Повышение эффективности шлифования высокоточных калибров на круглошлифовальных станках Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

удк" 6г 81

ПОВЫШ ЕМИЕ ЭОФЕКТИВНОСТИ ШЛИФОВАНИЯ ВЫСОКОТОЧНЫХ КАЛИБРОВ ПА КРУГЛОШ ЛИООВАЛЫ1ЫХ СТАНКАХ

И. И. С'айфулнн. Е. В. Васильев Оме кий государственный технический универс итет, ¿. Омск, Россия

Аннотация - В статье рассматривается вопрос о методахшлпфованпя высокоточных калибров, позволяющих вести обработку- непосредственно на круглошлпфовальных станках без применения операции ручной доводки. Проанализированы базы погрешности установки заготовки. Проведены исследования, в результате которых получены метопы, позволяющие уменьшить расход абразивного круга и шероховатость обработанной поверхности в процессе окончательной доводки детали. В результате исследования получен метод позволяющий обрабатывать детали с наименьшими погрешностями и наибольшей производительностью.

Ключевые слова, шлифование калибра, погрешности баз.

I. Введение

Научно-технический прогресс в машиностроении характеризуется постоянным ростом требований к качеству изделий различного назначения, в особенности к таким показателям, как точность, сыстрота изготовления н качество поверхности.

Обзор современной литературы показал, что гесметричегкому износу абразивного инструмента н самом-/ режущему абразивному инструменту уделяется мало внимания [1-4].

П.. Постановка задачи

В современном машниострсепне большинство деталей отвечают большой точности изготовления н шеоохо ватэсги поверхности изделия. Поэтому мернтелъныЁ инструмент должен соотвегсгвэвать наивысшим требованиям по точности для точного контроля поверхностей н иметь поверхность с наименьшей шероховатосгы-о относительно псвсрхности изделия хля гладкого скольжснкя. не образуя дефектов в ендс царапин. пэтгргостен

Д.тя контрэля сложных отверстии оольлшх днаметроЕ принимается такой мерительный инструмент. :<а:< плгсктш кягибр-пробка Бгаголаря упрощенной и облегченной конструкции кялийря они испо.тыу-отгя прежде всего, для Енутреннлх отверстии с диаметром свыше ЮС мм.

Существует много проблем с изготовлением калибров, в частности - низкая эффективность шлифования. Tat: как калибр является не сплошным телом вращения, а лишь небольшой сектором окружности то шлифование идс1 ирерывилым .методом сьема иринуска абразивным инарумснюм. Полому выкрашивание абразив-ного круга проходит в разы больше, чем при сплошной обработке материала. И за счет неравномерного изнашивания режущей поверхности абразивного круга ухудшается шерохозатоетг обрабатываемой поверхности н искажается геометрия готозой детали

Ш. Теория

Существует 2 основных способа обработки калибра на круглошлифовгльном станке: на оправке и з центрах [4].

1 Ab ЛИЦА I АНАЛИЗ 11CJ1РЫШОСГИЬАЗ

Ко

Метод

Эскнз

Расчет

Описание

Крепление е прнспособ-ленин-оправке

о = 2 Д ■+• Si + 02 + 0} + 04 = 2 * 0.004 + 0002 + 0.002 -0.002+ 0.005 = 0010

Д- минимальный радн-эльеый зазор посадки заготовки на оправку Si допуск ш диаметр отверстия:

<5з— допуск нр диаметр оправки

6}- допуск на биение опралги

Ö4- допуск на нсплос-ксстно-сть торца_

Крепление е центрах

г» л г*

о = 2 е ■+■ oi -+-ön- dj = 2 ° О 005 + 0.005 + 0 005 +O.Ol = 0.03

о - эксцентриситет наружной поверхности относительно отверстия; оj допуск па биения левеге центра оз- допуск на биения правого пентрз Ö}- допуск оненш фа-сск

Выбор абразивного Epjra.

Анализ литературы показал что абразивному Kpvrv, как основному режущему инструменту еэ круглсшлн-фовальной станке, необходимо уделить особое внимание [<?].

При выборе абразивного круг: следует принять во внимание основные факторы:

1) марку шлифуемого металла:

2) шероховатость готовой детали, точность. припуск:

3) размер ибласш а цоьерлнис 1н касанах мелду абразивным крахом и деталью. Марка шлифуемой детали влияет на следующие факторы:

1) абразшз:

для материала высокой прочности - синтетический корунд; дгя материала низкпй прочности - гшициуу тар орд;

2) }ерно:

мелкое зерно для твердых и хрупких материалов; грубое зерно для мягких материалов:

ТАБЛИЦА 2

ЗАВИСИМОСТЬ КЛАССА ЧИСТОТЫ ОТ ЗЕРНИСТОСТИ АБРАЗИВНОГО КРУТА

Класс чистоты ▼ 7 тз ▼? ▼ 10

Зернистость 40 25 25 16 16 12 12$

3) ТЕердостъ:

твердый абразивный крут для мягких материалов: мптсии аорааивнк'й крут для тиердктх материалов-

4) струггура:

шишах структура дл* 1вердыл и хрупких материалов, редкая структура для мягких н поддающихся материалов

Методы прачки апрйчтшо-о крута алмазным ижтрумеч-ом В зависимости ст выбора конфигурации Еруга количество проходов праЕкл и подача будут отличлься: Допустимая правЕа крута: 0.1-0.2 мм. за прехэд нг черновую обдирку с подачей рассчитанной ранее для рабочей подали. Па чистовой осдирке следует подавать на проход 0.301-0.003 мм. с количеством зыхажнзаний: 4-5 прн подаче на 60-7С% медленнее н с более тонким алмазным зерном лн5о белее острым алмазным зерном

Ныоор режи\«оч регаиия

Прн выборе величины Ерипуска для закаливаемых деталей должна учитываться степень искажения гесмет-уичгиии формы деха-ш при гс термообработке н 01 шш, щхшщнт .ш дехали проверку шеле 1 грмоибраЗонш.

Общий припуск на шлифование отводится для закаленные детален С.З мм. а для не каленых - 0.5 мм. Глубина шлифования «на проход»: предварительное 0.01-0.025 мм.. окончательное0.005-Э.015 мм. Экспериментальным методом выявлено, что глубина шлифования за черновой проход составляет 0.2-0.4 мм., чистовой 0.02-0.04 мм.

Сксрость вращения згготозеи при черновой обработке дохжна составлять: 23-35 м мин.. а при чистовой: 35-30 и/мин.

'Зисло оборотов вращения детали (Мд) ос/мин определяется по формуле [б]

/.'л* НИХ)

Мд =--—об/мин

л- * Од

где Од - скорость вращения детали (ммин); Эд - диаметр детали (мм).

Выбор скорость поступательного движения заготовки продольной подачн при черновом шлифовании (0.3-0.7)-В. а прн чнсгоеом (0.2—0.4)-В.. где В - ширина обрабатываемой детали.

Продольная полачз (Ьв) мм/об. детали и минутная продольная подача (ьмЗ мм/мни., определяются по формулам:

$д = Зд Вкмм/об, $м - БзЫц - БдВк-Хдмм мин где Вк пшрипа шлифоэгльпого круга в мм: Ид - число оборотов детали в мин.

К7. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА. В зависимости от назначенной в чертеже шероховатости детали выбирается метод шлифования калибров: 1 Шлифование калибр? в центрах на пригпособленич-оправк? с поеледулоптей доводкой Чернова» питифояка г остаточным пригусгом под доводку (ТТ7-ТТ9) Доводка производится при помощи зойчочнсго крута на доводочном станке вручную (ГГ12-ГП4).

Ручная доводка позвол!ет снимать незнач1пельный припуск металла с детали за большой промежуток времени 'приблизительно 4-6 мод за 30 мин) Но з~от метод позволяет добиты? высокой чистоты поверхности обрабатываемого материала (ГТ12-ТТ14)

Приспособление-оправка изготавливается под внутренний диаметр отверстия, которое служил для фнксадин ручки калибра Приспособление фиксируется между центрами в центровочных отверстиях Калибр плотно прилегает по конугу к оправке и зажимаете? крегежными шайбами Длина хвостовика оправки используется дл* безопасного выхода камня, и в случае последуюшей доводки для крепления в доводочную бабку в 3-х кулачковый патрон фис. 1).

Ьшш

тт J

Рис. 1. Ьазлрсвание калибра на оправке

2. Шлифование калнора в центрах.

Ь посадочном отверстии калиора-прооки на гокарной операции изготавливаются фаски под посадочный дентр в СО". Посадочные фаски перед шлифовкой катиора-прооЕН довохятся на специальном доводочном станке (ри:. 1).

4ернсвая (1ГУ-Г1У) и чнстовгя (Ш-1111) шлифовка за 1 установ на круглошлифовальном станЕе.

Рис. 2. Базирование кглибра в дентр ах

3. Шлифование калибра в центрах на приспособлении-оправке.

Черновая н чистовая шлифовка производится за 1 устаноЕ. закрепленный на приспособлении-оправке в центрах (рнс 1). С окончательной обработкой чистота поверхности: 1Т19-ГГ11.

По результатам экспериментов составлена таблица положительных и отрицательных свойств изготовления калибра тремя методами.

ТАБЛИЦА 2 МЕТОДЫ ШЛИФОВАНИЯ КАЛИБРОВ

№ Метод Плюсы Минусы

1 Шлифование калибра в центрах на прнспособлениЕ-оправке с последующей ДОВОДКОЙ -Достижение высокой чистоты поверхности летали (1Т11-ГГ12). -Низкая производительность, связанная с переналадкой на доводочную бабку н последующий малый съем припуска за большой промежуток времени.

2 Шлифование калибра з центрах. -Базирование детали на фасках значительно упрощает наладку станка на изделие. -Дополнительная доводка центровочных фасок. -Большие посадочные фаски быстро изнашивают центра и на готовой детали появляются отклонения от цилиндрнч-ногти и отклонения крутлогти тделиг -Большое количество чнетовыхправок круга (до 7 деталей после повторной правки круга).

3 Шлифование калибра в центра*. на прнспособлениЕ-оправке. -Малый суммарный допусЕ пс-зрешносш базирования детали на приспособлениях пс ерзвненню с базирозанием в центрах. -Количество чнетовыхпрдвок крута до 10 деталей после повторной правки круга. -Оправка имеет допуск отклонения по биению в централ, отклонение формы и допуска оненш по посадочному конусу и торцу, что в случае сложения этих отклонений дает сумму отклонения от формы заготовки. Это может являться конусности поверхности обработки, отклонение от округлости в случае малого остаточного напуска. -Диаметральный параметр оправки может не совпадать с внутренним отверстием калибра что может привести к невозможности посадить калибр на оправку либо деталь будет посажен?, с зазором, что приведет к смещению от носитель®) оси вращения.

Составлены визуальные диаграммы: производительности, отбражзющей общее время шлифовки 10 калибров и испсльзуемый метод изготовления (рнс. 3):влняние скорости вращения детали на юное абразивного крута за 15 ирохидовс глубиной резания 0.01 мм. за проход (рис. 4), и влил нас выбора зернистмли абразивною круга ст итоговой геометрии и шероховатости детали (рнс. 5).

3.5

§ 3 *

« 2.5

^ 2

Ь 1.5

2 1

0.5 о

350

300

250

2 200

х

с

V

I 150

а

в

100

о *

о

50

30

25

20

15

а

А

0,001

№ метода

Рис. З.Проюводительность

0,0015

0,002 износ, мкм

"3 °

II

II

<й и о о А В

0,003

0,0045

Рнс. 4.Влияние скорости вращения летали на износ абразивного круга

ю

1Г9

ГТ9

то то

I |»|ин»ятп|.

гги

Рис. 5. Влияние зернистости абразивного круга от шероховатости поверхности детали

IV. ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Цель и задачи. поставленные в работе, выполнены. В частности, рассмотрены 3 метода шлифования калибров. внды аоразнвных кругов и 2 метода правки абразивного крута. Их поло житель вые и отрицательные факторы. влияющие на точность изготовления детали и шероховатость поверхности.

Исседованне дало результат, что на качество поверхности детали влияют не только правильно подобранные режимы резания, влияния погрешности баз на окончательную геометрию изделия, но и выбор абразивного инструмента и методы правки являются важнейшими штата в достижении высокой точности при максимальной производительности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ломова О. С., Ломов С. M Обеспечение точности размеров формы прецизионных деталей прн крут лом шлифовании в центрах H Технология машиностроения. 2007. № 2. С. 14-16.

2. Ломова О. С. Формирование параметров точности наружных прерывистых поверхностей деталей типа тел вращения Н Омский научный вестник. 2011. Вып. № 1 (81). С. 81-83.

3. Ермаков Ю. М. Степанов Ю. С. Современные способы эффективной абразивной обработки. М.: ВНИИТЭМР. 1932. 64 с.

4. Борисов В. Б.. Болыпапш Н. П. Точность и производительность обработки шлифованием И Наука - производству. 2000. № 7. С. 20-21.

5. Попов С. А. Шлифование деталей и заточка режущего инструмента: учеб. пособие дтя СЛГГУМ: Высшая школа. 1975. 158 с.

6. Попов С. А. Шлифовальные работы: учеб. для СИГУ. М: Высшая школа. 1987.3S3 с.