CC BY
13
УДК 621.923.4
Н.И. ВЕТКАСОВ, В.А. ЩЕПОЧКИН
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА КОМПОЗИЦИОННЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ
Известна эффективность композиционных шлифовальных кругов (КШК), используемых на операциях шлифования заготовок из различных материалов. Работоспособность КШК в значительной степени определяется износом их режущих выстуУюв, на интенсивность которого существенное влияние оказывают физико-химические свойства твердого смазочного материала (ТСМ), применяемого для заполнения конструктивных элементов круга.
Авторы исследовали износ режущих выступов и смазочных элементов (СЭ) КШК 1 250x25x76 24А40СМ16К20 с радиальными прорезями на операции круглого наружного шлифования заготовок из сталей 30ХГСА и 12Х18Н10Т на станке модели ЗВ110. Число прорезей в КШК равно восьми, длина режущего выступа 1Р = 136 мм. Условия шлифования: окружная скорость круга К = 35 м/с; окружная скорость заготовки = 35 м/мин; диаметр заготовки с/ = 35 мм; длина шлифованной поверхности Ьэ для заготовок из стали 30ХГСА составляла 10 мм, для заготовок из стали 12Х18Н10Т - 20 мм; смазочно - охлаждающая жидкость (СОЖ) - ОД %-ный раствор моющего средства МС-37 (ТУ РСФСР 964 - 92); подача СОЖ поливом в зону обработки с расходом 5 дм3/мин; ТСМ - композиция Мо82 (наполнитель) и окисленного парафина (связующее) в равных долях по массе. По результатам предварительных опытов величину врезной подачи принимали при шлифовании заготовок из стали 12Х18Н10Т равной 0,15 мм/мин, а при шлифовании заготовок из стали 30ХГСА - 0,2 мм/мин.
Для определения размерного износа режущих выступов и СЭ измеряли размер уступа на круге с помощью индикатора часового типа 1 МИГ
58
Вестник УлГТУ 4/2000
(ГОСТ 9696 - 82*, цена деления 0,001 мм, диапазон измерения 0...1 мм, допускаемая погрешность измерения ± 0,0025 мм), закрепляемого на магнитной стойке, установленной на столе шлифовального станка (рис. 1). Измерение размерного износа круга проводили через 5, 10, 15, 20 мин шлифования заготовок из стали 30ХГСА и через 1,3,5 минут шлифования заготовок из более труднообрабатываемой стали 12Х18Н10Т в двенадцати - двадцати сечениях по высоте и девяти сечениях в окружном направлении круга. Для повышения точности измерение размерного износа проводили на трех режущих выступах и СЭ, расположенных под углом 120° относительно друг друга. За базу сравнения принимали результаты измерения размерного износа ПИЖ такой же характеристики и геометрической формы.
А
Базовая поверхность j ш А ^
Нк
Рис. 1. Схема измерения размерного износа прерывистых (ПШК) и композиционных шлифовальных кругов: 1 - 9 - номер сечения круга
В качестве примера, на рис. 2 и 3 приведены кривые размерного износа КШК и ПИЖ в равных условиях. Результаты измерений в сечениях 4 и 6 не показаны, чтобы не затенять рисунок.
О -10 ж -20
Jr -30
й -40 -50 -60 мкм -80
н,
10
15
н,
мм
25
3-
5/
Y
о\ [, L3 u
5 1 0 15 мм 25
3~-
5—-
ч
. L3 .
Рис. 2. Размерный износ КШК (а) и ГППК (б) по высоте круга: 1,2,3,5 - номер сечения по рис. 1. Материал заготовки - сталь 30ХГСА; = 0,2 мм/мин; Ь-, = 10 мм; ^ = 10 мин
н,
t
aR
о -10 -20 -30 -40 и -50 -60 -70 -80 мкм
-100
5 1 ) 15 мм 25
1
1
о
L
5' ►
и
Н,
ю
15
мм
25
L
1 , .ДА A/5 J vл/
vy> KJ 4Y
Ка rYu
г i 3
v
-'З
а) б)
Рис. 3. Размерный износ КШК (а) и ПШК (б) по высоте круга: 1,2,3,5 - номер сечения по рис. 1. Материал заготовки - сталь' 12Х18Н10Т; Sep = 0,15 мм/мин; L, ~ 20 мм; тш = 3 мин
Интенсивность изнашивания режущих выступов в окружном направлении КШК неодинакова при шлифовании заготовок из исследованных материалов. Износ режущих выступов уменьшается в направлении, противоположном направлению вращения круга, что свидетельствует о формировании со стороны захода в металл на режуйщх выступах КШК фронтальных поверхностей, расположенных под определенным углом к плоскости резания (см. рис. 1, кривая а). Протяженность этой зоны по мере работы КШК возрастает, также как и при шлифовании ПШК.
Применение композиции MoS2 и окисленного парафина способствует уменьшению износа режущих выступов КШК при шлифовании заготовок из стали 30ХГСА по сравнению, с износом режущих выступов ПШК. Очевидно, это связано с уменьшением трения зерен и связки круга об обрабатываемую поверхность и снижением интенсивности адгезионных взаимодействий в результате пассивирования контактирующих поверхностей. При шлифовании заготовок из стали 12Х18Н10Т размерный износ режущих выступов КШК превысил размерный износ режущих выступов ПШК. Более высокая теплосиловая напряженность процесса шлифования заготовок из стали 12Х18Н10Т по сравнению с шлифованием заготовок из стали 30ХГСА не позволяет при применении исследуемого состава ТСМ осуществить пассивирование контактирующих поверхностей и соответственно уменьшить их адгезионное взаимодействие, а значит, и трение зерен и связки об обрабатываемую поверхность заготовки.
Износ СЭ не превышает износ режущих выступов круга и, в отличие от износа режущих выступов, происходит более равномерно, как по высоте, так и в окружном направлении КШК.
Вследствие упругих отжатий в технологической системе и различной контактной жесткости стыков «СЭ - заготовка» и «режущий выступ - заготовка» рабочая поверхность СЭ располагается ниже рабочей поверхности режущего выступа на величину, пропорциональную радиальной составляющей силы шлифования и обратно пропорциональную жесткости стыка «СЭ - заготовка». Смещение рабочей поверхности СЭ относительно рабочей поверхности режущего выступа составляет (3-10) мкм.
Наличие СЭ в КШК способствует уменьшению амплитуды собственных затухающих колебаний в технологической системе по сравнению с шлифованием ШИК. Косвенным подтверждением этого факта является характер изменения размерного износа по высоте КШК и ПШК (см. рис. 2,3).
Таким образом, следует констатировать, что за счет правильного подбора состава ТСМ, используемых для заполнения конструктивных элементов круга, можно уменьшить износ режущих выступов КШК по сравнению с износом режущих выступов ПШК.
Веткасов Николай Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ, окончил Ульяновский политехнический институт. Работает над совершенствованием технологии шлифования.
Щепочкин Владислав Александрович, магистр техники и технологии, аспирант той же кафедры, окончил УлГТУ. Работает над повышением эффективности операций шлифования.
