автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Обеспечение устойчивости процесса шлифования инструментальных сталей путем активации режучей поверхности кругов из сверхтвердых нитридов бора

РГ6 Ой

Ба правах рукопису

1 з іі'оа ¡с:о:

Алексеенко Дмитро Михайлович

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СТАЛОСТІ ПРОЕЕСУ ШЛІФУВАННЯ ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ СТАЛЕЙ ШЛЯХОМ АКТИВАЦІЇ РІЯУЧОІ ПОВЕРХНІ КРУГІВ ІЗ-НАДТВЕРДИХ НІТРИДІВ БОРУ

Спеціальність 05.03.01 - процеси механічної обробки,

верстати та інструмент

. АВТОРЕФЕРАТ - .

дисертації на’ здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Харків 1995

Дисертація с рукописом.

Робота виконана на кафедрі "Металорізальні рєїстати їа ¿¿-¿тру ментк” Сумського державного університету. .

Науковий керівник: кандидат технічній наук, Броівсор ' ЗАЛОГА В,' А.

ОфиційнІ опоненти: доктор ТЄХНІЧ&ИХ наук, професор . ВНУКОВ Ю. і.

кандидат технічних на>~:

ДОЕРОСКОК Е.Ч.

• ПрозЩіа організація: РоменськиГ; вавод поліграфічного устати

вання.

Захист відбудеться " 2£ " ¿/¿/^¿}а/у?_____________^ддд р 0 '/4*

годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д С2.09.01 при Харківському державному політехнічному університеті за адресс 310002, Харків, ГСП, вул. Фрунее, 21.

З дисертацісю можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного політехнічного університету. '

' ґ* ЇЇ ~ *

Автореферат розісланий ” ^ * " 7Р&6И Я 1995 р.

Вчений секретар '

спеціалізованої вченої ради

доктор технічних наук, професор

^1/и Узунян І

ПЛГАГЬНА :й'рАлТЕРИСТККЛ РОБОТИ

Актуальність пппбдаіітт. Використання у виробництві процесів шлірування інструментальних сталей кругами із надтвердих нітридів бсг-у (КНБ) на металевих зв'язках з застосуванням додаткової ' електрохімічної ак:тЕ.,ації їх робочого профілю з чималій мірі стримується значним непрогнозованим витрачанням кругів та, в ряді випадків, недостатньою стійкістю інструментів-після заточки.'

Особливо аз має місце при обробці з випадковою дискретною зміною режимних параметрів (глибини'та ширини шліфування), - як от, при заточці ножів паперорізальних машин комплектами та збірних фрез, коли припуск, 'що вилучається на кожному ріжучому елементі, значно відрізняється від номінального (заданого) залежно від тривалості його експлуатації (для ножів) або від точності складання, допусків на кутові та лінійні розміри (для фрез) та інших факторів.

У першу чергу це пояснюється відсутністю науково обгрунтованих алгоритмів раціонального керування ріжучим рельєфом круга .тр:г випадковій неперервній зміні впливу на нього. . ■

У зв'язку з цим, проблема вивчення впливу випадкової зміни режимних пзраметрів процесу шліфування інструментальних сталей кругами із ННБ на величину додаткового електрохімічного впливу на робочу поверхню круга (РПК) в автономній зоні та розробка,алгоритму оптимального керування РПК з метою підвищення ефективності обробки та можливості реалізації у виробництві, зокрема, на підприємствах поліграфічної' промисловості, е надто актуальною. •

Робота виконана відповідно до завдання 024 проблеми 016.06, щр е складовою- частиною комплексної науково-технічної програми, затвердженої постановою ДКНГ СРСР від 06.12.82, а також планом науково -дослідницьких робіт Сумського філіалу ХПІ. •

Мета роботи: на основі результатів^теоретичного та експери-

ментального вивчення, процесу шліфування інструментальних сталей кругами із ННБ та встановлених особливостей заточки інструментів г дискретною випадковою зміною режимних параметрів обробки та формоутворення ріжучого клину із малими кутами загострення розробити науково обгрунтований комплекс практичних рекомендацій, що забезпечують чимале підвищення стійкості заточених інструментів при зниженні питомого видатку шліфувальних кругів за рахунок стабілізації РПК шляхом оптимальної електрохімічної актиЕаці'і в автономній зоні, зниження сил та температури різання при шліфуванні.

Наукова новизна. Теоретично визначено та експериментально підтверджено, щр при шліфуванні керована активація РПК із ННБ шляхом додаткового електрохімічного впливу в автономній зоні забезпечує формування рельєфу з оптимальною висотою виступання ріжучих зерен над зв’язкою, сприяє видаленню з РПК продуктів руйнування, зокрема, стружки, шр утворюється, зменшуючи сшіоеий та тепловий вплив на зрізуваний прошарок, внаслідок чого знижується питомий видаток кругів та поліпшується якість оброблених поверхонь.

Встановлені відмінні особливості пронесу заточки інструментів при випадковій дискретній зміні глибини та ширини шліфування.

Вперше поширено поняття питомого видатку' круга на процес шліфування з випадковою дискретною зміною параметрів режиму обробки, для чого введено термін ’’сумарний питомий видаток крута".

Розроблена методика статистичного моделювання та оптимізації процесу шліфування інструментальних сталей з електрохімічною активацією РПК.

На основі досліджень та аналізу працездатності паперорізальна ножів з невеликими кутами загострення (до 30°) розкриті особливості формоутворення .рілучого клину та доведено, що після діліфуЕання кругами ів ННБ в оптимальною активацією їх ріжучої поверхні, утво-

рветься легко зшшувана задирка, а гострота ріжучої кромки визначається значеннями радіусів закруглення 4-10 мкм. ■

Встановлено, шр після заточки інструментів іа інструментальник сталей з невеликими кутами загострення на рекомендованих редамах сліфування не спостерігається істотних структурних змін в поверхневому прошарку, ар сзідчить про сприятливу теплову та силову взаємодію пліфувааьного круга та оброблюваного матеріалу. _

Ійтопи лослілмзнь. Робота виконана з використанням основних псложэнь теорії шліфування. ' .

При апроксимації функцій використані ймовірнісні підходи та засоби математичної статистики, розрахунки виконувалися на ПЕОМ.

При вивченні характеру формування ріжучих лез паперорізальних ножі в яри заточці та експлуатаці ї застосовувалася електронно-скану-юча мікроскопія. Для дослідлвння формування, структури поверхневих прошарків та їх напруденого стану використовувався рентгенівський дифрактометр загального призначення ДР0Н-2.0.

Як оброблювані матеріали використовувалися зразка ;<: .-.■вид- • ксріжучої сталі Р6М5 та паперорізальні ножі з ріяучов частиною із сталі 9ХС та корпусом із сталі. 10. Експериментальні дослідження провадилися на базі заточних верстатів моделей ЗВВ67 та 360. Для ' реалізації досліджуваних процесів . шліфування рерстати були модернізовані., ■ •

В рос..... застосовувались круги, вироблені на Шлтавському заводі синтетичних ашазів та алмазного інструменту форми 12А2-45°на зв'язках МІ-01 та ІШ із кубічного нітриду.бору марок ЛЩЗ, ЛО, ЗЩ.

Еикористані методики визначення ' ріжучої спроможності шліфувальних кругів та лезового інструменту, новизна, яких підтведжвна патентами РЗ NN 1816655, ' 182637-і, А.С. N 1733968, ' .

&EE22_aa£sa3£L o

1. Положення про хе, да при випадковій дискретній гмігі параметрів рекиму шікйувашш звичайні підгоїш до уг.раьггкид РПК не мо-

жуть бути йгістосовазі чгрег -ікгрці&іісїь лроц-геу утворенкг необхідного рельєфу иляхок сптюгалького з вогка:! регеь а'’аіоі функції керуючого нлливу.

2. Шві негодами комплексної oiUur:*: стану КГ.: прк сніфуваялі інсгрушнташшх сталсй ?г. ріхучо-; ппіч->.o;-,koctі лззовк; ікотру-маїгтів після заточхи.

3. Алгоритм пошуку УїіОВ ОПТЮЕЛЬїіОГО ПрОЦУССМ кглфу-

ваніїн при мінімізації сумарного Гіглхтаа »¿летку круга і-ч-тсдо,-: г.та-їіхгл;чкого кододизащік.

с. сгосал: удосьл"=лзшп tor.irx-j.'¡.-і:-. - і: .^сіг .. ••«£

>а їс ікітр/,, а'Діігіїй стаді’: с, і--аа>- ¿-а. .. а1-

s;euH:i (д.! ЯО0} з р-зкс-аа; -uiііії^гі.

.П?^. 1-:.?-пінтс?? тобогн. ааора": а:~: та у-...: аащ,

apogee Va.ua.- а^лЯ г гаа/сою ін?єіа.а :іг -ааа -/аг;: а./ ер

забезпечує високу якість рг*учих ¿-з і а в повім а мірі вра^ои^; спе-і?:фіку т:г.а;:оло.'ічіо-їх yus.6 при заточці pii.CT-a-; _ійотр>аптів. РозроО-ггнЕ ^'jxKivua дакумен?г;ия на шдгрі:і£;сг,ій спатвльнах в-ітоаи-а верстатів. Розроблені науково обгрувгоззлі р-.-лко. пші^іаанл пр:,: глкбкнній та Сагатопрохідній заточці, lp гааво-кю «оільпити стійкість лезового іструменту в 1,5-4 рази, йдяропоновзіп технолог і ча і процзся ваточтси лапероріБолькж кої;ів, новизна яких Підтверджена А. С. СРСР NM 1Б895 0-і, 1673-100, 168S&3Q, 1599035 та

патенте:.: Г-ій N 1816555.

підприємств поліграфії з економічніш е^аась л-зк-,:- 000 таач карбованців в цінах до 1S90 року.

Результати дослід>зші,і еопро^сіджн! на ряді

*ЗК2й: г_Тй:л«. Основні пслолвнкя та реауздгати г.оОот:і допої: лаг. ".-ь •:б"ояор>:::Гі^Зсвооязяі'І науково-х'ехпічніЛ кдоф»-

Р-гііці: "Р^огрвсси»^» кзтоги ;-.-?р:зивной, азяазиой н ‘5-пьбор-ю:3 оСрз,-Зогкл п машинсстровяич' (,м. ПЬ.тгава, 1981р. і; Республіканські й науко-ьо-гехнічкій ’-тої;Ясенці: ‘Т’зсгресоиЕаш технологячзсіко лрсцессн ч їтс £;ЛГ“КИ° с ".•^гкгязіїостл мехаїшкескаЛ оСработкл ¡■азнетрукцкс'лг.их т;:у^::сс'1рз00*тагг','->'ьз; г» кеузталлических ¡яітеркглсв" Гм. Дніпропет-Рст'сїн:, І232р.);. грлузегсму семінарі "З.'ек'хрофизикохія.ікчоская обра-Сотка ;-лта"лсв :і сздазоз іїяструиентами ;ті свєрхтвердю: матеріале2" (м. Елі з, 1284р.; Бгвссс&нін їгаушво-теЛіНоіій кок:>і'"'«ипї "Нозез коизгрукции л прогрессггагглл тзгяодопп .;ро:гаводств'і пі:стр;ч;е;:та'\ "йструмент-ї;' (м. іЬрсізЛепзр.); Есасошній кежізрекці ї 'Г'г г> с2ерхт?.ердьо ісггергагн :: прсч'р9сгквні>з їзхкологтїя ар;п.?8::о.чик,;

! •-!. Каніз, 1532р.;; четверо Зз^соганоіЛ ^ауш50-їгхкічній конфз-рекціі ••Зсеетрох:?;жгскгя пазї'зрная обрр.іотка дгталг' мгтгп-ґ' (іі Тула, 1985р.); Всесоюзній кекфзреяпіх "Интехскф'ікадиа тог.г.олопг:ос:с5х ■роцессов уехагической обр-лботки" (к, йгпіяград, ібЄСр.); ' - г/'оіу

науково-техні'а:о!<у езнігарі "Олікуазаяла толовий зиялуатс;;^ л ри-:сра характеристик абразивного изструмеята в ігалкострсвнш "Си-ткмалкїайразт-ЗЗ" (м. Новгород, 1088р.); регіональній нзуково-пр&к-тачній конйеренціі "Сптішгіьноє оСнозленкз и использоваииз заводегого парка оборудозанкя" (м. Ордизнікідав, 1539р.}.

У порись/ обсязі робота доповідалась та обгозоршалзхгь на наукових семінарах кафедр "Металорізальні верстати та інструменти" Сумського державного університету з 1394 р. . та "Різання матеріалів" Харківського державного політехнічного університету з 1295 р.

Публік-тції. За тя>-їїя дисертації опубліковано 17 праць, серед яких 10 авторських сзідоцтв на винаходи, трзз «і зж: залахоїкговаяі.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається їв -¡ступу, п’яти розділів,' узагальнюючих висновків, списку літератури та додатків. Викладена на 201.сторін ці друкованого тексту, має 20 таб-

У вступі обгрунтовується актуальність - ьк:;онаяих ■ науково-технічних досліджень, •

із ННЕ не тільки для,ваякооброблюваних матеріалів, але також і для звичайних сталей, ' причому -найбільш ефективне - при вилученні значних припусків комбінованими метогс:*"». Здійснено анахіг кеготя формування РПК.на металевш зв'язці та ріоеовно керуьо:"ія процесом шліфування ооргло .метод с.їктрохімічноі активації і:оєа зоною ріе&ння.

Визначальним чиньяком у аабевпєчскг.:. е^ксізност і комбінованих процесів глибинного та багатопрохідного пг; ¿фукання, найбільш .характерних для еат.очни^'р^арадій, s {«¿винекість Pili:, певний став яко-, моие бути, примусово, (штучно) створено для конкретних умов обробки. ■Такий ПІДХІД, у-розшщіенні. ЇЄХНОЛОГІЧЩІХ МйЛЕИБОСТеЙ процес ¿в шліфування кругами . із • надтвердих матеріалів використовується багатьма дослідниками/ серед яких Бегвуб&ііко М-.К-. Білоглавов 0. Ф. , Внукої КІМ,, Грабченко А. І. Рродзінеький Е. Я , Доброекок В. JI . Дорофеев В. Д. .Захаренко І.И. ,. Лаврі ненко В. І. , Наконечний М. С-. , Попов я. 0. . Гіи-аов І.И. ,Раб О. ф. , Русанов 3. В. .Сагарра А. А. ,Семко М. -І. .Узунян М. Д. , Федорович ЕО. , Чеповецький І. X. .Шепелс-ь А. О. та ін. Sapas t-ціла низка рскомандадіій в ефективного застосування електролітично керованого одіфувадда.

. Розглянуті умови корування комбінованим процесом шліфування зі гнівними реткши, найголовнішою з котрих. с ьстаноьлекня закономірностей, які зв'яоуигь первинні фактор»: з оійичнкми квитами, цо

лиць, 62 рисунки.. Список літератури має 85 найменувань.

ЗМІСТ FOEOTH

;і доводиться доцільність застосування кругів

визначають процес різання, та вихідними параметрами, які характеризують результати роботи. ’

Прете на ряді операцій г-пібиннсГ та Саг'атопрохідпоі заточки ріжучого інструменту у виробництві кпз.місце випадкова дискретна зміна параметрів обрсбіш. Шдібні процеси визначаються чвнкретюаві особливостями операцій та, як правило , викликбяі неперервними змінами рс-вмірчв прошарку, шр вилучається. Зміна глибини шліфування спостерігається при глибинній заточці багатолезового інструменту,'’ зокрема, збірних фрез,, коли припуск на заточку для кожного ріжучого елемента може відрізнятися від номінального на величину, що визначаєтеся встановлену'точністю складання, а такон допусками на кутові та лінійні розміри. Прикладом випадкової зміни ширини обро'км при багатопрехідному шліфуванні мояе служити процес заточки паперорізальній нояів по передній поверхні, ширина якої при'наявності додаткового кута загострення має значення, що відгзвідао певній стадії експлуатації ножа..

Відсутність економічного процесу заточки інструментів ла цих операціях практично виключає застосування шліфувальних кругів із ННБ, незважаючи на високу якість обробки. ■

Мета роботи та аналіа стану питання визначили основні завдання досліджень: , • . ■-

1. Розробити методику та виконати дослідження по визначенню головних закономірностей процесу шліфування інструментальних сталей кругами із ННБ. . • ■ - -

2. Розробити методику комплексної оцінки стану РПК при шліфуванні інструментальних сталей. .

3. Встановити особливості процесу заточки інструментів з дискретною випадковою зміною параметрів режиму обробки. '

4. Розробити алгоритм пошуку умов оптимального керування процесом шліфування інструментальних сталей кругами-із ННБ.

- 10 -

5. Розробити алгоритм мінімізації сумарного питомого видатку круга в урахуванням виробничих умов методом статистичного моделювання.

6.Встановити особливості формоутворення ріжучого клину б невеликими кутами загострення С до 30°) при заточці інструментів - із інструментальних сталей.

7.Визначити тру впливу умов шліфування на розміри та форму задирки, шр створюється, величину радіуса закруглення.

8. Розробити методику визначення ріжучої спроможності лез інструментів г невеликими кутами загострення. .

9. Розробити науково обгрунтовані рекомендації для практичної реалізації розроблених положень та результатів виконаних досліджень. .

10. Розробити пропозиці ї по удосконаленню технолог ічих процесів формування ріжучих лез інструментів із інструментальних сталей з невеликими кутами загострення (ножів паперорізальних машин).

Лтггий розділ присвячено розробці методик та умовам проведення досліджень. Застосовувалися як відомі, так і оригінальні методики. При вивченні РШ здійснювалася ії комплексна оцінка профідогра-фуванням та оптичними засобами.

Для оцінки стану РШ та керування ії.ріжучою спроможністю розроблені способи (патенти РФ N 1826374 та N 1792022), за допомогою яких виявляється та кількісно оцінюється оптична анізотропія РПК, щз комплексно визначає його ріжучу спроможність. Суттєвість способів полягає в тому, ир стан круга оцінюється інтенсивністю деох світлових сигналів, яр характеризують висоту нерівностей профілю та міру "засалювання” круга. . (

фистрій (рис.1 ) для реалізації вказаних способів має: джерела світла 1, . фотоопори 2, лінзи 3 та 4, джерела стабілізованого живлення 5 дяврел світла 1 та фотоопорів 6, потенціометри 7, блоки

Схема контролю та керування ріжучою спроможністю шліфувального круга

- Світловий промінь С

- Навітряний потік Гш 15 *}і

.Х;.їч і

И.ШМ

і - і І / Уг; УЛ,Ч^У

■ • — . иЧм

Ш-Ші

Рис. 1

порівняння 8, підсилювачі 9. Крім того, пристрій має реле часу 10, регулятор напруги 11, джерело живлення.схеми електрохімічного впливу на круг 12, .робочий орган 13, пов'язаний з електродом-інструментом 14, шо здійснює вплив на поверхню круга 15 в процесі обробки деталі 15,та блок віднімання 17.

Додатково пристрій забезпечено джерелом стиснутого повітря 18 та системою циліндричних каналів 19 для подачі повітря на поверхню круга, а також дроселем 20 для регулювання швидкості потоку.

Для'оцінки ріжучої ' спроможності леза паперорізальних ножів розроблено спосіб (А.С. N 1733968), який побудовано на тому, щр під дією регламентованого навантаження відносний рух забезпечують еталонному матеріалу, а вектор рівнодіючої сиди цього навантаження розташовують до площини різання досліджуваного інструменту перпендикулярно його ріжучій кромці, шр дозволяє кіиематїГ'ло точно імітувати процес розрізання паперу з реальних умовах.

У процесі досліджень визначався питомий видаток ННЕ, коефіцієнт шліфування,- сили різання, ефективна потугдаість та інші параметри. Якість заточки ножів оцінювалась за макро- та ткрогео-метрієп лез', наявністю дефект іе шліфування на обробленій поверхні та їх стійкістю у виробничих умовах. •

Третій по?їїі,і присвячено дослідженню основних закономірностей ельборового шліфування з безупинною активацією РІК при ааточці інструменту із загартованих сталей та оптимізаціі інтенсивності керуючого впливу, як для умов, коли ва цикл обробки глибина чи ширина шліфування маять сталі .значення, ■ так і а дискретно змінюваними випадкові»! шляхом значеннями цях-параі.-:зтрі2. . .

Експеріаюнтакьік) пі£ївердмгна визначальна рг.ль сталу РІЖ а досягавшії оптюгалькості процесу сліфуванкя ш^.?к;чких ¡.гаталів. Встановлено, цр нзйбільл раціональний їган. рельефу при стаззя умовах обробки ілко бути досягнуто вкінси иненснвності керуючого впливу, про кр свідчить екстремальний характер одержаних аало:,лостей (рі.с. 2). •

Залежність питомого видатку круга від інтенсивності

■ керуючого впливу .

1-1=0,25мм; 2-Ь=0,5мм; 3-г.«0,75мм; 1-В>5мм; 2-В-15мм; 3-В-25мм;

Цт=8В; \г=34м/с; Бпр=0,Зм/ХВ. 5п«0,01ш/2х;3пр«2,7м/хв;У-34м/с

Причому, кожному значенню глибини та ширини шліфування відповідає найбільш раціональний стал рельєфу та мінімальне значення питомого Еидвтку, забезпечувані оптимальною інтенсивністю впливу для фіксованих умов усталеного процесу.

Здійснено аналіз керованості ріжучого рельєфу при глибинному та багатопроходному шліфуванні з метою визначення можливості.’ оперативного контролю та керування рельефом для забезпечення адекватності його стану поточким умова).) обробки. Для цього виконані дослідження впливу на висоту виступання ріжучих зерен керуючого та збуджуючого впливу (рис. 3) та одерлані формули, шр характеризують міру спрасування та відбудови рельєфу аалекно від часу роботи круг\ (.табл. 1,2). .

Залежність виегг: виступання ріжучих зерен від часу впливу спр-чоуючого та відновдкдач'сго факторів

вирина идібуглиая глибина шліфування сила струїгу правки

Рис. З •

1-Б=5мм;2-В-15мм;3-В=25мм; 1-1=0,25мм; 2-1-0,5им; 1—Л—10 А; 2-1-20 Л; 4-3=35мм;5пр=3,8м/ХВ. ; 1=0.01мм; \'=34м/с;3-1-0,75им; 3-.І-30А; 4-,І>~ІОА

Доведена інерщйність робочого стану РИК при раціональних режимах шліфування з позіщії регенеруючої функції керуючого впливу.

Крім того, при обробці пластичних матеріалів має місце істотне перевищення швидкості спрасування рельєфу під дією вбудяувчих параметрів глибини та ширини шліфування у порівнянні зі шзидкісч"

Інтенсивність відбудови рельефу •

. Таблица 1

І Параметр рельєфу Ь ,мкм Залеж їсть Дисперсія

і ! Час впливу, хе.

| 'кер, А1 1 1 3 5 1 ? 10

і 10 і 23 І 29 33 і 44 52 і у=18,059+3,3151 1,608

' О''. і о* І 0,1 . . ; " * | '-*•* 40 ! 49 53 ^ V—22 275+29 33- і ': о;7‘0 | \’=22'275+12*72'~<| 2*320

■ і О'7 І л а - . ; - | -і-8 СП 1 СО і СО і .._СС /*- 1 1 лоо 1 1 —■ *-■-'» ^

; ;; | 29 І 46 62 І 52 і £2 і у=55.634-26,597/1 і 1,049

Інтенсивність спрощування рельєфу при глибинному шліфуванні . Таблішя 2

Параметр рельєфу Ь , мкм

3» ММ/ДЕ. X Час шліфування,хе. Залежність ‘ Дисперсія

0,5 і 1,5 о

0,25 44 35 31 26 Ь =35,28-29,0311^ !ч =35,28-12, бЗІпЬ 0,595 0,595

0,5 41 33 25 19 й =54,031ехр( -0,5171) !"і =54,034*0,596и й =48-14Ь 0,631 0.631 0,632

0,75 33 20 17 15 Ь =1 ' Л =8,718+12,031/1 0,001 0,5

відбудови параметрів під дією керуючого фактора, зю досліджується в діапазоні існування йога оптимальних значень.

Таким чином, раціональне управління процесом заточки при дискретній зміні параметрів шліфування, що розглядаються, шляхом утворення відповідного раціонального стану рельефу неможливе через невідповідність швидкостей його зміни при спрасуванні та відбудові.

Еиконзно аналіз характеру та діапазону зміни глибини та ширини шліфування на заточних операціях багатолезового інструменту та па-

персрізальних ножів (рис. 4). Статистичні виміри виконувались в умовах заточних відділень, інструментальних цехів та виробництв.

Схема заточки збірної фрези (а) та комплекту ножів (б)

' з параметрами шліфування, що змінюються за один цикл

ГИІ

а)

Рис. 4 '

а)глибинного - В=сопзІД=уаг; б)багатолрохідного - В-уаг,і-сопЛ Одержано аналітичне рішення вадачі оптимального керування РПК, в якому математично доведено, щр оптимальний режим керованого процесу шліфування при випадковому дискретно^ характері збуджуючого параметра Еідповідає оптимальному усталеному режиму з постійним значенням збуджуючого параметра г, щр дорівнює середньому

. о« '

=ср я/.

де *>іг) - питома вага розподілу значень збуджуючого параметра Доведення побудовано на статистичному узагальненні метода Боголюбова.

Проте, практична реалізація одержаного рішення з використанням традиційних показників процесу шліфування не дає гарантії забезпечення потрібної якості заточки_в усьому діапазоні можливих змін параметрів режиму обробки. . _ ' ■

Для урахування випадкової дискретної зміни глибини та ширини шліфування при пошуку оптимальних умов шліфування інструментальних сталей іфугами із ННВ запроваджено поняття "сумарний питомий вида-

- 1Є -

N '

•• .. іі - кілаласть дискретних значень змінюваного

..-рамстра.

У дисертації розроблено та реалізовано алгоритм мінімізації ' сумарного питомого аидатку круга, що представлено на рис. 5. Для одержання нелінійної залеміості q = f(Z,h,J) був проведений багато-факторний експеримент, виконаний га довільним планом. Для обчислення одержаних результатів використано метод прямого підбору коефіцієнтів регресії (метод покоординатного спуску), :злізація якого здійснювалась шляхом розрахунку на ПЕОМ за програмою, що скла-Z'"' "іором. ’ 1 '

Внаслідок розрахунків була отримана нелінійна поліноміальна залежність

q=16,4-2,06Z2+0,GOTh2+0,203J2-?,lCSZ -0,298п -2,711J +

_ +0.006Z h - 0,004Z J +0,002h J -0.0004Z h J . (1)

Залежність (1) була використана для проведення "машинного" експерименту, з кетою пошуку такого рівня керуючого впливу (параметр

' N ‘

J), при якому сумарний питомий видаток е q було б наближено до

С —А

оптимального значення в найбільш імовірному діапазоні існування величин збуджуючуго впливу (параметри Z .та h).

Інтервал можливих значень струму J було розподілено на десять піддіапазонів. У кожному із них проводилось статистичне моделювання для 10 тисяч звертань до моделі Сі) за розробленою програмою. Результати статистичного моделювання представлені в таблиці та

інтерпретуються кривою, пр має яскраво виражений екстремальний ха- ,

N ■

рактер (рис.5). Отже, сила струму J=7 А, при якій значення е qt =

. t.=l min можна вважати оптимальним.

Одержане значення інтенсивності керуючого впливу дозволило за-" Оезпечити усталеність процесу шліфування в усьому діапазоні реальної зміни параметрів режиму заточки інструментів з мінімальним сумарним видатком круга при збереженні високої якості обробги.

©

©і

4D -0І ©І)

- 17 -

Мінімізація сумарного питомого видатку круга методом статистичного моделювання

Довільний план

Формування масиву вихідних даних

Фгпмування моделі .

qL= b0+ b^Z .. .+b10Z h J

Мінімізація сумарного питомого ьп;,-л'ку

е q —>- min

«--1 “•

N Z h Л Q

1

2

50

1)Метод покоординатного спуску

2)Розрахунрк коефіцієнтів bo,blt....b10

_3>ї:Сога0д_ -qt)2— min

і; Метод статистичного модежэзання . •

2)h,Z - випадкові величини

Л кар. - керуючій параметр

ВИХІД /

jKGp. /

q = 16,4 - 2,06Z^ + 0,C07h2 + C,. І-ЗЛ*- - 7.103Z - 0,2S3h -2,711Л + O.OOBZh - О.ОООД + D,0QQ4ZhJ -

2

N Z n/N h n/N •^кер. 10000 * % 10000 * %

1 0,19 0,08 23,9 0,20 3,25 1291,2 2500

2 0,28 0,26 26,8 0,22 4,50 930,9

3 0,37 0,40 29,7 0,30 5.75 787,8 2000

4 0,46 0,57 32,6 0,37 7,00 719,0

5 0,55 0,64 35,5 0,52 8,25 857,0 1500

6 0,64 0,32 38,4 0,62 9,50 1151,8

7 0,73 0,9U 41,3 0,72 10,75 1582,6 1000

8 0,82 0,96 44,2 0,80 12,00 2145,8

9 0,91 0,98 47,1 0,94 13,25 2854,6 500

10 1,00 1,00 Ь0,0 1,00 14,50 3693,7 0

2 4 6 8 10 12 JJiSpA

Рис. 5

- і'" -

''-'-,тер?к~! ;.'0- ?і.’: т.'. >е :;і. „.¿.їй;. по-

••-г. пса:-, ••••я пи.гг-- П”гк-л.іі після заточки. Виз-

• •. ..ь сйробю’ ---а шорсткість поьорхні. ’Фазовий аналіз

■„V. г.. знутріикього напруг^!.:-. прккрскдзчної' дільниці па”е-;;ср:з’'.::ьіііїх ас.'’2 із сталі &Ж вьл:.:'.;л; що після іх аатсчки кругом ю вибору поблизу рімучої кромки з'і оахупс:-: повторного загартування с'яглягться соне (і.5-2,0 ш'- з чистгго :,;артенс;ігу глдсквєяої тзердсег: (62 НЕС) з появою на погзрхні Цієї гони о їй екаючого за-;л,іксрсго напруження, зз, е свою чергу, призводить до змі:г.:зння по-'нег.егс прошарку.

;/;л;;.'.їзнс механізм формування радіуса гакруглеаня різфчз! з умовах невеликих кут і з загострення при появі достатньо

■ ..ііего елементу прикрошчноі дільниці - задирки. В ге чеко ке ¡сан і зм створеній задирки для різноманітних умзв шліфування.

В'тш:овлеко, вр радіус закруглення ріжучоі крокки інструменту, ,’ого "гострість", визначається умовами вилучення задирки 5 рідучого .-.г.-у.у та зад9.>еть від то:::;’кг задирки та ії міцності. Аналіз одер-гіакг/ знімків ваяаяз іе.отну з їдкі ну характеру формування кромки ., ¿ьіочді ельборовий та абразивним кругами, е» проявляється не тідьиг у велігчіші радіуса закруглення, ер утворюється, але й у Фіаиісо-мехаиічнкх властивостях прикремочноі дільниці.

Порівняльні стійкісні іспити паперорізальних ножів (ряс.6) проводитись з лабораторних умовах та перевірялись у Еирсбні-.цтві. Встановлено, ар змеясення величини зношування в 2 рази та зниження інтенсивності затуплення лез ножів після заточки за розробленою технологією підвищує їх стійкість в 3-4 рази в порівнянні із традиційними способами обробки, що застосовуються.

Се пояснюється тим. ер заточка ножів кругами із ШБ з електрохімічною активацією РЛК поряд з поліпшенням геометрії інструменту

- зменшенням радіуса закруглення,зниженням шорсткості передньої поверхні та гззубленості кромки. підвищенням і і поямолінійності - за-

беь'п^чус 2НЗСЛ1Д0К значно зменшеного теплового видиву на клик о неве.іитам путом загострення, збереження чи то мінімальну‘зміну фізкко-механічких властивостей самої кроміаі.

У п’ятому роздіді визначені пияки Підвищення еко- ,,y'¡r плуаїаційят пс іазників інструменту та розроблені способи їх здійснення, що захищені авторським? свідоцтвам!-;.

Для аментеїіня трудсмісг-доводки río п ії B»£CV розроблено 2'угг>:-нп г ' " ' ог’.т.; ", ■

, ■ ■ ■'

.Л Ч:„г. ,-ЇННР . " -

сті ааточної операції Епкор::--тано штучний прийом поліпшешш умов тепловідвєдення від лезг,

Ер формується, та збільпення його жрстгасті за допомого» пристосування (А. С. 1)1635589).

Зміна геометрії ріжучого плину в процесі роботи інструменту

zoco

573.; ~ лі 1 -

ІЗ І,

Рте. £

. "!T,rp zeSQ-zzo :

- i::crpy::?"'rf гэ зсїс’“'-но абразивнім ісругст, 1 - ліні’. зноіуванпя рігглю: їфогли, ¡яад р - радіус горугхзппя рігучої іфоі,і:с;,L - ?озг:п:а різання,».

Розроблені високопродугсгизпі способи паіфузишя рі””гого ішшу одночасно по двох гранях з гахтазіста валучапля щстуску з одпісї ¡з них (A. C. NN 158950-і, 1699035). Ці способа дозволнсть підагзяк

продуктивність сбрсбгаї, якість ізза, а ггкоя зді;':сгпітп гаточ::т

інструменту безпосередньо за осасзно.‘т fctstí^ec'^í. Ег^рс-псшнало спосіб реглг»*зитаціг напрямку слідіз ш¡тонэрізеоотє:; з ¡’stod і.-г;-сиг^льиого і:; ка5.ет~;>‘~ до сліді? еЗтезікнсго епрггкзагтг..

. . ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Існуючі технологічні способи заточки ріжучого інструменту ІЗ інструментальних сталей кругами .із ННБ не вирішують повністю питання максимальної ефективності їх застосування. Незважаючи на досягнення високої якості обробки та відповідне підвищення СТІЙКОСТІ інструменту, навіть при компенсації витрат на шліфувальні круги, застосування ННБ стримується на ряді операцій заточки відчутними для інструментального господарства витратами кругів на органічних зв'язках, відсутністю усталеності процесу при ВИК0рИ"-~КНІ КРУТІЕ на .-¿сталевих зв'язках та інерційністю традиційних способів керуван-ча РІП з умовах виробництва. Особливо це проявляється яри заточці

* •г'іголєзоеях інструментів та інструментів з невеликими кутами загострення при випадковій та дискретній зміні параметрів режиму.

2. Визначено, що на вихідні показники керованого процесу заточки інструменту найбільший вплив виявляє стан РПК, котрий характери-'•/етьея висотою виступання зерен, яка є найбільш істотним параметром рельєфу. Це явище визначає її вливання як головного параметра туге оцінки стану РІІК.

3.В процесі шліфування пластичних металів кругами із ННБ на металевих зв’язках втрата їх ріжучої спроможності відбувається за рахунок налипання продуктів диспергування на поверхню зв'язки з боку передньої поверхні рідучих зерен. Тому максимальне спрасування ріжучого рельєфу відбувається в площині, в якій знаходиться вектор пвидкості різання. Оцінити розвиненість рельєфу в цій площині можливо шляхом комплексного аналізу даних про висоту виступання ріжучих зерен над рівнем зв’язки та міри розвитку адгезійних процесів з боку передньої поверхні. Для цього розроблені способи контролю та керування станом РПК, що дозволяють забезпечити формування раціонального рельєфу в умовах специфічного характеру його зміни

■при шліфуванні пластичних металів, яка виавлясться в анізотропії різогчоі спроможності РПК. ■

4. На Еідміну еід процесів глибинного та багатопрохідного шліфування, що керуються електролітично, стійкість яких побудована на стабілізації раціонального стану РПК, на ряді технологічних операцій заточки інструменту відбувається переважаюча випадкова дискретна зміна одного ¡з параметрів обробки. Основним практичним результатом роботи е розробка алгоритма раціонального керування РПК в умовах випадкової дискретної зміни збуджуючого впливу з метою мінімізації сумарного питомого видатку шліфувального круга при заданій продуктивності та програмі обробки.

5. При формуванні ріжучого лева стального інструменту з кутами загострення, що менші за 30° в процесі його заточки з’являється задирка, яка визначає величину радіуса закруглення ріжучої кромки та, в чималій мірі, працевдати їсть заточеного інструменту.

6. При заточці та експлуатації ріжучого лезового інструменту,

зокрема ножів паперорізальних машин, е актуальною поточна оцінка стану ріжучого леза для прийняття рішення про закінчення процесу заточки або примусову заміну інструмек- для уникнення його підвищеного спрацювання та появи браковано’, продукції. Для вирішення цієї технологічної задачі розроблено механізм контролю ріжучої спроможності лезового інструменту в процесі його експлуатації, що дозволяє здійснити оцінку стану рішучого лева та вчасну примусову заміну інструменту. -

7. Розроблені науково обгрунтовані рекомендації по застосуванню технологічного процесу заточки багатолезового вбірного інструменту із сталі Р6М5 та біметалевих паперорізальних ножів і8 сталей 9Ж та

10. Запропоновані технічні рішення по реалізації створеного процесу захищені авторськими свідоцтвами та патентами Російської Федерації.

8. Розроблена стежуча система керування станом РШ, пр дозволяє здійснювати раціональне керування в умовах випадкової зміни параметра режиму шліфування.

гозроблені практичні рекомендації дозволили забезпечити пов-•-у аміну абразизкої обробки інетрументальних сталей кругами із ННБ високої економічності процесу, ар обумовлена низьким :;лрхдоанн.чм шліфувальних круг і е. . Результати дослідження запроваджені на ряді підприємств поліграфи о економічним ефектом понад 300 тисяч карбованців в цінах до 1990 року.

Основні положення дисертації опубліковані в працях:

1. Алексеенко Д М., Залога В А. Электроэльборовое шлифование быстрорежущих сталей с электрохимической правкой кру^ // Вестн. Улрьков. политехн. ин-та. Машиностроение. - Харьков: Виша школа,

: г И218. - Вып. 15. - С. 54-57. '

2. Алексеенко Д. М. , Залога В. А. Влияние величины припуска на износ эльборсЕЫХ кругов .-при глубинном электролитическом шлифовании с дополнительным ЕогдейстЕием на рабочую поверхность крута // Новые ’верхтвердые материалы и прогрессивные технологии их применения: Тез. докл. Всесоюзной конференции Киев/Канев/: ИСМ, 1985. - С. 142-144.

■ 3. Алексеенко Д. М., Дудукаленко В. В. Оптимизация износа кругов

.із СТМ при глубинном электрохимическом шлифовании // Электрохимическая размерная обработка деталей машин: Тез. докл. Четвертой Все-

союзной научно-технической конференции.- Тула, 1986, с.257-268.

4. Алексеенко Д. М. Управление рельефом рабочей поверхности круга при глубинном шлифоЕании // Интенсификация технологических процессов механической обработки: Тез. докл. Всесоюзной конференции.

- Ленинград, 1986, с. 83-84.

5. Алексеенко Д. Ы., Залога Е А., Яковлев В. А. О некоторых особенностях эльборного.шлифования инструментальных сталей // Оптимизация условий эксплуатации и выбора характеристик абразивного инструмента в машиностроении: Тез. докл. Всесоюзного научно-техничес- -кого семинара "Оптимшлифабрааив-88". - Ленинград, 1988, с. 97-98.

6. Алексеенко Д. М. Эффективность применения кругов из эльбора

при заточке бумагорезальных ножей // Оптимальное обновление и использование заводского парка оборудования: Тез. докл. Региональной

научно-практической конференции. - Орджоникидзе, 1989, с. 66-67.

7. А. С. N1589504(CCCP) В 24 В 3/36. Способ заточки режущего инструмента /Алексеенко Д. М. и Петренко В. Н. - Публикации не подлежит.

8. А. С. N 1673400(СССР) В 24 В 3/36. Способ заточки режущих лезвий / Алексеенко Д. М. и Лаврентович Ю. М. - Опубл. в Б. И. , 1991, N32.

9. А. С. N 1685689(СССР) В 24 В 3/34. Способ заточки режущего

инструмента /Алексеенко Д. U., Петренко К Н. , Дуио Г. а - Опубл. в Б. И. ,1991, N39. •

10. А. С. N 1699095(СССР) В 24 В 3/36. Способ ваточки режущего

инструмента /Алексеенко Д. М. - Публикации не подлежит. '

11. А. С. N1705783! СССР) В 23 С 3/00. Способ торцевого фрезерова-

ния /Залога В. А. .Петренко В. Н. , Алексеенко Д. М. .Петрошак И. В. -Опубл. в Б.Й., 1992, N3. ’

\г. Патент N 1826374 (РФ) В 24 В Х>. Способ контроля иеху-щей способности плифовальнога крута Алексеенко Д. М., Петренко В. Н. , Куно Г. Е , Пыжов И. Е - Публикации не подлежит. .

13. А. С. N 1733968 G 01 N 3/58. Способ определения остроты

лезвия / Алексеенко Д. М. , Кузнецов A.R Опубл. в. В. И., 1992, N18.

14. Патент N 1792022 (РФ) В 23 Н 5/06. Способ контрыя режущей •

способности и правки шлифовального алмазного круга на металлической связке / Алексеенко Д. М. - Публикации не подлежит. •

15. Патент N 1816655 (РФ) В 24 В 3/3S. Способ ваточки режущего

. * _

лезвия / Алексеенко Д. М. - Опубл. в Б. И., 1993, .

16. Швец С. Е .Залога RA., Парфененко С.Г. , Алексеенко Д. М. Электроалмазная заточка ножей полиграфических машин. - Информационный ЛИСТОК N85-27, ХПНГИ, 1985, С.4.

А п и ^ • fl ч сг

. п П 4. - - LJ. d

Длекс- •»•::•> Д.обеспечение устойчивости процесса шлифования инструментальных сталей путем активации ре;*ун.ей поверхности кругов из сверхтвердых нитридов бора

Диссертация на" соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 03.01 - процессы механической и физико-технической обработки, металлорежущие станки и инструмент. Харьковский государственный политехнический университет, Харьков, 1935.

Сасплается алгоритм поиска условий оптимального упрз_ нил процессом цдп-^свакпя в условиях случайного дискретного изменения параыет-■.'■г: оэжнма обработки. Осуществлено промышленное Енедрекиг разраоо-IV-’:-’: Iіго метода обработки. Опубликовано; 7 научных раост и 10 ■ '' торс кіїх. свидетельств КЗ. ЯЗ О С) рс т в ния. *

гОііОВ і СЛОВсїІ

шліфування, надтверді матеріали, олтишзація, керування, рельєф.

■ SUMMARY

Airtiseenko D. М. Providing stability of the process of grinding instrumental - steels - by activating the cutting surface of the grinding wheels made of superhard boron nitride.

Dissertation for the degree' of Kandidat of Technical Sciences, speciality: 05.03.01 - processes of machining and physicotechnical

treatment, metal-cutting machines and tools, Kharkov Politechnical University, Kharkov, 1995.

An algorithm of choosing optimal control conditions for the grinding process with random discrete variations in the parameters of machining conditions is to be defended. The method described has-been introduced into production practice: Publications: 7 scietific^ papers, IQ patents.

Сумы, Ризоцєнтр СГУ, 3.331, т.100, 1995 r-