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

Для измерения составляющих усилия резания на стан­ ке укреплялся специальный динамометр с проволочными датчиками сопротивления (рис. 10). Динамометр состоит из двух тензометрических держателей (центров) 3, в кото­ рых установлена специальная скоба 2. В этой скобе кре-

Рис. 10. Схема установки для измерения составляющих усилия резания и температуры при шлифовании торцом круга.

пятся обрабатываемые образцы 1, в которые уложены хро- мель-копелевые термопары для определения средней по ширине круга температуры в зоне резания (/З.р) и установив­ шейся температуры образца (/уст). Усилия и температуры записывались на осциллографе Н-105.

Обрабатывались образцы из закаленной стали 40Х (HRC 40—45) и чугуна СЧ 18-36 площадью 750 мм2 (15 х X 50 мм). Производительность обработки изменялась от 65 до 500 ммгімин.

Рис. 11. Схема абразивного слоя кругов из обычного и агрегированного кубонита.

Технологический процесс изготовления кругов с неме­ таллическим покрытием зерен позволяет изготавливать принципиально новые круги, состоящие из связки и агре­ гатов зерен, покрытых и соединенных адгезионно-активным к зернам и связке составом. При этом в связку можно вво­ дить агрегаты зерен нужной величины или отдельные зер­

34

на. Это позволяет повысить степень удержания зерен кубонита при весьма развитой рабочей поверхности кругов.

С повышением величины агрегата изменяется характер распределения зерен в объеме круга. Если в обычных кругах 100% концентрации зерна составляют 25% объема абразив­ ного слоя и равномерно распределены (рис. 11, а), то в аг­

ся как возможность размещения отходов шлифования в органической связке, так и хорошее удержание зерен в связке. В случае превышения оптимальных размеров аг­ регатов отходы шлифования не могут размещаться в связ­ ке, а на поверхности агрегата они не могут размещаться из-за высокой прочности покрытия. В этом случае может произойти засаливание кругов.

Для проведения опытных работ были изготовлены круги формы ЧК 125 X 5 на связке Б8 зернистостью 125/100 со средней величиной основной фракции агрегатов 0,40; 0,63; 1,00 и 2,00 мм. Этими кругами шлифовались без охлажде­ ния образцы из стали 40Х при скорости резания 27 м/сек, продольной подаче 1 м/мин и поперечных подачах 0,02 и 0,05 мм/дв. ход. Производительность шлифования составля­ ла соответственно 130 и 330 мм31мин. Зависимость степени износа кругов от величины агрегатов представлена в виде табл. 7.

Минимальный износ обеспечивается при использовании кругов с величиной агрегатов 0,63 и 1,00 мм. При снижении величины агрегатов удельный расход повышается. При

величине агрегатов 2,00 мм происходит их «засаливание»,

амощность шлифования возрастает на 30—40%.

Врезультате сравнительных испытаний кругов на ор­ ганических связках Б1, БЗ, Б4 и Б8 из обычного кубонита

ииз кубонита с покрытием установлено, что при обработке

спроизводительностью 130 мм31мин удельный расход кубо­ нита составляет от 0,6 (4,7) до 0,9 мгіг (7,0 мг/см3). При

этом износ кругов из кубонита с покрытием на 20—30% меньше. Дальнейшее увеличение производительности шли­ фования приводит к резкому повышению удельного расхода кубонита без покрытия и температуры в зоне резания, в то время как при использовании кругов из кубонита с по­ крытием эти показатели повышаются в значительно меньшей степени. При производительности 400 мм3Імин удельный расход кругов из кубонита с покрытием меньше расхода кругов из кубонита без покрытия в 2,5—7 раз. Минималь­ ный износ происходит при обработке кругами на связке БЗ. Минимальные значения температуры в зоне резания имеют место при обработке кругами на связке Б8. В каче­ стве наполнителя этой связки служит тальк, при исполь­ зовании которого снижается работа внешнего трения, а, следовательно, и температура в зоне резания.

В результате анализа рабочей поверхности кругов из обычного и агрегированного кубонита после шлифования при производительности 130 мм31мин установлено, что кру­ ги из агрегированного кубонита имеют более развитую ра­ бочую поверхность, количество выпавших зерен кубонита при использовании таких кругов в 2,5 раза меньше, поэто­ му при работе кругами из агрегированного кубонита полу­ чаются меньшие значения температур в зоне шлифования (табл. 8). При повышении производительности обработки преимущество кругов из агрегированного кубонита еще бо­

36

При шлифовании чугуна износ кругов из кубонита на порядок ниже износа при шлифовании стали. Так, при про­ изводительности 400 мм31мин удельный расход кубонита без покрытия составляет 0,2 мгіг (1,5 мгісм3), а кругов из кубонита с покрытием — 0,07 мг/г (0,5 мгісм3).

В связи с тем, что в производственных условиях основ­ ным критерием выбора характеристики кругов является производительность шлифования, которая ограничивается главным образом возможностью кругов обеспечить вы­ сокое качество обработанной поверхности, целесообразным является применение кругов из кубонита с покрытием на органической связке Б8.

Испытывались чашечные круги на керамической связ­ ке зернистостью 16, 25 и 40 из электрокорунда и монокорун­ да твердостью СМ1—М3 и круг из кубического нитрида бора (кубонита) КОС на органической связке Б8 зернистостью 160/125 (20) 100%-ной концентрации. Все круги имели диа­ метр 125 мм, ширину абразивного слоя 5 мм. Испытания проводили при производительности 130 мм3/мин, Snp = = 1 мімин; Snon = 0,02 ммідв. ход. При большей величине поперечной подачи абразивные круги засаливаются или на­ чинает разрушаться связка. Результаты опытов представ­ лены в табл. 9.

Из приведенных данных следует, что при снижении зер­ нистости кругов величины составляющих усилия резания повышаются, а отношение PJPy понижается. При шлифо­ вании абразивными кругами (как из электрокорунда, так

37

и из монокорунда) составляющие усилия резания Рг и Ру в несколько раз выше, чем при обработке кругами из кубонита. Температуры в зоне резания кругами из кубонита значительно меньше.

Влияние зернистости и концентрации кругов из кубо­ нита на связке Б8 на их работоспособность при шлифова­

Рис. 12. Влияние зернистости (а) кругов и концентрации (б) алмазов на температуру шлифования без охлаждения (кри­ вая 1) и удельный расход кубонита (кривые 2, 3).

нистостью 200/160—125/100. Они имеют наименьший износ при использовании этих кругов, составляющие усилия ре­ зания и температура в зоне шлифования имеют минималь­ ные значения.

Высокий износ мелкозернистых кругов обусловлен тем, что вследствие малой развитости рабочей поверхности не обеспечивается размещение отходов шлифования (главным образом разогретой до высоких температур стружки). При этом интенсивно изнашивается связка и освобождается большое количество зерен, которые выпадают, не совершив полезной работы.

С повышением концентрации от 50 до 150% при произ­ водительности 130 мм3/мин удельный расход кубонита не снижается (кривая 3), а при производительности 325 мм31мин (кривая 2) круги 50%-ной концентрации изна­ шиваются весьма интенсивно, удельный расход по сравне­ нию с кругами 100%-ной концентрации возрастает в 6 раз. В случае обработки кругами 150%-ной концентрации обес­ печивается минимальный удельный расход кубонита, но температура в зоне резания этими кругами выше. Очевид­

38

но, это вызвано упрочнением материала покрытия и орга­ нической связки при повышении содержания в них абра­ зивных зерен.

С повышением скорости резания температура в зоне шлифования возрастает, а удельный расход кубонита пони­ жается. При повышении скорости резания нагрузка на зер­ на кубонита понижается, что приводит к снижению изно­ са кругов, но при этом выделяется большее количество теп­ ла в результате повышения работы внешнего трения, что

Рис. 13. Влияние поперечной (а) и продольной (б) подач на тем­ пературу шлифования (кривая 1) и удельный расход кубонита (кривая 2):

а — S n р0д = 1 м/мин-, 6 — Эпоп = 0,02 мм/дв. ход.

приводит к увеличению износа кругов. Если при скорости резания 23 м/сек (поперечная подача 0,02 мм/дв. ход) тем­ пература в зоне резания составляла 490° С, то при скорости резания 36 м/сек она возросла до 560° С. Так как при шли­ фовании без охлаждения качество деталей и производитель­ ность обработки в значительной степени зависят от темпе­ ратуры в зоне резания, при шлифовании кругами из кубо­ нита с неметаллическим покрытием повышение скорости резания выше 23 м/сек неэффективно.

Влияние продольной и поперечной подач на работоспо­ собность кругов представлено на рис. 13 (при дальнейших опытах скорость резания сохранялась постоянной и состав­ ляла 23 м/сек). С повышением поперечной подачи от 0,01

При производительности до 200 мм3/мин удельный рас­ ход кубонита и температура в зоне резания не зависят от частных значений обеих подач. При больших значениях про­ изводительности повышение продольной подачи в меньшей

39

степени влияет на рост этих показателей. Так, при производи­ тельности 260 мм3/мин, поперечной подаче 0,04 ммідв. ход и продольной подаче 1 м/мин удельный расход кубонита составил 2,0 мгіг (15,6 мгісм3), а при продольной пода­ че 2 мімин и поперечной — 0,02 ммідв. ход— 1,3 мгіг (10,1 мг/см3), температура при этом достигала соответствен­ но 600 и 470° С. Это вызвано тем, что при повышении про­ дольной подачи сокращается время контакта круга с обра­ батываемой поверхностью за один ход, в результате чего, снижается нагрев поверхностного слоя детали, и темпера­ тура на обрабатываемой поверхности не достигает таких высоких значений, как при повышении поперечной подачи.

При всех режимах шлифования отношение РуІР2 оста­ ется постоянным, что свидетельствует о стабильной режу­ щей способности кругов и одинаковом характере износа зерен.

Анализ рабочей поверхности кругов и отходов шлифова­ ния показал, что износ кругов из кубонита происходит в результате микросколов на зернах. Только незначительное количество зерен имеют площадки износа.

Впроцессе исследований были выбраны круги из кубо­ нита для шлифования без охлаждения, которые затем были применены для обработки плоскостей направляющих чугун­ ных станин и шлифования зубчатых колес обкаткой тарель­ чатыми кругами.

Внастоящее время повысились требования к точности

ишероховатости поверхности станин металлорежущих станков, от которых зависит взаимное положение основных узлов станка, а, следовательно, качество обрабатываемых деталей. Шероховатость рабочих поверхностей станин долж­ на соответствовать 8—9 классу чистоты.

Получение высокого качества поверхностей станин свя­ зано с большими трудностями. Обычно окончательная обра­ ботка станин производится шлифованием. При обработке абразивными кругами в зоне шлифования возникают вы­ сокие температуры, что приводит к тепловым деформациям станин и снижению их точности. Ввиду значительных уси­ лий резания происходит отжатие шпиндельного узла стан­ ка и, следовательно, увеличивается число доводочных ходов (выхаживаний). Поэтому в некоторых случаях окончательная обработка станин производится вручную шабрением.

Для повышения точности станин и снижения шерохо­ ватости их поверхностей в настоящее время более 30 пред-

40