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

формированного металла. Во-вторых, при уменьшении зер­ нистости увеличивается работа внешнего трения. Таким же образом можно объяснить увеличение удельного тепловы­ деления при использовании брусков с алмазами АСР и кубонитом по сравнению с алмазами АСВ, так как указанные зерна в процессе обработки дробятся, и резание произво­ дится более мелкозернистыми брусками.

На качество и точность деталей после хонингования ока­ зывает значительное влияние величина температуры, раз-

Рис. 36. Зависимость температуры от времени хонингования:

1 — K36T1K; 2 — ЭБ6СТ1К; 3 — АСР 50/40— 100% —МІ; 4 — KP 50/40 — 100% —MI; 5 — АСВ 50/40— 100% —MI

вивающейся в процессе обработки. Температура детали за­ висит не только от тепловыделения в процессе резания, но и от интенсивности отвода тепла из зоны резания. Металли­ ческая медно-оловянистая связка, обладая исключительно высокой теплопроводностью, интенсивно отводит тепло из зоны резания, что приводит к резкому снижению средней и установившейся температур поверхностных слоев. Кроме того, теплопроводность алмазов в 7—10 раз выше, чем теп­ лопроводность зерен ЭБ и КЗ.

Величина мгновенной контактной температуры в зоне резания зерна зависит от его геометрических параметров и интенсивности теплоотвода. При использовании алмазных брусков на металлической связке эта температура снижа­

91

возрастают, а затем постепенно устанавливается постоян­ ный тепловой режим. Минимальный нагрев наблюдается при использовании брусков с алмазами АСВ (в 2—3 раза ниже, нем при обработке обычными абразивными бруска­ ми). Средние температуры при алмазном хонинговании со­ ставляют 30—40° С, при абразивном — 75—95° С, а уста­ новившаяся температура поверхностного слоя соответствен­ но 40—50° С и 95—100° С. При использовании брусков с алмазами АСР и кубонитом температуры выше в результате большего тепловыделения. Максимальные температуры во время испытаний были зафиксированы на тех же режимах обработки при давлении Р = 12,5 кГ/смг. Средние темпера­

Си 58° С.

Впроцессе исследований была проверена возможность хонингования брусками КЗ 12 — 100% — МІ. При этом ре­ зание практически не происходило (съем 0,13 а), шерохо­ ватость оставалась исходной, а тепловыделение и усилие реза­ ния были примерно такими же, как при работе чистой связкой МІ. Таким образом, обычные абразивные материалы из-за низкой износостойкости могут работать только в услови­ ях активного самозатачивания. То обстоятельство, что ал­ мазы благодаря своей высокой износостойкости могут ра­ ботать на металлических высокотеплопроводных связках,

является их основным преимуществом с точки зрения сни­ жения температуры в процессе хонингования.

Влияние режимов алмазного хонингования на основные показатели процесса производилось при использовании брусков АСВ 100/80 — МІ — 100% и следующих режимов

На рис. 37 приведены графики зависимости основных параметров при разных давлениях. Обработка производи­ лась брусками АСВ 100/80 — 100% — МІ в течение 1,5 мин. Как видно из указанных графиков, общее тепло­ выделение, силы резания и съем с увеличением давления возрастают примерно пропорционально. Чистота поверх­ ности при указанном диапазоне режимов обработки практи­ чески остается неизменной.

92

Увеличение скорости вращательного движения приво­ дит к увеличению тепловыделения. Оптимальной при хо­ нинговании закаленной стали является скорость примерно 40 мімин. Усилия резания минимальны при скорости ѵвр =

— 40 мімин, причем их величина резко возрастает при

Рис. 37. Зависимость основ­ ных параметров процесса хо­ нингования от удельных дав­ лений при:

I

to

■0,8

0.6

■01«

0,2

О

1>вр = 62 мімин и ѵв п — 8 -г* 10 мімин. При указанных скоростях получены минимальный съем и максимальное удельное тепловыделение.

Оптимальным по всем показателям является следующий режим обработки: ѵвр = 40 м!мин\ ѵвп = 8 -f- 10 м/мин-, Р = 5 4 -7,5 кГ/см2.

Увеличение скоростей и давлений приводит к нежела­ тельному увеличению тепловыделения, что может вызвать ухудшение качественных показателей процесса алмазного хонингования.

В процессе исследований установлено, что наибольшее влияние на /ср и Іп оказывает скорость вращательного дви­ жения (рис. 38). Обработка производилась брусками АСВ

93

обычном абразивном хонинговании, что недопустимо. При изменении скоростей возвратно-поступательного движения и удельных давлений температуры изменяются примерно на 10—15° С.

Влияние концентрации исследовали в процессе обработ­ ки брусками АСВ 100/80 — МІ с концентрацией алмазов 50, 100, 150 и 200%. Режим обработки оставался постоян­ ным: уВр = 40 м!мин\ ув.п = 8 м!жин\ Р = 10 кГ/см2.

Рис. 38. Зависимость средней температуры (а) и температуры поверх­ ностного слоя (б) от времени хонингования и скорости вращения:

1 — оВр = 100 мімин; 2 — оар = 62 м/мин: 3 — пвр = 40 м/мин.

Как видно из рис. 39, при увеличении концентрации ал­ мазов в алмазоносном слое общее тепловыделение уменьша­ ется в результате уменьшения работы внешнего трения (уменьшается площадь трения связки по стали). Одновре­ менно снижаются усилия резания и производительность. Это объясняется уменьшением удельного давления на каж­ дое зерно с повышением концентрации. При этом уменьша­ ется глубина внедрения зерен, поэтому снижается произ­ водительность, а также уменьшается нагрузка на зерна, а, следовательно, и вероятность скалывания алмазных зерен и вырывания их из связки, в результате чего уменьшается удельный расход алмазов. Таким образом, концентрацию алмазных брусков необходимо выбирать в каждом конкрет­ ном случае в зависимости от того, что важнее получить: высокую производительность или низкую технологическую себестоимость. Чистота поверхности при изменении концент­

94

рации колеблется в пределах одного класса. Удельное тепло­ выделение с повышением концентрации возрастает в ре­ зультате увеличения количества микроисточников тепла в зоне резания (объем пластических деформаций возрастает более интенсивно, чем снижается работа внешнего трения).

\

!

-ІА

1.2

-1,0

2 -2 - 0,8

-0,5

/ ОЛ

Концентрация, %

Рис. 39. Зависимость основных параметров процесса хонинго­ вания от концентрации брусков.

Температуры с повышением концентрации возрастают. Это объясняется уменьшением количества связки в алмазо­ носном слое, что снижает интенсивность теплоотвода из зо­ ны резания. Для получения минимальных температур ре­ комендуются бруски с концентрацией 50 и 100%.

Влияние связок на основные параметры определяли при использовании брусков АСВ 100/80— 100% на связке МІ, металлосиликатных связках МС15, МС6, МС7; керамиче­ ской К5 и гальванической (никель). Режим обработки оста­ вался постоянным. Результаты исследований приведены в табл. 13.

Минимальное тепловыделение происходит в процессе обработки брусками на керамической пористой связке К.5 (пористость 25%) и гальванических брусках, у которых ал­ мазные зерна выступают высоко над связкой, что способст­ вует снижению трения. При обработке керамическими брусками достигается наибольшая производительность, а удельное тепловыделение — наименьшее. Однако расход

95

Таблица 13

Зависимость основных показателей от применяемой связки алмазных брусков

(28 мг/г)\ его величина значительная и при использовании гальванических брусков из-за недостаточно прочного удер-

.жания алмазов. Минимальный расход алмазов при доста­ точно высокой производительности наблюдается в процессе •обработки брусками на связке МС15.

Рис. 40. Зависимость средней температуры (а) и температуры поверх­ ности (б) от времени хонингования при различных связках брусков:

/ — К5; 2 —МС7; 3 — гальваническая: 4—МС15; б — МС6; б—МІ.

Минимальный нагрев происходит при работе брусками «а связке МІ (рис. 40). Добавление в металлическую связ­ ку стекла, силикатов и других компонентов, снижающих ее теплопроводность, приводит к увеличению температуры. В случае применения керамической связки (практически нетеплопроводной) происходит резкое увеличение tcp и іп, которые достигают уровня температур при обычном абра-

'•96