CC BY
9Суу| ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
ПЕРСПЕКТИВЫ СПНЕРШЕНСТПВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ШЛИФОВАНИЯ
A.M. ДОЛГАНОВ, канд. техн. наук, гл. инж. ОАО «Удмуртторф», доцент ЧФ ГОУВПО «Пермского ГТУ» г. Ижевск, Россия
Разработка и совершенствование технологических методов изготовления деталей машин особенно на окончательных операциях является важной задачей, обеспечивающей высокое качество и производительность обработки.
В первую очередь это относится к процессу шлифования, при котором окончательно формируется поверхностный слой деталей, определяющий их эксплуатационные свойства. Благодаря фундаментальным работам многих известных ученых созданы научные основы процесса шлифования, разработаны технологические методы абразивной обработки, которые широко и успешно применяются в различных отраслях машиностроения. Этими работами и опытом предприятий убедительно показаны широкие возможности процессов шлифования, обеспечивающие высокое качество деталей машин при производительной обработке.
Однако процессам шлифования присущи определенные недостатки, вызванные непрерывным динамическим изменением условий взаимодействия инструмента с обрабатываемым материалом в зоне резания, которые в целом характеризуют нестабильность процесса обработки во времени. Это дает негативное изменение теплового и силового воздействия на инструмент, нерациональное использование его ресурса и ухудшение качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей. Интенсивность отмеченных процессов зависит от свойств формообразующего инструмента, свойств технологической системы и технологических условий обработки и в наибольшей степени проявляется при обработке деталей из труднообрабатываемых материалов.
Одним из резервов повышения эффективности шлифования является использование абразивного инструмента с улучшенными режущими свойствами, прерывистой поверхностью, принудительной подачей охлаждающего средства в зону резания и т.д. Применение алмазных прерывистых шлифовальных кругов с подачей охлаждения непосредственно в зону резания позволяет создать процесс интенсивного бездефектного шлифования.
Управление термическим режимом шлифования посредством конструктивных элементов круга является мощным и еще в достаточной мере не используемым резервом улучшения технологических и экономических показателей процесса шлифования. Температуру в зоне обработки можно существенно снизить, если обеспечить прерывистость шлифования за счет конструкции режущей части круга. Такие круги создают нестационарный режим шлифования, сопровождающийся периодическим прерыванием режущего контакта круга с обрабатываемой поверхностью и подачей в этот момент охлаждающего средства. Если длительности процесса шлифования режущих выступов кругов с прерывистой
поверхностью обеспечить менэше времени теплового насыщения, то температура в зоне контакта круга и обрабатываемой поверхности нэ будет достигать своих максимальных значений, и она может быть ограничена. Следовательно, за счет прерывистого шлифования можно управлять температурой в зоне контакта. Температурное поле в процессе теплового насыщения от времени будет [2]:
2qa
Ху/К^О
2>fa
1-Ф
2yfa
ехр
f 2 Г\ 4 a
(1)
Зависимость (1) позволяет определить время, в течение которого температура поверхности достигнет какой-либо заранее заданной величины.
Величина понижения температуры в зависимости от времени прекращения процесса шлифования определится как
Т-Тс
ср
Тп — т..
ехр
ср
а т,
1-Ф
а г-
(2)
в качестве примера рассчитаем геометрические параметры и время, по истечении которого обеспечивается понижение температуры на 20 % от максимальной. Исходные данные: материал детали ХВГ при скорости детали \)п = 1,5 м/мин, Яи = 75 мм, частота вращения п = 2400 об/мин. Учитывая, что а = 0,06 см /с и ширина зоны контакта /7 = 5 мм, X = 7,2 Вт/м град, 1>кр = 20 м/с.
Время достижения определенной температуры определится
т=0,185М-6-10-* Зс 0,025
Время, необходимое для охлаждения поверхности, найдется из условия
а г-Т V*
т0<л =0.21, тогда тс
0,212 27,22 86552-6-10"f
= 0,0007 с.
Колебания относительной температуры при сплошном и прерывистом шлифовании показаны на рис. 1.
Зная время охлаждения, можно определить длину впадины/ п = г>
тохл= 13,3 мм.
Длина выступа найдется из условия /выс = -окрт = 26 мм.
10 1 № 3 (40) 2008
ТЕХНОЛОГИЯ
Тогда число режущих выступов можно определить как
в
1,0 0,9
0,7 0,5
0,3
0,1
2я R.
2-3,14-75
Ui + Lc 13,3 + 26
-12.
т
—>
1 Д 1 1 1 j
/ J V А Л / V
/ V 1 м г Т
т \ у 1
\ ?
s
2 б 10 14 18 ?? ?.10-?
с.
Рис. 1. Колебания температуры: при 1 - сплошном шлифовании, 2- прерывистом шлифовании
Одинаковая степень понижения температуры может быть получена для различных сочетаний режущих выступов и впадин с учетом их износостойкости.
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать шлифовальный инструмент, в абразивном слое которого с равномер-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ным шагом выполнены канавки переменного сечения для подачи потока охлаждающего средства [1].
Расчет оптимальной траектории движения охлаждающего средства включает в себя непосредственный расчет траектории и определение коэффициента теплообмена с учетом скорости нагнетания и истечения его по канавкам на торцовой поверхности круга при вращении. В результате теоретических исследований по расчету траектории доижсиия средства были получены зависимости по определению текущего радиуса этой траектории, суммарной скорости его движения по канавкам и величина коэффициента теплообмена, обеспечивающего максимальный теплоотвод из зоны резания [2].Результаты экспериментальных исследований температуры в зоне контакта детали из сталей ХВГ, 40Х, 18ХНЗА при шлифовании таким инструментом показали снижение температуры в зоне резания на 40-50 %, сил резания на 35-45 %, что повышает производительность, стойкость инструмента, улучшает качество обрабатываемой поверхности, так как исчезают прижоги отпуска, закалки и остаточные напряжения.
Список литературы
1. Патент на изобретение № 2307729 / МПК B24D 7/10, В24В 55/02 Шлифовальный инструмент с вихревым охлаждением / A.M. Долганов, Т.Н. Иванова /Россия/ 2005140684/02 заявл. 26.12.2005 опубл. 10.10.2007 бюл. № 28.
2. Иванова Т.Н. Современная оснастка в технологии алмазного торцевого шлифования плоских поверхностей: монография /Т.Н. Иванова, A.M. Долганова. - Екатеринбург -Ижевск: Изд-во института экономики УрО РАН, 2007. - 364 с.
ИНДУКТОРЫ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТОВ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ
На сегодняшний день изучаются и применяются различные методы, направленные на повышение твердости и износостойкости поверхностного слоя инструментов. Наиболее перспективным награвлением в этой области является разработка высокоэффективных и высокопроизводительных методов обработки поверхностей с применением концентрированных потоков энергий. Комбинированная магнитно-импульсная обработка (МЛО) является одним из таких методов, который заключается в воздействии на предварительно нагретый инструмент импульсным магнитным полем высокой напряженности.
Применение МИО в комбинации с предварительным индукционным нагревом значительно интенсифицирует процесс упрочнения, уменьшая время обработки, применяемые мощности и, следовательно, экономические затраты на реализацию метода. Несомненные достоинства этого метода потребовали разработки математической
А.Г. ОВЧАРЕНКО, профессор, доктор техн. наук, А.Ю. КОЗЛЮК, доцент, канд. техн. наук, М.О. КУРЕПИН, асп., БТИАлтГТУ, г. Бийск
модели и экспериментальных исследований, что позволило выявить оптимальные энергетические параметры обработки для достижения наилучших физико-механических свойств обработанного поверхностного слоя.
Установлено, что основным энергетическим параметром обработки, влияющим на конечную микротвердость и износостойкость поверхностного слоя, является напряженность импульсного магнитного поля Одно из условий возможности применения обработки - принадлежность обрабатываемого металла к ферромагнетикам. В процессе моделирсвания комбинированной МИО получена зависимость оптимального значения напряженности магнитного поля, обеспечивающего максимальное увеличение микротвердости поверхности после обработки, от свойств обрабатываемого металла и частоты затухания импульса [1]. Поэтому оптимальная напряженность магнитного поля является основным параметром при
№3(40)2008 1 1
