ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ ЛЕНТ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕРЕН С КОНТРОЛИРУЕМОЙ ФОРМОЙ И ОРИЕНТАЦИЕЙ ИХ НА ОСНОВЕ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ИНСТРУМЕНТ

ности вычисления корреляционных функций нерегулярных шероховатостей, профиль которых описывается нормальным стационарным случайным процессом// Микрогеометрия и эксплуатационнье свойства деталей машин.- РПИ, 1974. -Вып.З.-С. 137-140.

5. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. -М.:Наука, 1969.-576 с.

6. Филимонов Л.Н. Высокоскоростное шлифование.-Л. Машиностроение, 1979.-248с.

7. Пспов С.А. и др. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов. - М.Машиностроение, 1977. -263с.

Попов С.А. Ананьян Р.В. Шлифование высокопористыми кругами. - М.Машиностроение, 1980.-79с.

'Повышение работоспособности шлифовальных лент за счет использования зерен с контролируемой формой

и ориентацией их на основе

Ленточное шлифование получило большое распространение в различных областях машиностроения. Преимуществами этого метода являются постоянство скорости резания, эластичность и упругость ленты, возможность обработки большой поверхности детали, уменьшение силы резания и теплонапряженности по сравнению со шлифованием кругом.

Однако при всех перечисленных достоинствах ленточного шлифования оно обладает и рядом существенных недостатков, которые в конечном итоге снижают работоспособность шлифовальных лент. В их числе: удлинение ленты в процессе работы, низкая стойкость и малый срок службы, сложность достижения высокой точности формы и размеров, невозможность обработки резких переходов поверхностей детали.

Одним из продуктивных путей повышения работоспособности шлифовальных лент, наряду с совершенствованием конструкций инструментов, оптимизацией их применения и разработой новых шлифовальных материалов, является более эффективное использование возможностей отдельных шлифовальных зерен, основанное на всестороннем исследовании их геометрических, физико-механических и режущих характеристик. Акцентирование внимания на зерна предопределяется тем, что именно они выполняют режущие функции у шлифовальных лент, и закладываемый в них уровень эксплуатационных возможностей отражается на работоспособности инструмента в целом. Поэтому улучшение характеристик зерен или более рациональное их использование является действенным средством повышения работоспособности шлифовальных лент.

Для сравнительной оценки работоспособности экспериментальных шлифовальных лент из зерен с контролируемой формой с лентами, изготовленными по стандартной технологии, на кафедре «МСиИ» КузГТУ был произведен рассев на специальном сепараторе [1] шлифовальных зерен 13А40Н с целью разделения исходной массы абразива на фракции с одинаковой формой зерен. Форму зерен количественно можно описать коэффициентом формы Кф, который определяется как отношение площади описанной вокруг проекции зерна окружности (Э 00) к площади проекции зерна (8 П.э.):/Сф = 5 0ш0./в ПЛ1 [2].

Из классифицированных по форме зерен были изготовлены экспериментальные шлифовальные ленты, состоящие из зерен с изометрической (К"ф~ 1,14), промежуточной

A.Н. КОРОТКОВ, профессор, доктор техн. наук,

B.С. ЛЮКШИН, ст. препод., КузГТУ, г. Кемерово

(Кф~ 1,56) и пластинчатой (/Сф~ 2,27) формами, сориентированные относительно основы под углами у = 90° и у = 75° [3]. Для сопоставимости результатов была изготовлена партия шлифовальных лент из стандартных зерен (Кф~ 1,76), не подвергавшихся рассеву.

Исследования выполнялись по схеме однофакторного эксперимента и проводились при помощи установки на базе плоскошлифовального станка мод. ЗГ71 при следующих условиях: скорость резания (V) - 30 м/с; нагрузка на образец (А/) - 20Н; время эксперимента (1) - 5 мин.

Для исследования использовались образцы 15x15x45 мм из стали СтЗ (НВ 111). Перед проведением экспериментов образцы предварительно шлифовались для удаления дефектного слоя.

В процессе экспериментов изучалось влияние формы и ориентации шлифовальных зерен на режущую способность и интенсивность износа шлифовальных лент. По результатам экспериментов были построены гистограммы (рис. 1 и 2).

{г/мин]

Рис. 1. Влияние формы и ориентации шлифовальных зерен на режущую способность шгифовальных лент

Из гистограмм видно, что:

• реж/щая способность экспериментальных лент с пластинчатыми зернами (Кф~ 2,27) выше режущей способности стандартной ленты, причем с углом ориентации у = 75° в 1,34 раза, а с углом у = 90° в ',25 раза. Шлифовальные ленты с зернами изометрической формы (/Сф~ 1,14) обладают режущей способностью в 1,35 раз ниже стандартной ленты. Ленты с промежуточной формой зерен (Кф~ 1,56)

14 ПК № 2(31) 2006

ИНСТРУМЕНТ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

О; [s/Mw]

— —

—

1,14 1,56 1,79 2,27

Рис. 2 Влияние формы и ориентации шлифовальных зерен на интенсивность износа шлифовальных лент

по параметру режущей способности со стандартной лентой почти не отличаются;

• интенсивность износа экспериментальных лент с пластинчатыми зернами (Кф~ 2,27) выше интенсивности износа стандартной ленты, причем с углом ориентации у = 75° в 1,37 раз, а с углом =90° в 1,3 раза. Ленты с зернами изометрической формы (/Сф« 1,14) обладают интенсивностью износа в 1,43 раза ниже стандартной ленты. Ленты с промежуточной формой зерен (/Сф~ 1,56) по параметру интенсивности износа со стандартной лентой почти

не отличаются.

Таким образом, если при обработке основным критерием является повышенный съем металла, то следует использовать шлифовальные ленты с зернами пластинчатой формы (Кф- 2,27), сориентированными относительно основы под углом у = 75°, а если основной критерий - стойкость инструмента, то предпочтительней использовать шлифовальные ленты с зернами изометрической формы (/Сф=1,14), сориентированными относительно основы под углом у = 90°.

Список литературы:

1. Пат. 2236D3 Российская Федерация, МПК7 В 03 С 7/ 08. Устройство для сепарации шлифовальных зерен по форме / А.Н. Короткое, С.А. Костенков, B.C. Люкшин, Н.В. Прокаев; заявитель и патентообладатель А.Н. Короткое, С.А. Костенкоо, B.C. Люкшин, Н.Б. Прокаев - № 2003113373; заявл. 06.05.03; опубл. 20.09.04, Бюл. № 26.

2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004610227. Программа для расчета коэффициента оормы шлифовальных зерен (Programm) / B.C. Люкшин, H.A. Алехин. - №2003612419; Заявлено 21.11.03; Опубл. 20.01.04.

3. Пат. 2250817 Российская Федерация, МПК7 В 24 D 11/00, 18/00. Способ изготовления шлифовальных шкурок и лент / А.Н. Короткое, B.C. Люкшин - № 2003104704; заявл. 1 опу&л. 27.04.05, Бюл. № 12.

как критерии оптимального проектирования лезвийных инструментов

С.И. ПЕТРУШИН, профессор, доктор техн. наук, ТПУ, г. Томск

Принципы павнопоочностн и самозатачивания.

Применительно к лезвийным режущим инструментам (резцы, фрезы, осевые инструменты и т.п.) из практически значимых эксплуатационных свойств режущих инструментов, зависящих от формы, размеров и материала режущей части, в первую очередь необходимо выделить прочность, износостойкость и стружколомающие свойства, которые должны носить характер целевых функций при оптимальном проектировании.

Сформулированный ранее [1,2] принцип оптимальности требует трансформации критерия максимальной прочности лезвия в условие обеспечения равного запаса прочности, которое в дальнейшем будем называть условием равнопрочности. Под равнопрочностью лезвия понимают такие условия его нагружения сосредоточенными силами или контактными напряжениями, при которых внутри лезвия или на его поверхности в каждой материальной точке получается одинаковое напряженное состояние. Поясним это понятие на принципе простого растяжения-сжатия, закон Гука для которого выражается известной формулой:

а = Е8, (1)

где Е - модуль упругости материала. Условие равнопрочности а = const можно выполнить двумя основными способами:

1) если имеем Е = const и учитывая, что а = P/F, где Р - действующая на рассматриваемый объем материала

сила, a F - площадь, то для обеспечения равнопрочности необходимо соблюсти соотношение:

Р = const • F; (2)

2) если допустить Е * const, то получим следующее условие равнопрочности:

Е = const/e. (3)

Выражение (2) представляет собой принципиальную запись решения первой задачи оптимального проектирования: для оптимизации формы нагруженного изотропного упругого тела необходимо соблюдать пропорциональность между действующими на него нагрузками и площадью несущего сечения.

Формула (3) дает ответ на вопрос о способе решения второго класса задач, связанного с оптимизацией внутренней структуры анизотропного упруго нагруженного тела заданной формы: необходимо, чтобы распределение модуля упругости в нем было обратно пропорционально распределению упругих деформаций.

При совместной оптимизации формы и структуры упругого тела (третий класс задач), имеем F ф const и Еф const. Для рассматриваемого случая растяжения этому условию соответствует выражение

P/F=E£. (4)

Его поверхностный анализ может привести к выводу, что несущая площадь тела должна быть обратно пропорциональна модулю упругое.™ материала, из которого оно

№ 2 (31)2006 15