CC BY
10
УДК 621.757
ч
Л.В. ХУДОБИН, A.B. ЛЕОНОВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛ ШЛИФОВАНИЯ С ПОЭТАПНОЙ ПОДАЧЕЙ ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ СОТС
Как показали проведенные авторами исследования, эффективность раздельного использования СОЖ и твердых смазочных материалов (ТСМ) по этапам цикла шлифования непосредственно зависит от температуры обрабатываемой поверхности заготовки. Установлено также, что существует некоторая оптимальная с точки зрения стойкости круга и высоты неровностей профиля шлифованных поверхностей величина удельного расхода ТСМ на единицу длины или площади контакта между шлифовальным кругом и заготовкой. Чтобы оценить возможность выбора оптимальных для данных условий шлифования параметров поэтапной подачи смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), авторы предприняли исследование наиболее репрезентативных показателей любого процесса шлифования - касательной (главной) Pz и радиальной Ру составляющих силы шлифования.
68
Вестник УлГТУ 4/2000
Эксперименты проводили на установке, смонтированной на базе круг-лошлифовального станка ЗВ110.
Сравнивали эффективность круглого наружного врезного шлифования с подачей СОЖ традиционным способом полива в зону обработки (способ № 1 в табл.) с подачей СОЖ и ТСМ поэтапными способами № 2 - 5 (см. табл.).
Исследованные способы подачи СОТС
Этапы цикла шлифования
№ Обо- Врезание и съем основного припуска Выхаживание Состав тем
спо- значе- Продолжитель- Продолжительность Продолжи-
соба ние ность подачи СОЖ, с шлифования без СОЖ, с тельность подачи ТСМ, с
1 СП1 40 — — —
2 СП2 30 — 40 % мае. гра-
3 США 25 5 10 фита и 60 %
4 СП2 Б 20 10 мае. техниче-
5 СП2В 15 15 ского воска
Составляющие силы шлифования Рг и Ру измеряли при помощи динамометрических центров, установленных в пиноли задней бабки и в шпинделе станка, и через усилитель 8АНЧ-УМ записывали на фотобумагу светолучево-го осциллографа Нева-МТ2 с последующей расшифровкой с помощью тари-ровочного графика.
Кругом 1 250x25x76 25А25НСМ16К5 с врезной подачей 0,2 мм/мин шлифовали образцы из сталей, принадлежащих трем различным группам обрабатываемости материалов шлифованием - 40ХФА (1-я группа шлифуемо-сти), 12X18Н9Т (3-я группа) и Р6М5 (5-я группа). При шлифовании заготовок из сталей 40ХФА и Р6М5 использовали 0,3 %-ный водный раствор кальцинированной соды, при обработке заготовок из стали 12Х18Н9Т - 5 %-ную эмульсию Аквол-6.
Результаты экспериментов показали значительную корреляционную связь Ру с продолжительностью времени «сухого» шлифования - с его увеличением как касательная, так и радиальная составляющие силы шлифования росли более интенсивно, что естественно, поскольку увеличивалось трение в контакте абразивных зерен шлифовального круга и материала обрабатываемой заготовки, что, в свою очередь, сопровождалось ростом температуры ее поверхностных слоев. При обработке заготовок из стали 40ХФА (рис. 1) с подачей СОТС способами СП2А, СП2Б и СП2В Р2 возросла соответственно
50 Н 30 20
0
СП2Б СП 2А, у*
сг [2В Л. л* V
"СП 17с П2( :пГ чк /ч
/ СГ 12
10 15 20 25 30 с X--—
а)
40
С ГОБ X—^ Т2А
С1 12В >>
С П1, 2Ш кг
/ его 1
/ 1
5 10 15 20 25 30 с 40
б)
Рис. 1. Изменение составляющих силы шлифования в течение цикла обработки: СП1-СП2В - способ подачи СОТС по табл.; заготовки из стали 40ХФА; круг 1 250x25x76 25А25НСМ16К5; = 0,2 мм/мин •
на 15, 27 и 33 %. Рост Ру оказался не столь значительным - соответственно на 4,19 и 23 % по сравнению с подачей СОЖ поливом.
Меньшее количество сравниваемых способов при обработке заготовок из сталей 12Х18Н9Т и Р6М5 (соответственно 4 и 3) объясняется худшей обрабатываемостью этих сталей по сравнению со сталью 40ХФА. При шлифовании с подачей СОТС способами СП2В и СП2Б наблюдали прижоги и следы дробления на обработанных поверхностях.
Рост касательной силы Р2 при шлифовании заготовок из стали 12Х18Н9Т (рис. 2) с подачей СОТС способами СП2А и СП2Б составил соответственно 18 и 23 %. Ру возросла соответственно на 14 и 26 %.
140
Н
70
10 15 20 25 30 с X-—
а)
0
С1 сг Т2Б 12А У V к ( . ч
СГ И, С "112 С Р/ ГО
/
10 15 20 25 30 X---
б)
40
Рис. 2. Изменение составляющих силы шлифования в течение цикла обработки: СП1-СП2Б - способ подачи СОТС по табл.; заготовки из стали 12Х18Н9Т; круг 1 250x25x76 25А25НСМ16К5; = 0,2 мм/мин
При шлифовании заготовок из стали Р6М5 (рис. 3) с подачей СОТС способом США «прирост» Р2 составил 23 %. «Прирост» силы Ру~1 %. С увеличением номера группы шлифуемости стали, то есть с ухудшением ее обрабатываемости, при одинаковой длительности этапов «сухого» шлифова-
ния силы Р2 и Ру на этих этапах цикла возрастали все в большей степени. Например, при шлифовании со способом США заготовок из стали 40ХФА рост р. составил 15 %, заготовок из стали 12Х18Н9Т - 18 %, а при шлифовании заготовок из стали Р6М5 - 23 % по сравнению с подачей СОЖ поливом.
160
60 н
40 20
г
О
сг 12 А, V' / \ \ \ (
сг 11, С ;п2 /
/ I СШ I I
5 10
40
Н 80 У 40
0
сг [2А / Ш
сг [1,с / П2 /
/ г С П2
/ 1
5 10
15 20 25
X-----—
30
40
15 20 25 30
а) б)
Рис. 2. Изменение составляющих. силы шлифования в течение цикла обработки: СШ-СП2А - способ подачи СОТС по табл.; заготовки из стали Р6М5; круг 1 250x25x76 25А25НСМ16К5; = 0,2 мм/мин
Использование способа СШ не приводило к росту составляющих силы шлифования в связи с отсутствием этапа шлифования без СОЖ. Однако снижение сил при выхаживании в этом случае было большим по сравнению с поливом СОЖ в течение всего цикла обработки, что объясняется хорошим смазочным действием ТСМ.
Важно отметить, что хотя значения сил Рг и Ру шлифования с увеличением продолжительности шлифования без СОЖ в значительной степени возрастали, выхаживание с нанесением на обрабатываемую поверхность ТСМ приводило к большему их снижению, нежели при отсутствии периода «сухой» обработки (см. рис. 1-3), Этот факт еще раз подтвердил наличие ТСМ в зоне контакта шлифовального круга с заготовкой при применении поэтапной подачи СОЖ и ТСМ, а также влияние температуры поверхности заготовки на расход ТСМ.
Худобин Леонид Викторович, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения», окончил Саратовский политехнический институт. Автор книг и статей в области рационального применения СОТС.
Леонов Александр Владимирович, аспирант кафедры «Технология машиностроения», окончил УлГТУ. Имеет статьи в области применения СОТС при шлифовании.
