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

Износ кругов из кубонита КО и KP при круглом шлифо­ вании стали более высокий, чем износ кругов из синтетиче­ ских алмазов АСВ и АСК. Это свидетельствует о том, что ра­ ботоспособность кругов при круглом наружном шлифова­ нии в значительной степени зависит от прочности алмазных и кубонитовых зерен.

При круглом шлифовании чугуна характер зависимос­ тей удельного расхода алмазов от производительности об­ работки аналогичный зависимостям, полученным при шли­ фовании стали, но абсолютные значения производитель­ ности выше, а интенсивность износа кругов меньше.

Аналогичные результаты исследований получены за ру­ бежом фирмой «Де Бирс» [24]. Для шлифования сталей и чугуна рекомендуется применять алмазные круги на ме­ таллических и органических связках из алмазов марки ДХДА-МС (кристаллы кубической или октаэдрической фор­ мы). В кругах на органической связке используются только металлизированные зерна. Результаты испытания кругов из алмазов зернистостью 200/160 при плоском шлифовании со скоростью 25 — 30 м/сек представлены в табл. 3, при круглом — в табл. 4.

Поі данным исследований, проведенных М. Бушем и Л. Красманом [12], при наружном шлифовании кругами прямого профиля износ алмазных кругов зависит от темпе­ ратуры в зоне резания. В процессе исследования обрабатыва­ ли быстрорежущую сталь (типа Р6М5), сталь для штампов (Х12ФМ) и малоуглеродистую сталь (сталь 50) на плоскошлифовальном станке алмазными кругами на орга­ нической связке. При обработке вышеуказанных сталей минимальный удельный расход достигался путем подбора оптимальной скорости резания, при уменьшении или превы­ шении которой удельный расход алмазов повышается. Уве­ личение износа круга, заметное при скорости, ниже опти­ мальной, является следствием увеличения механической нагрузки на абразивные частицы, что приводит к прежде­ временному разрушению и вырыванию зерен. В случае пре­ вышения оптимальной скорости резания увеличивается тем­ пература шлифования, а, следовательно, интенсифицирует­ ся тепловой износ абразива и образование налипов на ре­ жущих кромках. В процессе обработки малолегированной стали минимальный износ кругов происходит при скорости круга выше 45 м/сек-, при шлифовании стали для штампов — 30—42 м/сек-, быстрорежущей стали — 12—20 м/сек.

27

При шлифовании торцем чашечного круга площадь кон­ такта и длина пути алмазного зерна по детали значительно больше, чем при круглом шлифовании. При таком шлифо­ вании в работе одновременно участвует большее число зе­ рен, нагрузка на отдельные зерна снижается, но температу-

ремещения их по обрабатываемой поверхности. Повыше­ ние количества одновременно работающих зерен приводит к увеличению числа источников теплообразования и, сле­ довательно, температуры обрабатываемой поверхности; уве­ личение пути зерна в контакте с обрабатываемым металлом вызывает накопление тепла на зерне и повышение степени износа, зависящего от количества тепла. Поэтому при шли­ фовании торцем чашечного круга качеством абразивных зерен, от которого зависит работоспособность кругов, яв­ ляется теплостойкость зерен. В процессе такого шлифова­ ния происходит более интенсивное затупление режущих кромок (образование площадок износа) алмазных зерен, что приводит к снижению режущих свойств кругов, повыше­ нию пластических и упругих деформаций в зоне контакта зерна с металлом, увеличению усилий и температуры в зо­ не резания и, следовательно, к интенсификации диффузион­ ного и усталостно-адгезионного износов.

Результаты испытания кругов из алмазов и кубонита при плоском шлифовании сталей и чугуна чашечными кру­ гами представлены в табл. 6. Если круги из кубонита при шлифовании всех марок стали с различной площадью кон­

30

такта круга с изделием (производительность обработки по­ стоянна) имеют весьма близкие показатели удельного рас­ хода, то износ кругов из синтетических алмазов существенно возрастает с увеличением площади контакта круга с де-

Таблица 6

* Круг в процессе обработки засаливается, поэтому данные для случая обра­ ботки стали Сталь 40Х кругом АСК 125/100—М04 отсутствуют.

талью, повышением теплостойкости и снижением теплопроводности обрабатываемого металла. Так, при шлифовании стали Р18 удельный расход алмазных кругов в 2 — 4 раза выше, чем при обработке стали ШХ15

Износ кругов из кубонита с неметаллическим покрыти­ ем при обработке с охлаждением интенсивнее, чем износ

81

кругов из металлизированного кубонита. Очевидно это вызвано тем, что используемое неметаллическое покрытие разлагается под действием смазывающе-охлаждающей жид­ кости на водной основе.

Минимальное значение удельного расхода алмазов и наивысшая производительность при шлифовании перифе­ рией круга обеспечиваются при обработке кругами на ме­ таллической и органической связках из металлизирован­ ных алмазов АСВ и АСК зернистостью 80/63—250/200. Круги из синтетических алмазов АСВ и АСК в настоящее время применяются для круглого и плоского шлифования различных труднообрабатываемых сталей. Особенно эффек­ тивно применение алмазного шлифования для обработки быстрорежущих и жаропрочных сталей, используемых для изготовления лопаток турбин и компрессоров. При алма­ зном шлифовании производительность обработки возраста­ ет в 1,5 и более раз по сравнению с абразивным шлифова­ нием.

Алмазные круги диаметром 500 мм и шириной 50 мм при­ меняют, например, при круглом наружном шлифовании чугунных деталей, ими обрабатывают детали бумагодела­ тельных машин, а также валки каландров. В результате при­ менения кругов из синтетических алмазов производитель­ ность обработки повышается примерно в 1,5—2 раза. Так, например, фирма «Муфорд» (Англия) заменила операцию шлифования направляющих поверхностей чугунной станины кругами из карбида кремния шлифованием кругами из металлизированных синтетических алмазов. Размер шлифу­ емой поверхности 677х 200 мм, снимаемый припуск — 0,5— 0,2 мм. Шлифование производилось с охлаждением чашеч­ ным кругом диаметром 254 мм с шириной алмазоносного слоя 9,6 мм. При шлифовании алмазным кругом для обра­ ботки необходимо 9 мин, в последующей доводке нет не­ обходимости, при шлифовании кругами из карбида кремния продолжительность обработки 17 мин, после чего необхо­ димо шабрение в течение 45 мин.

Алмазным кругом до его полного износа можно обрабо­ тать 32 станины без правки круга. Круг из карбида кремния стоит дешевле алмазного и им можно обработать до 40 ста­ нин, но ввиду необходимости частых правок абразивного круга и низкой производительности обработки стоимость шлифования алмазным кругом на 40% ниже, чем кругом из карбида кремния.

32

Круги из кубонита на металлических и керамических связках применяют главным образом при заточке инстру­ ментов из быстрорежущих сталей (шлифование торцем кру­ га). Для доводки инструментов используют круги на орга­ нических связках.

ШЛИФОВАНИЕ СТАЛИ КРУГАМИ ИЗ КУБОНИТА БЕЗ ОХЛАЖДЕНИЯ

В промышленном производстве существует ряд техноло­ гических процессов, в ходе которых ответственные детали (высокоточные зубчатые колеса, базовые чугунные детали станков, инструменты из быстрорежущих сталей и т. п.) шлифуют без охлаждения торцем круга. При таком шлифо­ вании к связке предъявляются следующие требования: вы­ сокая степень удержания зерен абразива; возможность раз­ мещения отходов шлифования; минимальное трение по обрабатываемому металлу; отсутствие схватывания. Этим требованиям в наибольшей степени отвечают органические связки. Работоспособность кругов на органических связ­ ках в значительной степени зависит от прочности удержа­ ния зерен связкой. Круги из металлизированного кубони­ та для шлифования без охлаждения не используются, так как вследствие наличия в кругах металла повышается тем­ пература в зоне резания и образуются прижоги.

В Институте сверхтвердых материалов были созданы такие покрытия, при использовании которых повышается прочность удержания зерен связкой и в то же время не по­ вышается температура в зоне резания. Выбор покрытий осуществлялся путем сравнения смачивания, работы адге­ зии и химического взаимодействия расплавов различного химического состава и поверхности кубонита. Критерием смачиваемости был принят краевой угол Ѳ. Работа адге­ зии Wa вычислялась по уравнению Дюпре — Юнга:

где стжг — сила поверхностного натяжения расплава. Исследования работоспособности кругов с новыми по­

крытиями проводились при плоском шлифовании чашечны­ ми кругами на станке модели ЗБ643. Критериями оценки работоспособности кругов служили производительность шлифования, удельный расход кубонита, температура в зо­ не резания, составляющие усилия резания Ру и Рг.