Исследование работоспособности композиционных шлифовальных кругов на операции круглого наружного шлифования Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.757 (075.8)

ь - ч * ив Ш Щш^ • • »

Н. И. ВЕТКАСОВ, А. В. ЛЕОНОВ, С. М. МИХАЙЛИН

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ НА ОПЕРАЦИИ КРУГЛОГО НАРУЖНОГО ШЛИФОВАНИЯ

Изложены результаты экспериментальных исследований круглого наружного врезного шлифования композиционньши шлифовальными кругами (КШК) различных характеристик с разным числом радиальных пазов.

а

На кафедре «Технология машиностроения» УлГТУ выполнены экспериментальные исследования с целью выявления взаимосвязи зернистости, твёрдости, числа радиальных пазов композиционного шлифовального круга (КШК) и режима обработки с показателями технологической эффективности круглого наружного врезного шлифования. Эти данные необходимы для разработки в дальнейшем рекомендаций по проектированию КШК [1].

Экспериментальные исследования проводили на установке, смонтированной на базе круглошлифовального станка ЗУ 10МАФ10.

В качестве критериев оценки работоспособности КШК использовали: • период стойкости круга тс, определенный по критерию появления прижо-

гов или огранки на шлифованной поверхности, мин; ® коэффициент шлифования по объёму Кш:

где 1Ш - длина шлифуемой поверхности образца, мм; , ¿/2 - диаметр образца соответственно до и после обработки, мм; - объём израсходованного рабочего слоя шлифовального круга за время съёма припуска, мм3:

где Н - высота круга, мм; г^ - количество пазов в КШК; - ширина паза, мм;

~ глубина паза, мм; ЛК - размерный износ круга с учётом расхода его абразивного материала при правке, мм; - диаметр круга до шлифования, мм;

• шероховатость шлифованной поверхности, оцениваемая средним арифме-

где IVм- объём снятого с образца материала, мм3:

тическим отклонением профиля шлифованной поверхности Яа, мкм.

При проведении исследований использовали восемь КШК 1-250x25x76 (табл. 1) различных характеристик.

1. Номенклатура КШК для проведения сравнительных испытаний

Обозначение КШК Характеристика Число пазов z„

К1 24А16НСМ17К5 8

К2 24А40НСМ17К5

КЗ 24А16НС17К5

К4 24А40НС17К5

К5 24А16НСМ17К5 v 24

Кб 24 А40НСМ17К5

К7 24А16НС17К5

К8 24А40НС17К5

Шлифовали образцы диаметром 35 мм из стали ШХ15, HRC 61...64 -основного материала для подшипникового производства. Величины врезной подачи S6p выбрали с учётом возможностей станка ЗУ10МАФ10 - 0,1 и 0,35 мм/мин. В качестве СОЖ использовали 3 %-ную эмульсию Укринол-1М (ТУ 38.101878-83), которую подавали поливом в зону шлифования через клиновой насадок с расходом (5 - 6) дм3/мин на 10 мм высоты круга.

Состав твердого смазочного материала (ТСМ), которым заполняли радиальные пазы КШК, выбрали по результатам исследований технологической эффективности операций круглого наружного и внутреннего шлифования КШК, выполненных на кафедре «Технология машиностроения» УлГТУ -70 % серебристого графита, 29 % пульвербакелита, 1 % декстрина.

Окружная скорость шлифовального круга VK составляла 35 м/с. Окружную скорость образцов V3 поддерживали постоянной, исходя из соотношения V3 = VK /60, т.е. V3 = 35 м/мин.

Шлифовальные круги правили методом обтачивания, используя в качестве правящего инструмента алмазный карандаш 3908-0083 С2 (ГОСТ 607-80), с непрерывной подачей СОЖ поливом свободно падающей струей с расходом Q = 12 дм7мин по режиму: - три прохода с поперечной подачей 0,03 мм/дв.х.; -три прохода без подачи (St= 0). Скорость продольной подачи алмазного карандаша SM составляла 0,2 ± 0,05 м/мин.

Параметр Ra шероховатости шлифованных поверхностей образцов измеряли с помощью профилометра мод. 170622. Наличие прижогов на шлифованных поверхностях образцов контролировали посредством холодного травления.

Анализ результатов экспериментов, представленных на рис. 3 и 2, позволил выявить ряд закономерностей:

- KIIIK К1, КЗ, К5 и К7 (см. табл. 1), 16-й зернистости имели значительно больший период стойкости и обеспечили меньшую величину Ra по сравнению с кругами К2, К4, Кб и К8 40-й зернистости как при шлифовании с Sep = 0,1 мм/мин (рис. 1, а), так и при шлифовании с S6p = 0,35 мм/мин (рис. 1, б). Исключение составил лишь круг К4, который при Sep = 0,1 мм/мин обеспечил меньшие значения Ra по сравнению с кругом К5;

- КШК меньшей твердости (СМ1) имели несколько больший по сравнению с КШК твердостью С1 период стойкости, однако в первом случае значения Ra были больше, чем во втором;

- увеличение числа пазов ъ^ с 8 до 24 в КШК одинаковой характеристики (например, круги К1 и К5) привело к увеличению периода стойкости круга тс, но при этом шероховатость поверхностей образцов, шлифованных КШК с большим числом пазов, почти во всех случаях оказалась хуже.

а б

•

Рис. 1. Изменение среднего арифметического отклонения профиля Ra шлифованных поверхностей образцов из стали ШХ15 на протяжении периода стойкости КШК, определенного по критерию появления прижогов или огранки: а - Sq) = 0,1 мм/мин; б - S^ = 0,35 мм/мин; К1 - К8 - обозначение КШК по табл. 1

Значения коэффициента шлифования по объёму Кш для кругов 16-й зернистости во всех случаях в 2 - 4,5 раза больше, чем для КШК 40-й зернистости. Это свидетельствует о том, что круги 40-й зернистости гораздо быстрее теряют режущую способность вследствие затупления абразивных зерен: очевидно, условия шлифования в эксперименте (относительно малые врезные подачи) не соответствовали возможностям кругов 40-й зернистости.

При съёме одинакового припуска со шлифуемой заготовки Кш выше при шлифовании с S^ = 0,1 мм/мин по сравнению с шлифованием с S€p = 0,35 мм/мин всеми испытанными кругами (см. рис. 2).

8

К

ш

о

10,2

К1

К2

КЗ

К4

К5

4.1

аШя

ря 2,4

? /• ; п

1 щ

1 i L Л

Кб

К7

К8

Рис. 2. Коэффициент шлифования Кш, в конце периода стойкости КШК, определенного по критерию появления прижогов или огранки: К1 - К8 - обозначение KIJIK по табл.; 1,2-соответственно S^ равна 0,1 и 0,35 мм/мин

W

По результатам исследований не удалось выявить чёткой закономерности влияния количества пазов в КШК на величину Кш. Как видно из рис. 2, увеличение числа пазов гп с 8 до 24 в КШК одинаковой характеристики (например, круги К1 и К5, К2 и Кб и др.) не оказало существенного влияния на величину Кш. Наблюдаемый разброс в значениях Км для кругов одинаковой характеристики с различным количеством пазов, очевидно, связан с погрешностью измерения размерного износа шлифовального круга.

Таким образом, по результатам выполненных исследований можно сделать вывод, что при круглом наружном шлифовании заготовок из закалённой стали ШХ15 предпочтение следует отдавать более мелкозернистым КШК, выбор числа пазов которых следует производить с учётом требований к конкретной шлифовальной операции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Худобин Л.В., ВеткасовН.И. Перспективные конструкции композиционных шлифовальных кругов // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сборник трудов международной научно-технической конференции «Шлифабразив - 97». Волжский: ВолжскИСИ, 1997. С. 22-24.

Веткасов Николай Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения», окончил Ульяновский политехнический институт. Занимается совершенствованием технологии шлифования.

Леонов Александр Владимирович, кандидат технических наук, научный сотрудник кафедры «Технология машиностроения», окончил Ульяновский государственный технический университет. Имеет статьи в области применения СОТС при шлифовании.

Михайлин Сергей Михайлович, генеральный директор ОАО «Димит-ровградхиммаш», окончил Ульяновский политехнический институт. Занимается разработкой перспективных конструкций шлифовальных кругов.

УДК 621.923

Л. В. ХУДОБИН, А. Н. У НЯНИН

СТАБИЛИЗАЦИЯ РЕЖУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА ПУТЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ЕГО РАБОЧЕЙ

ПОВЕРХНОСТИ

\

\

•ч

\

Получены математические зависимости, позволяющие оптимизировать размер зерна инструмента (бруска), предназначенного для механической очистки рабочей поверхности шлифовального круга. Приведены результаты экспериментального исследования плоского маятникового шлифования с механической очисткой круга.

Одним из радикальных средств повышения режущей способности абразивного инструмента при шлифовании заготовок из пластичных и адгезион-но-активных материалов является механическая очистка быстро засаливающейся рабочей поверхности круга. Имеется определённый опыт очистки рабочих поверхностей кругов из сверхтвердых материалов, в меньшей степени изучены вопросы, касающиеся механической очистки шлифовальных кругов из электрокорундов. Полностью не исследованы вопросы оптимизации характеристики инструмента и режима очистки.

Удаление налипов металла с абразивных зёрен круга возможно, если радиус окружности р3|!, описанной около граней режущей кромки зерна инструмента для очистки, не превысит значения, при котором возможно микрорезание налипов, толщина которых составляет несколько микрометров [1]:

А.*— > (1)

где ати - глубина внедрения абразивных зёрен инструмента в материал налила, м; ткр - критерий перехода к микрорезанию.

Радиус закругления абразивных зёрен, режущая часть которого представлена в виде усечённой пирамиды, связан с его износом huu зависимостью:

Р.-^Ш*. (2)

1 — sin yи

где yv ~ угол при вершине зерна инструмента, град.

Из зависимостей (1) и (2), с учётом соотношения между hMI и размером Ьи площадки затупления на зерне инструмента, следует зависимость для расчёта максимального значения параметра Ьи:

и <2'g«r'0 "SinyJ

i/тлх

^•COS Yu

Условие bu < bu max выполняется, если средневероятный размер зёрен инструмента соответствует неравенству

d <_*--Q-sinr.)__(3)

ои — . U \ >

ткр- cosyu-tgyu-{l-£)

где с - коэффициент, учитывающий заделку зёрен в связке.

Очистка абразивных зёрен круга, вершины которых расположены па рас-стоянии h3 от вершины наиболее выступающего зерна, возможна, если выполняется соотношение:

где Ашхи - толщина рабочего слоя инструмента, м (рис. 1).

Учитывая, что Лшхи = ки • d0U9 где ки - коэффициент [2], условие для определения минимального размера зерна инструмента примет вид:

2 • К

dou>0 , * г (4)

2 • ки + s -1

С другой стороны, чтобы зёрна инструмента могли разместиться между зёрнами круга, должно выполняться условие

К < А

где £\ - расстояние между зёрнами шлифовального круга, м (см. рис. 1).

Принимая во внимание, что Ьи не может превысить dou , и выразив £\ в зависимости от размера зерна и расстояния между зёрнами круга на расстоянии hu + h3 от вершины наиболее выступающего зерна [2], получили следую-щую зависимость:

dou < 2, -2{К + К)-tgy, (5)

Z. • 0,24

< i 1 K+h

\ "о у