Файл: Сагарда А.А. Алмазно-абразивная обработка деталей машин.pdf

ватость поверхности R, = 1,2-г- 1,5 мкм, при еще мень­ ших размерах зерен — Rz = 0,4 — 0,5 мкм. Как указыва­ лось выше, при использовании охлаждающей жидкости низкой вязкости съем увеличивается, но одновременно снижается чистота поверх­ ности .

График зависимости ше­ роховатости поверхности от

времени хонингования приведен на рис. 33. Как видно из графика, чистота поверхности, достигнутая по истечении

первых 30 сек хонингования, в дальнейшем существенно не повышается.

Значительно реже применяются бруски, изготовленные электролитическим методом. Благодаря тому, что у этих брусков алмазные зерна больше выступают над поверхно­

34

стью связки, при их использовании обеспечивается боль­ ший съем в единицу времени. Однако стойкость таких брус­ ков значительно ниже. Скорость хонингования гальваниче­ скими брусками выше (100—150 м/мин), поэтому для их применения необходимо использовать станки с большим числом оборотов (2000—3000 об/мин). Однако при скорос­ тях более 100 м/мин пленка между инструментом и обраба­ тываемой поверхностью прерывается, вследствие чего сре­ заемая стружка не удаляется и бруски засаливаются. При работе брусками, изготовленными электролитическим мето­ дом, вязкость охлаждающей жидкости в меньшей степени влияет на процесс хонингования, поэтому можно получать значительный съем металла даже при использовании ох­ лаждающей жидкости относительно высокой вязкости (1,6— 1,9° Е при 20° С). Однако качество поверхности при обра­ ботке такими брусками ниже.

ХОНИНГОВАНИЕ ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ

Процесс хонингования закаленной стали исследовали по комплексной методике, включающей изучение влияния ма­ териала абразива (электрокорунда белого, карбида крем­ ния зеленого, синтетических алмазов марок АСР и АСВ и кубонита KP), зернистости алмазных брусков, связки, кон­ центрации, режимов обработки и времени хонингования на следующие показатели процесса хонингования: общее теп­ ловыделение Q, ккал\ удельное тепловыделение (количество тепла, выделенного при снятии 1 г) qQ, ккал/г\ среднюю тем­ пературу детали tcр; установившуюся температуру поверх­ ностного слоя tn\ окружную силу резания Рг, кГ\ про­ изводительность (съем) Д, а; шероховатость поверхнос­ ти Ra, мкм; удельный расход абразивного материала qa, мг/г.

Для определения общего тепловыделения использова­ ли метод калориметрирования.

Известно, что при абразивной обработке общая работа состоит в основном из работы внешнего трения и работы пластической деформации поверхностных слоев. Процент общей работы, перешедшей в тепло, по мнению исследова­ телей, колеблется от 85% до 90%, т. е. практически можно считать, что вся работа резания переходит в тепло. Таким образом, основными источниками тепла можно считать

85

работу внешнего трения и работу пластической деформации:

изготовленный из листовой меди толщиной 1,0 мм с воздуш­ ным зазором между стенками 20 мм. Внутри калориметра находится резьбовая втулка для крепления детали при хо­ нинговании. В крышке калориметра есть два отверстия: большое для штанги хонинговальной головки, малое — для установки термометра. Внутренняя емкость крепится к наружной и основному фланцу при помощи четырех эбони­ товых стоек и стяжных болтов. Во внутреннюю емкость за­ ливали керосин до определенной отметки. Уровень керосина в процессе испытаний поддерживали постоянным. Темпе­ ратуру измеряли ртутным термометром с ценой деления О,Г С. Общее тепловыделение определяли по разности тем­ ператур до и после опыта с учетом постоянной калориметра, полученной в результате проведения специальных тарировочных опытов.

Вкачестве инструмента применялась хонинговальная головка обычной шарнирной конструкции. Испытания про­ водились на вертикально-хонинговальном станке модели ОФ-38А Одесского завода фрезерных станков.

Окружная сила резания измерялась методом тензометрирования. Калориметр в процессе испытаний устанавливали на вращающийся столик станка. Крутящий момент воспри­ нимался упругим элементом — плоской пружиной с на­ клеенными тензодатчиками типа ПКБ-20-100. В качестве ре­ гистрирующего прибора применялся двенадцатишлейфо­ вый осциллограф Н-105.

Впроцессе исследования измеряли также и производи­ тельность процесса (съем металла в единицу времени), удельный расход абразивного материала и чистоту поверх­ ности.

Особое внимание при исследовании уделяли определению

величины удельного тепловыделения, которая пропорцио­ нальна удельной работе резания.

Средние температуры определяли с помощью искусствен­ ных термопар хромель-копель с толщиной проволок 0,08 мм и диаметром спая 0,25—0,30 мм. Установившиеся темпера­

8 6

туры поверхностного слоя определяли методом полуискусственных термопар. Одним из электродов являлась рас­ плющенная хромелевая проволока толщиной 0,05 мм и шириной 1 мм, вторым электродом — втулка. Во втулке прорезали на всю длину сквозной паз толщиной 0,32 -f-

0,50 мм. В этот паз вставляли расплющенный электрод 1 и изолировали от втулки конденсаторной бумагой 2 тол­ щиной 6 мкм. После этого втулку сжимали специальным кольцом с болтом и в собранном виде рассчитывали на токарном станке (рис. 34). Замыкание полуискусственной термопары происходило в резуль­ тате образования горячих спаев за счет наволакивания металла детали на электрод в зоне резания при сня­ тии стружки. До обработки термо­ пара разомкнута.

Влияние материала абразива и

АСР 100/80; АСР 200/160; KP 50/40; KP 100/80; K3M20CMIK; К36С2К; К312СТ2К; ЭБ12СМ2К. Все алмазные и кубонитовые бруски были изготовлены на стандартной металли­ ческой связке МІ (80% Cu и 20% Sn) при 100%-ной концент­ рации с абразивным наполнителем (К312 — Ml — 100%) и без него. Хонингование производили при следующем ре­ жиме: скорость вращательного движения ивр = 40 м/мин\ скорость возвратно-поступательного движения ѵвм = = 8 мімин; давление Р = 5 кГІсм2 при калориметрических исследованиях, Р = 10 кГ/см3 при определении температур; машинное время хонингования составляло 1,5 мин.

На рис. 35 приведены графики зависимости общего тепло­ выделения, окружной силы резания, съема, удельного теп­ ловыделения, расхода абразивов и шероховатости поверх­ ности от зернистости брусков и материала абразива.

Наибольшее тепловыделение происходит при обработке брусками КЗ, наименьшее — при хонинговании брусками с алмазами АСВ. В случае использования брусков с алма­ зами АСР и кубонитом тепловыделение выше, чем при ис­ пользовании брусков с алмазами высокой прочности. Это происходит вследствие дробления зерен алмаза АСР

87

и кубонита при хонинговании закаленной стали, в результате чего в процессе резания принимают участие зерна более мел­ кие, что способствует увеличению количества микроисточни­ ков тепла в зоне резания. Это подтверждается также сниже­ нием производительности процесса при работе указанными брусками.

Рис. 35. Зависимость общего тепловыделения (а), окружной силы резания (б), съема (в), удельного тепловыделения (г), расхода абразива

(д) и шероховатости поверхности (е) от зернистости брусков:

/— карбид кремния зеленый; 2 — АСР; 3 — KP; 4 — АСВ.

Сувеличением зернистости алмазных и кубонитовых брусков общее тепловыделение уменьшается. Чем выше зер­ нистость, тем меньше количество режущих зерен и тем боль­

88

расход наиболее распространенных абразивных материалов (КЗ и ЭБ) в 30—60 раз выше удельного расхода алмазов АСВ на связке МІ, хотя указанная связка не является наи­ более целесообразной при хонинговании закаленной стали.

Минимальная шероховатость поверхности получена при использовании брусков с алмазами АСР, максимальная — в случае применения брусков из электрокорунда белого и карбида кремния зеленого. Это наблюдается потому, что

вании брусков с алмазами АСР является результатом их дробления. В процессе обработки брусками из более прочных алмазных зерен АСВ шероховатость поверхности выше. С уменьшением зернистости чистота поверхности для всех абразивных материалов повышается.

Удельное тепловыделение, величина которого зависит от условий резания абразивным инструментом, минимальное при обработке обычными абразивными инструментами. Та­ ким образом, несмотря на более высокую режущую способ­ ность алмазов количество тепла, а, следовательно, и работа, затраченная на съем единицы веса металла, оказывают­ ся большими при использовании алмазных брусков. Это можно объяснить следующим образом. В процессе исследо­ вания применяли бруски на беспористой металлической связке. При такой связке резко увеличивается работа внеш­ него трения по сравнению с пористой керамической связкой обычных абразивных брусков (средняя пористость 40%). Кроме этого, при использовании беспористой металлической связки ухудшаются условия резания: ограничивается глу­ бина внедрения алмазных зерен, нет выхода для стружки, она плохо вымывается из зоны резания. Для получения про­ изводительности обработки алмазными брусками, равной производительности обработки обычными абразивными ■брусками, приходится повышать их зернистость на 2— 3 номера. Чистота поверхности при этом примерно такая же.

С уменьшением зернистости всех абразивных брусков удельное тепловыделение резко возрастает. Это происхо­ дит по двум причинам. Во-первых, с уменьшением зерни­ стости увеличивается количество режущих зерен, а, следо­ вательно, уменьшается удельное давление на каждое зерно и его внедрение. При этом интенсивнее измельчается струж­ ка, и, следовательно, увеличивается объем пластически де-

90