CC BY
9МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
УДК 621.922.025
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
ОБДИРОЧНЫХ КРУГОВ
С КОНТРОЛИРУЕМОЙ ФОРМОЙ ЗЁРЕН
А.Н. КОРОТКОВ, профессор, доктор техн. наук, КузГТУ, г Кемерово,
Д.М. ДУБИНКИН, нач. констр. бюро ТО «Кузбасская вагоностроительная компания» филиал ОАО «Алтайвагон»,
Приводятся результаты исследований по влиянию формы зерен на эксплуатационные возможности обдирочных кругов. Сравнительные испытания показали, что использование в конструкциях обдирочных кругов зерен с контролируемой формой позволяет значительно повысить их экс-плутационные возможности по отношению к стандартным кругам
The results of the research concerning the grains form influence on the operational capabilities of snagging wheels are given. The comparative tests showed that the use of the controlled form grains in snagging wheels design makes it possible to greatly increase their operational capabilities against the standard snagging wheels.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ОБДИРОЧНЫЕ КРУГИ, ФОРМА ШЛИФОВАЛЬНЫХ ЗЕРЕН, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ, СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ.
Для исследования формы шлифовальных зерен и для изготовления экспериментальных обдирочных кругов на кафедре металлорежущих станков и инструментов КузГТУ произведен рассев по признаку формы на вибрационном сепараторе шлифовальных зерен нормального электокорунда 13 А 80. Изображения рассеянных и предварительно отсканированных на планшетном сканере шлифовальных зерен в количестве не менее 100 штук из каждой ячейки вибрационного сепаратора заносились в программу, которая в автоматическом режиме определяла их коэффициент формы (Кф), количественно отражающий разновидность той или иной формы зерен в изготовленном инструменте в виде отношения диаметров описанных (Ооп) и вписанных окружностей (Овп) в проекции контура рассматриваемых зерен.
Экспериментальные обдирочные круги изготавливались из шлифовальных зерен, имеющих следующую форму: изометрическую,
со средним коэффициентом формы зерен Кф ~ 1,28; промежуточную - Кф ~ 1,52; игольчатую - Кф ~ 2,30; Для изготовления стандартных кругов использовались зёрна произвольной формы - Кф ~ 1,81.
Для определения эксплуатационных возможностей обдирочных кругов спроектирован и изготовлен программно-испытательный комплекс, включающий механическую (рис. 1, а) и программно-измерительную части (рис. 1, б).
В качестве обрабатываемых заготовок использовались фрагменты из листовой стали (09Г2С, СтЗсп, 12Х18Н10Т), соединенные между собой автоматической сваркой под слоем флюса.
С целью учета возможно большего числа факторов, влияющих на процесс шлифования обдирочными кругами с контролируемой формой зерен, применен метод математического планирования эксперимента. В качестве варьируемых параметров и интервалов использовались: Кф - коэффициент формы зерен
Рис. 1. Программно-испытательный комплекс: а - схема испытательного стенда; б - программно-измерительная часть: 1 - датчик напряжения (и, В); 2 - датчик силы тока (I, А); 3 - датчик окружной скорости круга (V , м/с); 4 - измеритель температуры мод. ТРМ1 А-Щ2-ТП-И; 5 - ТИМС частотно-амплитудный преобразователь №2007630017 РФ; 6 - ЭВМ и программа «^ауеАпа^айп»
№2006614134 РФ
(Кф = 1,28...2,30); Укр - окружная скорость круга (Укр = 30.50 м/с); £ - подача (£ = = 2,32.4,00 м/мин); Рнаг - прилагаемая нагрузка (Рнаг= 37.71 Н).
По результатам полнофакторных экспериментов построены графики (рис. 2), отражающие влияние формы шлифовальных зерен марки 13А80 и режимов резания на эксплутационные возможности обдирочных кругов.
В результате статистической обработки и анализа экспериментальных данных получены частные уравнения регрессий, которые, например для металла сварного шва из стали 09Г2С, выглядят следующим образом:
Анализ графиков и эмпирических уравнений показывает, что обдирочные круги из зёрен с большими коэффициентами формы, из-за
их более острых углов и режущих кромок, активнее режут металл (в 1,11-1,21 раза лучше, чем стандартные круги в зависимости от марки обрабатываемого материала и зернистости) и поэтому требуют больших затрат по мощности. Вместе с тем зерна игольчатой формы при работе интенсивней изнашиваются и приводят к снижению коэффициента шлифования этих кругов. Круги из зёрен изометрической формы (с малыми коэффициентами) изнашиваются менее интенсивно и их стойкость выше, как следствие, выше их коэффициент шлифования (в 1,05-1,22 раза по сравнению со стандартными кругами). Оценка температуры в зоне резания (рис. 1, б) путем измерения хромель-копелевой термопарой на расстоянии, максимально близком (и во всех случаях одинаковом) к зоне шлифования заготовок, показала, что по мере увеличения коэффициента формы зерен температура в зоне резания уменьшается в 1,19-1,21 раза. При переходе от зерен игольчатой формы (Кф ~ 2,30) к зернам изометрической формы (Кф ~ 1,28) шероховатость обработанной поверхности детали уменьшается в среднем в 1,15-1,20 раза.
Таким образом, сравнительные испытания показали, что использование в конструкциях обдирочных кругов зерен с контролируемой формой позволяет значительно повысить их эксплутационные возможности по отношению к стандартным кругам. Причем выбор той или
МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
г д е
Рис. 2. Графики изменения эксплутационных возможностей обдирочных кругов в зависимости от формы зёрен (Кф) и режимов обработки (¥кр = 30.. .50 м/с, Рнаг = 55 Н, 51 = 3,6 м/мин) при обработке металла сварного шва стали 09Г2С:
а - режущая способность (<2т); б - интенсивность износа обдирочного круга (И); в - коэффициент шлифования (Кш); г - эффективная мощность, затрачиваемая на шлифование д - температура в зоне резания (Т, °С); е - шероховатость (Яа) обрабатываемой поверхности
иной формы зерен следует увязывать с конкретной задачей. Если на первом плане стоят производительность шлифования, снижение температуры резания, уменьшение приповерхностных дефектов металла сварного шва [1, 2] и улучшение механических свойств обрабатываемых заготовок (сварных конструкций) [3], то целесообразно использовать зёрна игольчатых (пластинчатых) разновидностей (Кф ~ 2,30). Если же более важны факторы уменьшения износа круга, снижения мощности, затрачиваемой на шлифование и уменьшение шероховатости обработки, то предпочтительнее выбирать зерна изометрической формы (Кф ~ 1,28).
Список литературы
1. Короткое А.Н., Дубинкин Д.М. Снижение дефектов в сварных швах при обдирочном шлифовании // Обработка металлов. -2007.-№4 (37).- С.24.
2. Короткое А.Н., Дубинкин Д.М. Исследование механических свойств сварных соединений обработанных обдирочными кругами с контролируемой формой зёрен // Новые материалы, не-разрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении. В 2 т. Том 2: Материалы 1У-й международной научно-практической конференции, 9-11 декаб. 2008 г. - Тюмень: Изд. «Вектор Бук», 2008. - С. 124 - 129.
