CC BY
14ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ОБОРУДОВАН/IE
*Стенд для испытания отрезных шлифовальных кругов
на механическую прочность
Шлифовальные круги - это инструменты, работающие с высокими окружными скоростями. Вследствие этого к данному виду инструментов предъявляются высокие требования по параметру прочности. Это обусловлено тем, что при разрушении (разрыве) шлифовального круга в процессе работы может быть повреждён станок, обрабатываемая деталь, а также травмирован обслуживающий персонал. Для определения предела прочности шлифовальных кругов и установления их максимальной рабочей скорости на предприятиях изготовителях применяется следующая мс тодика испытаний. Шлифовальный круг устанавливают на шпиндель специального испытательного станка с броне-камерой, ограничивающей разлёт осколков круга, и постепенно разгоняют до такой окружной скорости, при которой происходит его разрушение. Разрывная скорость используется в качестве опосредованного показателя предела прочности круга. Максимальную допустимую рабочую скорость круга определяют делением разрывной скорости на коэффициент запаса прочности (К^), принятый для данного типа кругов. Так, для кругов прямого профиля Кзп = 2, для отрезных кругов Кзп = 1,8. Вследствие этого для испытания шлифовальных кругов на прочность трэбуются дорогостоящие станки с бесступенчатым регулированием скоростей вращения шпинделей и максимальными скоростями их вращения, не менее чем в два раза превышающими рабочие скорости испытываемых кругов. В настоящее время для этих целей используют оборудование как отечественного производства, например, станки моделей СИП. АИП и др.. так и зарубежные, например, станки фирмы «Davide Maternini».
Применение таких станков не всегда бывает экономически оправданно, особенно в случаях периодической и редкой проверки на прочность небольших партий шлифовальных кругов, как это бывает, например, при проведении научных исследований. В этих целях более целесообразно использовать какой-либо готовый привод, доработанный и модернизированный под конкретную задачу. Именно такой путь был реализован на практике при создании и последующем испытании отрезных шлифовальных кругов с контролируемой формой зёрен. В данном случае за базу был взят универсально-заточной станок модели ЗА64Д, на основе которого был создан специальный испытательный стенд, внешний вид которого представлен на рис. 1. Здесь на рабочем столе 1 закреплена с помощью резьбовых соединений и Т-образных пазов бронекамера 2, стенки и съёмная крышка которой выполнены из листовой стали толщиной 7 мм. В бронекамере находится шпиндельный узел, на который устанавливается испытуемый шлифовальный круг. Крышка камеры надёжно фиксируется четырьмя болтами, чем обеспечивается получение замкнутого пространства, в котором происходит последующее разрушение круга. Шпиндель испытательной камеры кинематически связан со шпиндельным узлом станка 3 посредством кли-норемённой передачи. Расположение шкивов данной передачи в одной плоскости обеспечивается посредством поперечного перемещения рабочего стола станка с помо-
В.А. КОРОТКОВ, аспирант, ТПУ, г. Томск
щью маховика 4. Предварительное натяжение ремня кли-норемённой передачи обеспечивается продольным перемещением стола 1 с закреплённой на нём испытательной бронекамерой 2 посредством маховика 5.
Фиксация рабочего стола станка в необходимом положении осуществляется с помощью упоров 6. Более точное регулирование натяжения ремня клиноремённой передачи производится вертикальным перемещением шпиндельного узла 3 с помощью маховика 7. Бесступенчатое регулирование скорости вращения шпинделя испытательной бронекамеры обеспечивается за счёт тиристорнсго привода и переменного резистоэа 8, а контроль скорости вращения осуществляется с помощью вольтметра 9, включённого в цепь главного электэодвигателя постоянного тока.
Кинематическая схема стенда изображена на рис. 2. Её отличие от кинематической схемы базового станка модели ЗА64Д состоит в том, что добавлено ещё одно звено. Шпиндель станка (вал III) связан со шпинделем испытательной бронекамеры (вал IV) посредством клиноремённой передачи через шкивы 5 и б с соотношением делительных диаметров соответственно 2,88:1. Такое техническое решение было применено для увеличения максимальной скорости вращения шпинделя бронекамеры. Для определения эксплуатационных параметров шпинделя бронекамеры (вала IV) был пэоведён расчёт действующих при испытаниях нагрузок, выбран оптимапьный материал для данного вала (сталь 40Х), назначена его термообработка (закалка в масле v высокий отпуск), а также выбраны подшипники, удовлетворяющие исходным требованиям. В шпиндельном узле бронекамеры, в частности, были применены радиально-упорные подшипники 36204 с
* - здесь и далее изложение доклада на 4-й научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе», 23 марта 2006е., г. Новосибирск
10 №2 (31)2006
ИНСТРУМЕНТ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
максимальной допустимой скоростью вращения 20000 об/мин на жидкой смазке.
ш
п
IV
м
Рис. 2. Кинематическая схема испытательного стенда
Электросхема установки показана на рис. 3. Бесступенчатое регулирование скорости вращения шпинделя обеспечивается тем, что вместо штатного асинхронного электродвигателя мощностью 1,4 кВт был установлен двигатель постоянного тока мощностью 2,2 кВт, запитываемый от тиристорного привода, что попутно обеспечило расширение технологических возможностей базового станка.
Электродвигатель подключён по схеме независимого возбуждения. Регулирование его скорости вращения ведётся с помощью переменного резистора Я (эукоятка 8, рис.1). Контроль скорости разрыва кругов осуществляется с помощью вольтметра, встроенного в цепь якоря электродвигателя, на основе предварительно построенных тарировочных графиков. На стенде обеспечивается бесступенчатое рег/лирование скорости вращения шпинделя в пределах 800. .18500 об/мин. Бронекамера и шпиндельный узел позволяют испытывать отрезные и обдирочные шлифовальные круги с максимальным диаметром 356 мм и высотой до 10 мм.
Рис. 3. Электрическая схема испытательного стенда
К настоящему времени на данном стенде испытано порядка 40 экспериментальных отрезных шлифовальных кругов с контролируемой формой зерен как с упрочняющими элементами, так и без них. При этом разрывные скорости некоторых типов испытанных кругов составляли порядка 175 м/с.
Таким образом, предлагаемая модульная конструкция испытательного стенда позволяет путём монтажа-демонтажа бронекамеры (в течение 15...20 мин) использовать станок ЗА64Д пс двойному назначению - как для заточки инструментов, так и для контроля прочности шлифовальных кругов.
'Анализ точности технологической геометрии абразивного инструмента
Г.В. ЛИТОВКА, профессор, доктор техн. наук, АГУ, г. Благовещенск
Эксплуатационные свойстеэ деталей в значительной мере зависят от шероховатости рабочих поверхностей, сформированной абразивным инструментом на финишных операциях. I Юлучение необходимой шероховатости поверхности деталей требует метрологического обеспечения при определении значений геометрических параметров абразивного инструмента, которые в совокупности характеризуют его технологическую геометрию. В данной работе на примере виброабразивной обработки приведены результаты исследований, устанавливающие необходимые и достаточные условия для определения значений геометрических параметров абразивного инструмента с заданной точностью. В качестве абразивного инструмента использовался наполнитель, представляющий собой режущий инструмент без жесткой кинематической связи, т.е. это гранулы размером 20-25 мм обкатанного боя абразивных кругов. Исследования охватывали следующие марки: 24А6ПСТ19К; 24А12ПСТ13К8А; 25А16ПСТ15К; 24А25ПСТ18К; 24А32ПСТ15К; 24А40ПСТ15К8А. При изучении технологической геометрии абразивного инструмента был принят метод профилографирования рельефа гранул с получением профилогэамм, как наиболее оперативный и емкий по информации. Профилографиривание
рельефа абразивных гранул осуществляли методом ощупывания алмазной иглой, имеющей угол при вершине конуса 90° и радиус округления вершины 5 мкм. Основными геометрическими параметрами абразивных гранул были приняты острота рельефа /., критический радиус кривизны поверхности и среднее квадратическое отклонение ординат профиля рельефа Ор [1].
Обеспечение заданной точности перечисленных параметров основывается на применении теории случайных функций и математической статистики и включает два этапа: определение базовой длины профилографирования рельефа абразиЕных гранул и установление необходимого количества базовых профилограмм для повышения надежности ожидаемого результата.
Базовую длину профилографирования находят, исходя из заданной точности вычисления корреляционной функции по экспериментальным данным [2], извлекаемым из профилограммы. Экспериментальная корреляционная функция (коррелограмма) имеет следующую зависимость:
0)
к -т 0
где £ - базовая длина профилографирования, которую
№ 2 (31) 2006 Ц
