КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ШЛИФОВАНИИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ

Конструкторско-технологическое обеспечение качество поверхности при шлифовании

В настоящее время можно считать установленным, что одной из задач плоского торцового шлифования является обеспечение эксплуатационных характеристик поверхности с оптимальными микрогеометрическими параметрами. Так, шероховатость поверхности плоских деталей оказывает большое влияние на их износостойкость, контактную жесткость, коррозионную стойкость и многие другие эксплуатационные показатели.

Одним из прогрессивных способов финишной обработки плоских поверхностей из труднообрабатываемых материалов, получивших широкое распространение вследствие обеспечения высоких показателей качества и производительности, является планетарное алмазное шлифование. Отличительными особенностями данного способа шлифования являются: снижение теплонапряженности в зоне контакта; обеспечение прерывистости процесса сплошными кругами; реверсивное шлифовании; резание разными гранями абразивного зерна; кинематическое обеспечение соизмеримости скорости шлифовального круга и обрабатываемой поверхности; стабилизация эксплуатационных параметров шлифовального инструмен-а и обеспечение его работы в режиме самозатачивания.

Для реализации указанных особенностей планетарного алмазного шлифования была разработана конструкция планетарного устройства для обработки плоских поверхностей [1]. Устройство представляет собой корпус типа ЧК, на торце которого нанесен абразивный слой. Внутри корпуса расположен планетарный механизм, позволяющий изменять направление и частоту вращения внутренних шлифовальных кругов (рис. 1).

■ ■ ш^т

Рис. 1. Планетарное устройство для обработки плоских

ПОЙЙрХНОСТЙИ

Вращение внутренних шлифовальных кругов вокруг своей оси обеспечивает одну из составляющих результирующей скорости резания. Их вращение относительно корпуса и движение всего устройства относительно детали кинематически решаю" вопрос достижения соизмеримости скоростей планетарного устройства и обрабатываемой детали. В результате сложного движения абразивного зерна вектор результирующей скорости резания меняет

Т.Н. ИВАНОВА, доцент, канд. техн. наук, Чайкооский филиал Пермского ГТУ, г. Пермь

направление относительно зерна, тем самым обеспечивая процесс резания разными гранями абразивного зерна, а шлифование ведется со знакопеременными деформациями сдвига в поверхностном слое обрабатываемой детали [2]. При этом припуск между отдельными зернами распределяется более равномерно, возрастает траектория их пересечения, что позволяет осуществить сложение движений. Это дает возможность в широких пределах изменять одну из Еажнейших характеристик микpopeJ 1ьефа - на1 |раь-ление неровностей. Установлено [2], что планетарное устройство для обработки плоских поверхностей за счет беспорядочного и разновысотного расположения шлифующих зерен на рабочей поверхности кругов не будет снимать слои в определенной геометрической последовательности. Многие из зерен попадают на выступающие участки микропрофиля шлифуемой поверхности, поэтому после одного оборота круга на поверхности детали остаются шероховатости, снимаемые при новых встречах круга с определенным участком детали. Эти шероховатости при планетарном шлифовании уменьшаются по высоте за счет увеличения количества встреч кругов с обрабатываемым участком, тогда как при обычном шлифовании снижение шероховатости происходит либо за счет дополнительного прохода либо уменьшения продольной подачи.

Поэтому при изучении процесса планетарного шлифования особое внимание было уделено исследованию влияния режимов обработки на микрэгеометрию обработанной поверхности из сложнолегированной стали 4Х5М. Для сравнения были проведены экспериментальные исследования и по шлифованию обычным (сплошным) алмазным инструментом с погруженной деталью в СОЖ. Исследования выполнялись на плоско-шлифовальном станке мод. ЗЕ711В. Высота микронеровностей определялась по про-филограммам, снимаемым с поверхности обработанных образцов на профилографе-профилометре.

В результате выполненных исследований было установлено, что с изменением продольной подачи от 2 до 6,5 м/ мин величина возрастает, однако абсолютная величина /?а при работе планетарным устройством на 30.. .40 % меньше, чем / сплошного инструмента (рис. 2, а). Это явление может быть объяснено, во-перзых, более равномерной работой режущих зерен планетарного устройства инструмента, во-вторых, более эффективным воздействием на процесс резания смазочно-охлаждающей жидкости ИНКАМ-1, что способствует созданию более стабильного режущего профиля и уменьшению сил трения.

С увеличением глубины резания (рис. 2. б) величина Р0 возрастает, так как увеличивается толщина стружки, а отсюда нагрузка, приходящаяся на каждое алмазное зерю, что способствует увеличению глубины проникновения зерен в обрабатываемую поверхность.

Как видно (рис. 2, в), с увеличением скорости круга до 25 м/с величина уменьшается как при планетарном, так и при обычном алмазном шлифовании, так как возрастает число встреч алмазных зерен с обрабатываемой поверхностью. Вместе с тем следует отметить, что при планетар-

28 № 4 (29) 2005

КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Ra, мм

0,16 0,12 0,08 0,04 0

|vkp«; t = 0.2f >0 м/с ¿M у г"1

J У у Г f'■-

Г

Я„,

мкм 0,16

0,12

0,08

0,04

VKP = Vd = 20м/с м/мин J У

J У S /

- „

Ra.

МКМ 0,16

0,12

0,08

0,04

0

Vd = 1 t = 02 М'МИН мм

ч "ч >ч

—» — — ..

Vd, м/мин

0,1 0,2 0,3 0,4 t, мм

10 15 20 25 VKp, м/с

Рис. 2. Зависимость высоты микронеровностей Ra от а - скорости детали, б - глубины резания, в - скорости круга при шлифовании стали 4Х5М с охлаждением Сплошные линии - алмазное планетарное устройство: наружный круг 6А2 250x32x25 АС6 100/80 М1-01 4, внутренние круги 6А2 63x20x14 АС6 125/100 М2-01 4; штриховые линии - сплошной круг 6Л2 150x32x40 АС6 100/80-М04-4

ном шлифовании наблюдается более интенсивное сглаживание вершин микронеровностей. Это подтверждается и профилограммами обработанных поверхностей (рис. 3).

б

Рис 3. Профилограммы обработанных поверхностей: а - алмазное планетарное устройство Ра= 0,08; б - сплошной инструмент 0,2. Горизонтальное увеличение х50, вертикальное х800

Анализ профилограмм показывает, что геометрические высотные характеристики шероховатости при планетарном шлифовании с подачей СОЖ в зону резания значительно лучше, чем при шлифовании сплошным кругом: увеличиваются радиусы закругления вершин микронеровностей, уменьшаются углы наклона профиля, неровности с~ано-вятся более однородными. При повышении скорости более чем 30 м/с наблюдается значительная неоднородность высоты шероховатости, засаливание режущей поверхности круга и появление вибрации.

Таким образом, применение нового планетарного

устройства для обработки плоских поверхностей с подачей СОЖ непосредственно в зону резания содействует более полному использованию режущей способности зерен шлифовальных кругов, за счет этого снижается шероховатость, значительно улучшается микрорельеф, следовательно, повышается точность и качество обрабатываемой повеэхности детали, что способствует повышению технико-экономических показателей их деталей.

Список литературы

1. Патент РФ на изобретение № 2220039 / МПК 7 В 24 В 7/00, 41/047 Устройство для абразивной обработки плоских поверхностей / Свитковский Ф.Ю., Иванова Т.Н., Варламов П.М., Кузнецов А.Ю., Люпа Д.С. /Россия/ заявл. 28.02.2002, опуэл. 27.12.2003. Бюл. № 36.

2. Люпа Д.С., Иванова Т.Н. и др. Влияние процесса торцового шлифования на качество обрабатываемых плоских поверхностей и надежность их технологического обеспечения// Сб. тр. межд. научно-техн. конф. «Актуальные проблемы надежности технологических энергетических и транспортных машин», посвящ. 90-летию Самарского гос. техн. ун-та, ноябрь 2003 г., в 2-х т. - М.: Машиностроение, 2003. - том 2. - С. 204-209.

Влияние высокоскоростного нагрева на однородность структуры поверхностных слоев углеродистых сталей*

Создание новых машиностроительных материалов и улучшение их качества является одной из ключевых проблем современного материаловедения. Постоянное ужесточение требований, предъявляемых к материалам, эксплуатируемым о агрессивных средах, вакууме, при высокой температуре и других экстремальных условиях, ставит пеэед специалистами трудноразрешимые задачи. При эксплуатации многих деталей машин и элементов конструкций важную роль выполняют поверхностные спои. Именно они ответственны за износостойкость, коррозионную стойкость и ряд других важных физико-механических

" Статья подготовлена по результатам исследований по проекту 2005-РИ-16.0/024/023 в рамках программы 1.6 ФЦНТП

Л. И. ТУШИНСКИЙ, профессор, доктор техн. наук, Е.А. БАТАЕВА, аспирант, НГТУ, г. Новосибирск

характеристик, определяющих поведение изделий в различных условиях эксплуатации. Путем управления структурой и свойствами основного металла и поверхностных слоев можно добиться расширения возможностей применения изделий е различных областях промышленного производства [1-2]

Модифицирование поверхностных слоев с помощью высокоэнергетических пучков является одним из перспективных методов упрочнения металлов и сплавов. Использование в качестве упрочняющей технологии вневакуумной электронно-лучевой обработки (ВЭЛО) позволяет существенно изменять структурно-фазовое состояние поверхностных слоев, в результате чего металлы и сплавы

№4(29)2005 29