CC BY
56
УДК 621.923
А.В. Баринов
д-р техн. наук, профессор, кафедра технологии машиностроения, Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
А.В. Платонов
канд. техн. наук, доцент, кафедра технологии машиностроения, Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
С.М. Лебедева
магистрант, кафедра технологии машиностроения, Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
И.С. Самсонов
студент,
кафедра технологии машиностроения, Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ НАСТРОЙКИ
ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ.
ЧАСТЬ 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРАВКИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ
Аннотация. Качество поверхностей деталей, обрабатываемых на кругло-шлифовальных станках, и их точность определяются различными факторами обработки, в том числе - подготовкой шлифовальных кругов. В статье приведены результаты исследований методов испытания шлифовальных кругов в зависимости от их размеров. В работе показаны применяемые виды оборудования испытаний, а также особенности правки шлифовальных кругов.
Ключевые слова: шлифование, шлифовальный круг, правка круга, алмазные карандаши.
A.V. Barinov, Arzamas Polytechnic Institute (branch) Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev
A.V. Platonov, Arzamas Polytechnic Institute (branch) Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev
S.M. Lebedeva, Arzamas Polytechnic Institute (branch) Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev
I.S. Samsonov, Arzamas Polytechnic Institute (branch) Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev
STUDY CHARACTERISTICS SETTING GRINDING MACHINES FOR PROCESSING METAL PARTS.
PART 2. STUDY FEATURES GRINDING WHELL DRESSING
Abstract. Quality of details surfaces machined on cylindrical grinding machines, and their accuracy is determined by a variety of processing factors, including - preparation of grinding wheels. The article presents the results of research methods of testing grinding wheels depending on their size. In this paper, as shown used types of testing equipment, as well as the features of grinding wheel dressing.
Keywords: grinding, grinding wheel,edit circle,diamond pencils.
В статье рассматривается процесс подготовки шлифовальных кругов, а именно их правка. Эта операция по подготовке шлифовальных станков, наряду с балансировкой, является залогом обеспечения качества обработки деталей. Предполагается, что материал рассматриваемой статьи, в свою очередь, может стать одним из разделов методического пособия по дисцип-
лине «Технологическое обеспечение качества» магистерской программы образовательного стандарта 1485 от 21.11.2014. Содержание предыдущих статей [1; 2; 3] и данная статья позволят магистрантам освоить навыки по компетенциям, предусмотренным вышеуказанным образовательным стандартом.
Актуальность настоящей статьи, как и предыдущих, подтверждается также и тем, что в магистратуру по направлению 15.04.05 поступают не только абитуриенты - специалисты по технологии машиностроения, но и получившие дипломы высшего образования не по профилю направления магистратуры. Данная статья в доступной форме представляет материал, который может быть воспринят обучающимися, не имеющими навыков в обработке металлов.
Практика обработки деталей на кругло-шлифовальных станках и теоретические основы шлифования, описанные в учебной и справочной литературе [4; 5; 6], показывают, что основополагающим фактором технологического обеспечения качества является правильная подготовка инструмента, в данном случае шлифовальных кругов (далее - кругов).
Абразивные зёрна кругов, участвующие в работе, в момент контакта с обрабатываемым материалом (далее - ОМ) испытывают периодическое силовое, тепловое и химическое воздействия. В результате такого воздействия происходит вырывание с рабочей поверхности круга целых зёрен (полное разрушение), разрушение зёрен (макроразрушение), микроскалывание их режущих кромок (микроразрушение), истирание режущих кромок и появление площадки износа (истирание), налипание частиц металла на вершины зёрен и заполнение пор круга отходами шлифования («засаливание»), что показано на рисунке 1.
Истирание Засаливание
Рисунок 1 - Виды рабочего износа круга
Все эти процессы приводят к изнашиванию абразивного инструмента, т.е. к уменьшению его массы и размеров. Работоспособность круга постепенно ухудшается (снижается). Круг затупляется, нарушается его геометрическая форма. Для восстановления работоспособности круг правят, т.е. удаляют с рабочей поверхности потерявший режущую способность слой с рабочей
поверхности толщиной 0,1-0.15 мм. Период работы круга между двумя правками характеризует его стойкость, т.е. способностью шлифовального инструмента противостоять процессам, ведущим к нарушению его работоспособности.
Правку круга проводят для восстановления режущих свойств и для формирования его необходимой геометрической формы. Метод заключается в снятии верхнего засаленного слоя и создании новых острых граней на абразивных зернах. Рассмотрим основные методы правки кругов.
Правка методом обточки. Такая правка производиться скоростным трением абразивного материала о правящий алмазный инструмент, который срезает верхний слой. При данном методе правки вращение передается кругу, а инструмент перемещается с продольной подачей вдоль абразивного круга.
Правка методом шлифования. В этом случае правка производится правящим инструментом, угловая скорость которого намного ниже, чем скорость вращения круга. Правящий инструмент устанавливается в центрах станка в оправке на место обрабатываемой детали, ему придается вращение от электродвигателя станка.
Правка методом обкатки. Такой метод осуществляется правящим инструментом, прижатым к кругу и вращающимся в подшипниках оправки под воздействием сил трения. Под внешним давлением правящего инструмента выступающие зерна круга разрушаются и вымываются из связки круга. За счет разрушения изношенного абразива круга восстанавливается режущая способность и геометрия круга.
Алмазная правка шлифовальных кругов. Для такой правки используются различные виды алмазных инструментов (рис. 2): алмазно-металлические карандаши, алмазы в оправках, ролики и т.д.
Рисунок 2 - Алмазные карандаши для правки кругов: а) тип С - с алмазами, расположенными слоями (слои не пересекаются);
б) тип С - с алмазами, расположенными слоями (слои пересекаются); в) тип Ц - с алмазами, расположенными цепочкой вдоль оси карандаша, г) тип Н - с неориентированным расположением алмазов
Перед началом правки алмазный карандаш устанавливают в приспособлении и перемещают к вращающемуся кругу. Карандаши типа Ц базируют так, что ось наклонена в сторону
вращения шлифовального круга на угол 10-15 градусов располагается в плоскости, которая параллельна торцам круга. По мере появления на алмазных зернах площадок износа, карандаш перемещают на угол 50 - 60° относительно оси. Карандаши типа С при высоких требованиях к точности геометрической формы шлифуемых поверхностей устанавливают без наклона по отношению к кругу. Для повышения режущих свойств круга карандаши марки С устанавливают с углом наклона в направлении вращения шлифовального круга на угол 5 -10° или же перемещают карандаш на максимальных значениях продольных подач.
Для правки кругов, используемых для шлифования шаров, на предприятиях, изготавливающих подшипники, в качестве правящего инструмента используют алмазные бруски. Алмазный брусок представлен металлической основой, покрытой алмазоносным слоем, состоящим из алмазных зерен и связки. Бруски закрепляют в специальном приспособлении, правка производиться непрерывно в процессе шлифования.
2 3 4
Рисунок 3 - Приспособление для правки алмазным роликом: 1 - салазки, 2 - гидромотор, 3 - магнитная муфта, 4 - передача, 5 - гайка ходового винта, 6 - ходовой винт, 7 - шлифовальная бабка, 8 - алмазный ролик, 9 - корпус, 10 - колонны с шариковыми направляющими, 11 - привод шпинделя устройства для правки, 12 - шпиндель устройства для правки
Для правки применяют ролики прямого, а также фасонного профиля. Внутренняя часть ролика изготовлена из стали, алмазный слой расположен на наружной поверхности. Правящее свойство ролика сохраняется постоянным на протяжении всего времени работы, так как после затупления отдельных зерен в работу вступают новые. Преимуществом данного метода является обеспечение постоянной геометрической формы шлифовального круга и его режущей способности. В результате такой правки, повышается производительность, точность обработки, уменьшается время на правку круга, уменьшаются расход абразивного материала и шероховатость обработанной поверхности.
Методы, показанные на рисунке 4, используются для правки шлифовальных кругов во время обработки шеек коленчатых валов. Прямой алмазный ролик вращается с частотой 3000 об/мин вокруг оси, перпендикулярной оси вращения шлифуемого круга, перемещается по копиру (рис. 4а), осуществляя правку торцов, радиусов и периферии круга. Недостатком является то, что на периферии круга не обеспечивается достаточно хорошая правка, что не позволяет
получать высокое качество поверхности.
На рисунке 4б показан ролик для правки, состоящий из трех частей: центральной цилиндрической (Б) и двух боковых (А и В) с радиусом. При такой компоновке обеспечиваются меньшие показатели шероховатости поверхности круга.
6) В)
Рисунок 4 - Особые методы правки шлифовальных кругов: а) правка прямым роликом по копиру; б) правка фасонным инструментом из трём роликов; в) правка фасонным роликом методом врезания
Правка круга проводится при тех же режимах резания, что и шлифование. В процессе правки должно обеспечиваться обильное охлаждение (15-20 л/мин) при постоянной струе жидкости, так как непостоянный полив приводит к работе правящего инструмента в режиме резко меняющейся температуры, что приводит к его повышенному износу. Величину продольной и поперечной подачи алмаза следует принимать, исходя из параметров точности обрабатываемых деталей и значения шероховатости поверхности. Увеличение как продольной, так и поперечной подачи правящего инструмента приводит к повышению режущих способностей круга при ухудшении точности и качества поверхности. При уменьшении подач происходит улучшение качества поверхности, но сильно уменьшаются режущие свойства круга.
Безалмазная правка шлифовальных кругов производится кругами из карбида кремния черного на керамической связке методом шлифования и обкатки.
При правке методом шлифования зернистость правящего круга выбирается на 1-2 номера крупнее зернистости выправляемого круга, а твердость - в пределах «Т» - «ВТ». При правке методом обкатки зернистость правящего круга берется на 2-5 номеров крупнее по сравнению с выправляемым кругом, а показатель твердости - ВТ, ЧТ. Диаметр правящего круга выбирается в зависимости от диаметра выправляемого круга и находится в пределах 60-200 мм. Для осуществления правки применяются также специальные правящие устройства (рис. 5).
На рисунке 5а и 5б изображено устройство в виде оправки с закрепленным на ней кругом, устанавливаемой в центрах станка вместо детали и приводимой во вращение от электропривода станка. Данное приспособление производит правку методом шлифования.
и
Рисунок 5 - Приспособление для безалмазных кругов: а, б - для правки методом шлифования; в - для правки методом обкатки
Материалы статьи могут быть полезны студентам и магистрантам технических вузов, изучающим дисциплины, касающиеся механической обработки, в частности, формообразованию поверхностей деталей на кругло-шлифовальных станках. Также статья полезна специалистам механообрабатывающих предприятий.
Список литературы:
1. Баринов А.В., Платонов А.В., Бегаева Е.Г., Самсонов И.С., Боголюбов А.С. Исследование в области технологического обеспечения качества при обработке поверхностей деталей на вертикально-фрезерных станках. Часть 1 - Настройка взаимоположения узлов вертикально-фрезерного станка для обеспечения качества обработки деталей // Наука, техника и образование: научно-методический журнал. М., 2016. № 3 (21). С. 76-81.
2. Баринов А.В., Платонов А.В., Бегаева Е.Г., Самсонов И.С., Боголюбов А.С. Исследование в области технологического обеспечения качества при обработке поверхностей деталей на вертикально-фрезерных станках. Часть 2 - Исследование схем обработки различных поверхностей деталей концевыми фрезами на вертикально-фрезерных станках // Наука, техника и образование: научно-методический журнал. М., 2016. № 3 (21). С. 81-87.
3. Баринов А.В., Платонов А.В., Бегаева Е.Г., Самсонов И.С., Боголюбов А.С. Исследование в области технологического обеспечения качества при обработке поверхностей деталей на вертикально-фрезерных станках. Часть 3 - Исследование качества обработки поверхностей деталей на вертикально-фрезерном станке концевыми фрезами // Наука, техника и образование: научно-методический журнал. М., 2016. № 3 (21). С. 87-92.
4. Масловский В.В. Справочник по доводочным работам. Харьков: Прапор, 1985. 121 с.,
схемы.
5. Эфрос М.Г., Миронюк В.С. Современные абразивные инструменты / под ред. З.И. Кремня. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. 158 с., ил.
