CC BY
9
УДК 621. 923. 4
АН. УНЯНИН
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ПРИ ПОДАЧЕ СОЖ НА ОПЕРАЦИЯХ ШЛИФОВАНИЯ
Ультразвуковые колебания (УЗК) используют для повышения эффективности операций абразивной обработки, в том числе путем интенсификации действия смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ).
Определяющая роль в процессе гидроочистки рабочей поверхности шлифовального круга, а также в процессе фильтрации СОЖ через его поро-вое пространство при подаче жидкости через полуоткрытые клиновые насадки к торцу круга с наложением УЗК принадлежит кавитации, поэтому мощность ультразвукового сигнала должна быть достаточной для ее возникновения. Пороговые значения интенсивности звука, при которых возникает кавитация, общеизвестны. Однако условия для возникновения кавитации при реализации ультразвуковой техники подачи СОЖ иные, поэтому для определе-
Вестник УлГТУ 4/2000
75
ния минимально необходимой мощности сигнала выполнены соответствующие исследования.
Гидроочистку рабочей поверхности эльборового круга 1А1-1 200x20x32x5 ЛО 125/100% СТ1К с использованием ультразвукового сигнала различной интенсивности осуществляли при плоском маятниковом шлифовании заготовок из титанового сплава ВТ 22 на станке ЗД 710 В-1, Рабочая скорость круга составляла 35 м/с, скорость продольной подачи стола 8 м/мин, врезная подача 0,01 мм/дв.ход. СОЖ - 3 %-ный водный раствор продукта Синхо-6 - подавали через насадок для гидроочистки круга и поливом с суммарным расходом 18 дм3/мин. Варьировали напряжением выходного сигнала генератора ультразвуковых колебаний, изменяя тем самым амплитуду колебаний торца насадка для гидроочистки рабочей поверхности круга.
Наложение на насадок УЗК амплитудой 1,5 мкм (кривая 2 на рис. 1) не привело к заметному снижению силовой напряженности процесса шлифования по сравнению с гидроочисткой без УЗК. Очевидно, интенсивность сигна-
.Г-— X-—
а) б)
Рис. 1. Зависимость радиальной Ру (а) и касательной Рг (б) составляющих силы шлифования от времени шлифования г и амплитуды А колебаний насадка для гидроочистки рабочей поверхности круга: 1, 2, 3,4, 5, 6 - соответственной = 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 6,0; 11,0 мкм
ла при напряжении V- 50 В недостаточна для возникновения кавитационных процессов, способных заметно интенсифицировать очистку рабочей поверхности круга. При увеличении амплитуды с 1,5 до 2,0 мкм силы Р2 и Ру снизились уже до 10% (что составляет около (7 - 8) Н) по сравнению с гидроочисткой без наложения УЗК. Дальнейшее увеличение напряжения сопровождалось снижением силовой напряженности процесса шлифования, причем минимальные значения сил Рг и Ру зафиксированы при наложении на насадок УЗК с выходным напряжением и ~ 400 В (что соответствует амплитуде колебаний насадка А - И мкм).
Таким образом, установлено, что гидроочистка рабочей поверхности круга при амплитуде колебаний насадка А <2 мкм практически не сказывается на эффективности процесса шлифования.
Подачу 3%-ной эмульсии Укринол-1 через клиновые полуоткрытые насадки к торцу круга 1 600x305x45 14А16НС17К11 и поливом с суммарным расходом 20 дм3/мин осуществляли при торцекруглом шлифовании заготовок из стали 40Х (НЯС32 ... 38) накруглошлифовальном станке ЗБ161. Заготовки деталей типа «кулак поворотный» шлифовали при рабочей скорости круга 50 м/с, скорости врезной подачи 0,55 мм/мин и сьеме припуска 0,8 мм с цилиндрической шейки заготовки. Критериями оценки эффективности шлифования служили период стойкости шлифовального круга, силы Р2 и Ру и параметр Яа шероховатости поверхности шлифованной детали.
Установлено, что наложение на насадки для подачи СОЖ к торцу круга УЗК амплитудой менее 3 мкм не оказывает заметного влияния на эффективность совмещенного шлифования в сравнении с подачей СОЖ без наложения УЗК (рис. 2). Следовательно, амплитуды колебаний насадка до 3 мкм недоста-
220 Н
140
Ру 200
100
1.2ч 3\/
ч Ч
0 ' 2 4 6 мин 10
X---
б)
Рис. 2. Зависимость радиальной Ру (а) и касательной ?г (б) составляющих силы шлифования от времени шлифования г и амплитуды А колебаний насадка для подачи СОЖ и торцу круга: 1, 2,3,4, 5, 6, 7 - соответственно А = 0; 1,5; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0; 11,0 мкм
точно для возникновения в жидкости кавитационных процессов, способствующих интенсификации движения СОЖ через поровое пространство шлифовального круга к зоне шлифования. С увеличением амплитуды колебания насадков снижаются как абсолютные значения сил Ру и Р2, так и интенсивность их роста по мере шлифования.
Для объяснения причин полученных результатов провели эксперименты, в ходе которых осуществляли пропитку абразивных брусков 24АН25СТ15К5, зачеканенных в трубку, жидкостью, в качестве которой использовали эмульсию Укринол - 1 (3 %). На СОЖ накладывали УЗК с различной глубиной т модуляции сигнала по амплитуде (рис. 3).
Из рис. 4 следует, что для сигналов УЗК всех исследованных форм (т = 0, .99 %) увеличение расхода СОЖ через бруски отмечено при амплитуде колебания торца насадка свыше 3 мкм, следовательно, это значение амплитуды является пороговым для развития в жидкости кавитационных процессов,
Рис. 3. Схема экспериментальной установки для исследования пропитки абразивных брусков 3 % -ной эмульсией Ук-ринол-1: 1 - насадок-волновоз; 2 - трубка; 3 - абразивный брусок; 4 - мерная емкость
достаточных для интенсификации движения жидкости через бруски. Дальнейшее увеличение амплитуды А свыше пороговой способствует увеличению расхода жидкости через бруски до 10 раз в сравнении с ее расходом без наложения УЗК (А ~ 0).
18
О
4\>
^2
12 г
мкм
12
I мш
'' 6
С 3 О
4^
ГЧ2 \
юсм
А-
а)
б)
12
Рис. 4. Влияние амплитуды колебаний насадка А, формы ультразвукового сигнала и толщины бруска на расход С СОЖ: а, б - толщина бруска соответственно 30 и 40 мм; 1 - 4 - -глубина модуляции т сигнала соответственно 0; 30; 60; 90 %
Таким образом, при гидроочистке рабочей поверхности шлифовального круга и при подаче СОЖ к торцам круга через насадки с наложением УЗК частотой 18,6 кГц мощность выходного сигнала генератора должна быть достаточной для колебания насадков с амплитудой 2 и 3 мкм соответственно.
Унянин Александр Николаевич, кандидат технических наук, докторант кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ, окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет статьи в области технологии абразивной обработки с применением СОЖ.
