Шлифование с нанесением твёрдного смазочного материала в расплавленном состоянии на рабочую поверхность шлифовального круга

УДК 621.757

Н. И. ВЕТКАСОВ, Л. В. ХАЗОВ

ШЛИФОВАНИЕ С НАНЕСЕНИЕМ ТВЁРДНОГО СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА В РАСПЛАВЛЕННОМ СОСТОЯНИИ НА РАБОЧУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА

Представлены материалы экспериментальных исследований процесса круглого наружного шлифования с нанесением твёрдых смазочных материалов в расплавленном состоянии распылением на рабочую поверхность круга.

Ключевые слова: твёрдый смазочный материал, шлифование.

В настоящее время трудно представить себе процессы механической обработки заготовок, в том числе шлифование, без применения смазоч-но-охлаждающих технологических средств (СОТС). Эффект, получаемый от применения СОТС на операциях механической обработки, зависит как от его состава, так и от технологии и техники применения, в частности от способа транспортирования (подачи) в зону обработки.

Исследования, представленные в настоящей статье, выполнены с целью оценки влияния состава твёрдого смазочного материала (ТСМ), наносимого в расплавленном состоянии распылением на рабочую поверхность шлифовального круга (ШК) при круглом наружном шлифовании, на шероховатость обработанных поверхностей деталей. В качестве параметра шероховатости использовали среднее арифметическое отклонение профиля поверхности Яа, которое измеряли на профилометре мод. 170622 завода «Калибр».

Экспериментальные исследования проводили на установке, смонтированной на базе круглош-лифовального станка мод. ЗУ10МАФ10. Кругом 1 - 250x25x76 25А40СМ16К5 шлифовали образны из сталей 40Х, НЯС 45...50, 12X13, НЯС 54...56, ХВГ, ИКС 54...56 и Р6М5, ИКС 63...65. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) использовали 0,1% -ный водный раствор кальцинированной соды, который подавали поливом в зону шлифования с расходом 5...6

л

дм7мин через клиновой насадок. Окружная скорость ШК составляла 35 м/с. Скоростью врезной подачи £вр варьировали в диапазоне от 0,1 до 0,3 мм/мин. Окружную скорость заготовки ^ поддерживали постоянной, исходя из соотношения УЛ = Ук /60, т. е. К = 35 м/мин. Испытали пять составов ТСМ (табл.), в качестве связующего в

© Н. И. Веткасов, Д. В. Хазов, 2008

которых использовали парафин с температурой плавления 54 °С. За базу для сравнения принимали результаты шлифования без нанесения ТСМ на рабочую поверхность круга. ТСМ нано-сили с помощью специального устройства, показанного на рис. 1.

Устройство для подачи ТСМ представляет собой бачок 4 с размещённым в нём соплом 1, смесителем 2, нагревательным элементом 10, датчиком 11 и трубкой 3 для подвода расплавленного ТСМ к смесителю 2. Бачок 4 в ходе экспериментов закрепляли на кожухе шлифовального круга. Расплавленный ТМС наносили на рабочую поверхность круга посредством подачи сжатого воздуха от компрессора 9 через систему подготовки воздуха к смесителю 2. Перед началом работы в бачок 4 закладывали ГСМ, затем подавали напряжение на нагревательный элемент 10. ТСМ нагревался до температуры плавления и переходил из твёрдого агрегатного состояния в жидкое. При достижении температуры плавления ТСМ потенциометр 5 отключал подачу напряжения на нагревательный элемент 10. В момент перехода ТСМ в жидкое агрегатное состояние в смеситель 2 подавали сжатый воздух под давлением 0,2...0,4 МПа. Сформированная в смесителе 2 воздушно-капельная смесь посредством сопла 1 наносилась на рабочую поверхность круга 12, в результате чего на последней формировался тонкий равномерный слой ТСМ.

Анализ результатов экспериментов, представленных на рис. 2, показал, что нанесение ТСМ в расплавленном состоянии распылением на рабочую поверхность шлифовального круга приводит к уменьшению значения Яа шероховатости обработанных поверхностей образцов из всех испытанных сталей: в зависимости от состава ТСМ Яа уменьшалось от 3 до 35% по сравнению с шлифованием без применения

ТСМ.

Таблица

ГСМ для проведения исследований

Обозначение Компоненты ТСМ

Содержание связующего, % по массе Антифрикционный наполнитель С одержи н и е м а пол н и 1 е-ля, % по массе

ТСМ1 100 - —

ТСМ2 96,5 серебристый графит 3,5

ТСМЗ 95 серебристый графит дисульфид молибдена 3,5 1,5

ТСМ4 98,5 дисульфид молибдена 1,5

ТСМ 5 96,5 дисульфид молибдена 3,5

] 2 3

9 8 7 6

Рис. 1. Схема устройства расплавленного 'ГСМ на рабочую поверхность круга

на круглошлифовальном станке ЗУ10МАФ10

ТСМ1, состоящий целиком из одного связующего - парафина, существенного влияния на шероховатость шлифованной поверхности не оказал: абразивные зёрна шлифовального круга и межзеренное пространство покрываются слоем парафина, не содержащего антифрикционных компонентов, что ведёт к ускоренной потере шлифовальным кругом режущей способности. При этом, как и при шлифовании с подачей СОЖ поливом, шлифование образцов из стали Р6М5 на скоростях врезной подачи 0,2 и 0,3 мм/мин оказалось невозможным.

Небольшое улучшение шероховатости шлифованной поверхности по сравнению с применением ТСМ1 обеспечил ТСМ2, содержащий 96,5% парафина и 3,5% графита серебристого. Но самое интересное, что при приме-

нении ТСМ2, в отличие от ТСМ1, появилась возможность устойчивого шлифования образцов из стали Р6М5 на скоростях врезной подачи 0,2 и 0,3 мм/мин.

Наиболее заметное снижение Ка при шлифовании образцов из всех испытанных сталей обеспечил ТСМЗ, в состав которого в качестве наполнителя входили графит серебристый и дисульфид молибдена: по сравнению с результатами шлифования с использованием ТСМ2 значения Ка уменьшились на 10, 20, 15 и 3% при шлифовании образцов из сталей 40Х, 12X13, ХВГ и Р6М5 соответственно, а по сравнению с шлифованием без применения ТСМ (с подачей СОЖ поливом) - на 25, 30, 25 и 17 %.

мкм

А

Яа

мкм

А

Яа

М] М2 :МЗ/М4

I-

1 2 № ТСМ -

№ ТСМ

5

А

Яа

мкм 1.6 1,4 1.2 1

0,8 0,6 0,4 0,2 0

№ ТСМ

Рис. 2. Зависимость среднего арифметического отклонения профиля шлифованной поверхности Яа от врезной подачи 5вр: П - шлифование без нанесения ТСМ на рабочую поверхность круга; 1 - 5 - шлифование с нанесением на круг соответственно ТСМ 1 - ТСМ5 (см. табл.); М1-М4 - материал заготовок

соответственно сталь 40Х, 12X13, ХВГ и Р6М5

Несколько худший результат показал ТСМ4, который содержал 98,5% парафина и 1,5% дисульфида молибдена: расхождение в значениях Яа относительно ТСМЗ при шлифовании с подачей 5« = 0,1 мм/мин составило 7, 16, 7 и 3 % для заготовок из сталей 40Х, 12X13, ХВГ и Р6М5 соответственно; при = 0,2 мм/мин - 12, 7, 8 и 9%, при

- 0,3 мм/мин - 12, 10, 10 и 12%.

Из всех испытанных составов ТСМ очень близко к ТСМЗ по шероховатости шлифованной поверхности находится ТСМ5, который содержит 96,5% парафина и 3,5% дисульфида молибдена. Причём разница значений Яа составляет всего 3, 6, 5 и 2% соответственно для образцов из сталей 40Х, 12X13, ХВГ и Р6М5 при врезной подаче 3)< = 0,1 мм/мин, при = 0,2 мм/мин -соответственно 2, 2, 3 и 2%, при ^ = 0,3 мм/мин

- 2, 8, 5 и 6%.

Таким образом, можно констатировать, что нанесение ТСМ распылением в расплавленном состоянии на рабочую поверхность шлифовального круга при круглом наружном шлифовании позволяет на 20... 30% уменьшить среднее арифметическое отклонение профиля обрабатываемых поверхностей.

в о о

Веткасов Николай Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ. Работает над совершенствованием теории и практики шлифования. Хазов Александр Васильевич, ведущий инженер кафедры «Технология машиностроения». Работает над совершенствованием технологии шлифования.