CC BY
4
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ИНСТРУМЕКТ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЛЕПЕСТКОВЫХ КРУГОВ
Д.Б. ШАТЬКО, доцент, канд. техн. наук, КузГТУ, г. Кемерово
Для изучения влияния формы и геометрии зерна на эксплуатационные характеристики лепестковых кругов была проведена работа по их проектированию и изготовлению партии опытных образцов, содержащих в своей структуре зерна с контролируемой формой. В ходе этой работы были решены следующие задачи:
- установлены особенности функционирования шлифовальных зерен с различной формой в лепестковом круге;
- установлены закономерности распределения шлифовальных зерен, используемых при изготовлении лепестковых шлифовальных кругов, по форме в зависимости от марки, зернистости и производителя;
- определено влияние формы шлифовальных зерен на выходные параметры обработки лепестковыми кругами - режущую способность, износ, силы резания, температуру процесса шлифования и шероховатость обработанной поверхности;
- разработаны математические модели, отражающие влияние коэффициента формы шлифовального зерна (/Сф) на эксплуатационные характеристики лепестковых кругов.
Изучение вопросов сепарации абразивных материалов по признаку формы показало, что шлифовальные зерна, используемые при изготовлении лепестковых кругов, имеют значительный разброс по признаку формы от изометрической разновидности со средним коэффициентом формы Кф = 1,2 до игольчатой (пластинчатой) разновидности Кф = 2,2.
Таким образом, учитывая большое влияние формы шлифовальных зёрен на эксплуатационные характеристики инструмента (в частности износостойкость, режущую способность и пр.), важно правильно её оценивать и использовать.
Для получения опытной партии лепестковых кругов была разработана специальная конструкция компактной линии для производства шлифовальных шкурок и термокамера для их госледующей сушки. Из готовых лепестков изготовлена опытная партия экспериментальных лепестковых кругов КЛ 150x30x32 13А40Н [Кф] С2 А, на конструкцию которых получен патент РФ № 2240224. Экспериментальные лепестковые круги выполнены из шкурки, содержащей отсортированные по форме абразивные зерна, которые упорядоченно расположены относительно основы лепестка (рис. 1).
Были изготовлены три типа экспериментальных кру-
гов: с изометрическои, промежуточной и игольчатои формой зерна.
Исследования эксплуатационных характеристик опытных лепестковых шлифовальных кругов проводились на плоскошлифовальном станке ЗГ71.
На начальном этапе исследований опытным путем (а также на основе рекомендаций, выявленных в ходе аналитического обзора) были определены исходные условия проведения испытаний, которые оставались постоянными в течение всего хода исследований с целью обеспечения сопоставимости полученных результатов.
Рис. 1. Конструкция лепесткового круга: а - общий ьид, О - учаиюк лемеогка из зерен с контролируемой формой [Патент № 2240224]
Полученные результаты показывают, чтопри переходе от изометрической (Кф = 1,2) к игольчатой (/Сф = 2,2) разновидности формы зерна кривые режущей способности монотонно возрастают на всех видах сталей примерно в 1,56 раза (рис. 2).
Математическая модель зависимости режущей способности (О) от коэффициента формы(Кф) имеет вид:
О = ехр(0,79788 1п "170297).
Построение моделей проводилось с помощью программного обеспечения «БТАПЭТЮА 6.0», которое позволило обработать полученный массив экспериментальных данных и исследовать форму связи между выходными параметрами процесса шлифования и коэффициентом формы (Кф) шлифовального зерна.
№ 1 (38)2008
ИНСТРУМЕНТ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
1,75 2.2
Стандартный круг
■Сталь 45
■ШХ15
•40Х
диальная составляющая силы резания возрастает в среднем в 1,8 раза, а тангенциальная составляющая возрастает в 1,66 раза.
Математические модели, описывающие влияние коэффициента формы шлифовальногс зерна [Кф) на составляющие силы резания (Ру) и (Р7), имеют вид:
Р = еХр(1.051355-1п(Кф) + 2,059028).
ехр
(0,878275 Ш (Кф) ♦ 1.869343)
Рис. 2. Зависимость режущей
Исследование износа лепестковых кругов (рис. 3) показывает, что при переходе от кругов с изометрической формой зерна (Кф = 1,2) к кругам с игольчатыми зеэна-ми {К0 = 2,2) износ инструментов возрастает порядка в 1,3 раза.
•Ста>»45 ■ШХ 15 ■4ЭХ
1.6 1,75
Стандартный круг
Рис. 3. Зависимость износа круга способности от Кф зерна от Кф зерна
Модель зависимости износа лепесткового круга (д) от коэффициента формы (Кф) выглядит следующим образом:
ц = ехр(0,464601'ь (Кф) * °-146439>
На рис. 4 представлен график влияния коэффициента формы {Кф) шлифовально-о зерна на составляющие силы резания (Ру и Рг), возникающие при шлифовании: РгР< = Г(Кф).
р„р„ н 20
'17.5
15.5
112.5
\2 11,5
9.5___ *93
1.75 2,2 К.
Стандартный круг
Рис. 4. Влияние Кф зерна
Анализ приведенных зависимостей говорит о том, что при переходе от кругов с изометрической формой (/Сф = 1,2) к кругам с игольчатой формой {Кф = 2,2) ра-
Исследование зависимости температуры на поверхности обрабатываемой заготовки от коэффициента формы шлифовального зерна показывает, что процесс обработки кругами из зерен игольчатой формы сопровождается несколько большей температурой (порядка 15... 20 *С для применяемых режимов обработки), чем кругами из изометрических зерен.
Математическая модель зависимссти температуры процесса шлифования (ГС) от коэффициента формы шлифовального зерна {Кф) выглядит следующим образом:
ГС = ехр
(0.700069 Ш (Кф) + 3.063496)
1,75
Стандартный круг
Рис. 5. Влияние Кф зерна на составляющие силы резания на шероховатость поверхности
Гистограмма, изображенная на рис. 5, характеризует влияние коэффициента формы шлифовального зерна на шероховатость обработанной поверхности. Из нее видно, что обработка кругами из зерен изометрической формы позволяет достичь более высокого качества обработанной поверхности, чем кругами с игольчатой формой зерен.
Модель, огисывающая зависимость параметра шероховаюс1и (Яа) 01 коэффициента формы {Кф), имеет вид:
Я = ехр<0,757623'|п {Кф) +1 ,э 19£68)
Проведенная работа наглядно показывает, что введение в конструкцию лепесткового круга упорядоченно расположенных абразивных зерен с конролируемой формой активне влияет на процесс шлифования.
№ 1 (38)2008
29
