по обеим технологиям, практически одинаковы. Значения высотных параметров шероховатости, полученных при обработке стандартными ШК, термообработанными по СВЧ-технологии, ниже, чем кругами, обработанными в конвективном бакелизаторе. При шлифовании композиционными кругами, термообработанными по обеим технологиям, зафиксированы примерно одинаковые значения высотных параметров шероховатости.

13 итоге проведённых исследований установлено, что ШК, изготовленные с применением микроволнового излучения, по работоспособности не уступают, а при некоторых условиях превосходят ШК, термообработанные в конвективном бакелизаторе (по всем использованным критериям оценки эффективности процесса шлифования). При этом использование микроволнового

излучения позволяет сократить длительность операции термообработки полуфабрикатов ШК до 10 раз.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Худобин, Л. В. Моделирование теплона-пряжённости круглого наружного врезного шлифования композиционными кругами/ Л. В. Худобин, Н. И. Веткасов, С. М. Михайлин; иод ред. А. И. Грабченко// Современные технологии в машиностроении. - Т. 2. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2006.-С. 285-296.

2. Патент 2294825, Российская Федерация, МКП В24Э 18/00. Способ изготовления абразивного инструмента на бакелитовой связке / Веткасов Н. И., Михайлин С. М., Трефилов Н. А. и др.; заявитель и патентообладатель Ульян, гос. техн. ун-т. - Опубл. 10. 03. 2007. - Бюл. № 17.

Михайлин Сергей Михайлович, кандидат технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» УлПУ. Исследует процессы обработки абразивными инструментами, изготовленными по различным технологиям.