CC BY
11
МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 621.757.(075.8)
Л. В. ХУДОБИН, Н. И. ВЕТКАСОВ
МАКРО- И МИКРОГЕОМЕТРИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ, ШЛИФОВАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫМИ КРУГАМИ
Изложены результаты экспериментальных исследовании макро- и микрогеометрии поверхностей, формируемой при круглом наруэ/сном и плоском шлифовании периферией композиционного круга с радиальными пазами.
Исследования, представленные в настоящей статье, выполнены с целью оценки влияния числа радиальных пазов композиционного шлифовального круга (КШК), заполненных твёрдым смазочным материалом (ТСМ), на макро- и микрогеометрию поверхностей шлифованных деталей. Критериями оценки геометрии обработанных поверхностей служили шероховатость и отклонения от круглости и плоскостности.
Проведены экспериментальные исследования операций круглого наружного шлифования с врезной подачей и плоского шлифования периферией круга заготовок деталей из различных сталей. Исследовали также влияние сосгава ТСМ. В качестве параметров шероховатости использовали среднее арифметическое отклонение профиля поверхности Ка, высоту неровностей профиля по десяти точкам и наибольшую высоту неровностей профиля Я1ШХ, которые измеряли с помощью профило-метра мод. 170622 «Калибр». Отклонение от круглости измеряли на кругломере мод. ВЕ-20А, отклонение от плоскостности - индикатором 1МИГ (цена деления 0,001 мм), закреплённым на стойке.
Круглое наружное шлифование КШК с радиальными пазами выполняли на установке, смонтированной на базе круглошлифовального станка ЗУ10МАФ10. Использовали КШК 1x250x25x76 25А40СМ16К5 с четырьмя и двенадцатью пазами. Шлифовали образцы из сталей ХВГ, ШС 54...56 и 30ХГСА, НКС 45...50. В качестве СОЖ применяли 0,1 %-ный водный растаор кальцинированной соды, который подавали поливом в зону шлифования с расходом (5 - 6) дм3/мин через клиновой насадок. В качестве ТСМ для заполнения пазов КШК использовали состав, содержащий 75 % графита и 25 % пульверба-келита (по массе). Окружная скорость круга составляла 35 м/с, скорость врезной подачи 5вр - 0,3 мм/мин. Окружную скорость заготовки У3 поддерживали постоянной, исходя из соотношения У3 = Ук / 60, т. е. У3 35 м/мин. За базу сравнения принимали результаты шлифования стандартным (СШК) и прерывистым (ПШК) кругами такого же типоразмера и характеристики. Установлено (рис. 1), что при круглом наружном шлифовании с врезной подачей КШК с радиальными
© Худобин Л. В., Веткасов Н. И., 2004
пазами (круги 3 и 4) образцов из сталей 30ХГСА и ХВГ, высотные параметры шероховатости обработанных поверхностей были на (23-40) % меньше, чем при шлифовании стандартным (1) и прерывистым (2) кругами. Наиболее интенсивное снижение 11а, и ЯП1ах при шлифовании образцов из обеих сталей обеспечил композиционный круг 3, который имел на каждом торце по четыре паза.
Наименьшие значения отклонения от круглости Дкр также отмечены при шлифовании композиционным кругом 3 с четырьмя радиальными пазами (рис. 2). Практически одинаковые значения Дкр зафиксированы при шлифовании стандартным (1) и композиционным кругом 4 с двенадцатью радиальными пазами. Шлифование прерывистым кругом 2 сопровождается ростом Д^ по сравнению с шлифованием стандартным кругом. Как видим, заполнение пазов круга ТСМ способствует уменьшению отклонения от круглости по сравнению с шлифованием прерывистым кругом.
Исследования макро- и микрогеометрии поверхностей деталей при плоском шлифовании проводили на экспериментальной установке, созданной на базе плоскошлифовального станка ЗЕ711ВФ2. Шлифовали КШК 1-250x25x7625 А40СМ16К5 с четырьмя и двенадцатью радиальными прорезями, заполненными ТСМ, содержащим 75 % графита и 25 % пульвербакелита, и КШК с двенадцатью пазами, заполненными ТСМ, содержащим 60 % графита и 40 % технического воска.
Окружная скорость круга Ук составляла 35 м/с, скорость стола Уст - 15 м/мин. Снимали припуск 0,4 мм. Шлифовали образцы диаметром 100 мм и высотой 30 мм из сталей Р6М5, ШС 63 ... 65 и 111X15, НЯС 61 ... 64 с подачей поливом 0,1 %-ного водного раствора кальцинированной соды. В качестве ТСМ использовали два состава: 1-75 % графита ГЛ-1 (масс.), 25 % пульвербакелита; 2-60 % графита ГЛ-1, 40 % технического воска. За базу сравнения принимали результаты шлифования СШК и ПШК такого же типоразмера и характеристики.
Установлено, что высотные параметры Я2 и 11гаах шероховатости поверхностей образцов из сталей ШХ15 и Р6М5 при плоском шлифовании периферией КШК на (26 - 52) % меньше высотных параметров
3.0
6
мкм
А 4 -
К
тах
1
о
1
4
Номер круга
Рис. 1. Зависимость высоты неровностей профиля по десяти точкам Я2 (а), наибольшей высоты неровностей 11шах (б) и среднего арифметического отклонения профиля поверхности (в) от материала обрабатываемого образца при круглом наружном шлифовании стандартным (!), прерывистым (2) и композиционными (3, 4) нишфовальными кругами 1-250x25x76
25А40НСМ17К5: 3 - г„ = 4, 1п - 10,6 мм; 2, 4 -
1
= 12, 1п = 10,6 мм; время шлифования тшл =
0,5 мин; время выхаживания тв = 5 с; сталь 30ХГСА; ЫШ - сталь ХВГ *
мкм
2,0
1,5
А.
1,0 -
0,5
0
1
Номер круга
Рис. 2. Зависимость радиального биения Др (а) и отклонения от круглости Дкр (б) от материала обрабатываемого образца при круглом наружном шлифовании стандартным (1), прерывистым (2) и композиционными (3, 4) шлифовальными кругами 1-250x25x76 25А40НСМ16К5: условия см. в подписи к рис. 1
шероховатости поверхностей образцов, шлифованных СК и ПШК (рис. 3). Увеличение числа радиальных пазов КШК с четырёх (круг 3) до двенадцати (круг 4) не оказало существенного влияния на высотные параметры шероховатости поверхностей шлифованных образцов. Применение для заполнения радиальных пазов твёрдого смазочного материала, в состав которого входят графит и технический воск (круг 5), привело к уменьшению высотных параметров шероховатости на (10-30) % по сравнению с шлифованием композиционным кругом 4, пазы которого были заполнены графитом и пульвербакели-том (рис. 3).
Отклонение от плоскостности Дп при плоском шлифовании периферией композиционных кругов 3, 4, 5 образцов из сталей ШХ15 и Р6М5 оказалось на (9 - 50) % меньшим, чем при шлифован™ стандартным кругом 1 (рис. 4). Практически одинаковые значения Дп зафиксированы при шлифовании КШК 3 с четырьмя пазами, заполненными пульвербакелитом и графитом, и КШК 5 с двенадцатью пазами, заполненными графитом и техническим воском.
Таким образом, на основании выполненных исследований макро- и микрогеометрии поверхностей заготовок, шлифованных стандартным, прерывистым и композиционными кругами с радиальными пазами можно заключить, что, несмотря на несколько меньшую площадь рабочей поверхности композиционных кругов но сравнению со стандартными, при их применении может быть обеспечена при определённых условиях без потери производительности- такая же или даже более высокая точность геометрической формы и такая же или даже меньшая шероховатость шлифованных поверхностей образцов.
3,0
мкм -
а 2,0 -
Я
1.5 -
тах
1.0 -0,5 -
0
0,45
мкм -
2,5
мкм -
1,5 -
1,0 -
0,5 -
О
1
Номер круга
Рис. 3. Зависимость наибольшей высоты неровностей Р.тах (а), среднего арифметического отклонения (б) и высоты неровностей профиля по десяти точкам (в) от материала обрабатываемого образца при плоском шлифовании стандартным (1), прерывистым (2) и композиционными (3 - 5) кругами 1-250x25x76 25А40НСМ16К5: 3 - гп = 4,
= 10,6 мм; 2, 4, 5 - г„ = 12, Ц = 10,6 мм; ТСМ:
I
п
3, 4 - 75 % графита ГЛ-1 (масс.), 25 % пульвербаке-лита; 5-60 % графита, 40 % технического воска; Бв = 0,03 мм/х; 8П=2 мм/х (сталь ШХ15); 5а = 0,01 мм/х; Бп = 1 мм/х (сталь Р6М5); - МШсталь ШХ15; - сталь Р6М5
А
Ал
8
мкм 6 5 4 3 2 1 0
1
Номер круга
Рис. 4. Зависимость отклонения от плоскостности Дп от материала обрабатываемой заготовки при плоском шлифовании стандартным (1), прерывистым (2) и композиционными (3 - 5) шлифовальными кругами 1-250x25x76 25А40НСМ16К5: условия см. в подписи к рис. 3
Худобин Леонид Викторович, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ. Руководит НИР и ОКР в области создания ресурсосберегающих технологий машиностроения.
Веткасов Николай Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ. Работает над совершенствованием теории и практики шлифования.
