автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эффективности шлифования магнитно-твердых материалов за счет использования схем глубинной обработки и высокопроизводительных абразивных кругов

московский ордена трпдшнн'о красного ;шпйкни

стп!!кои!!П'!'!!ш!Ш!!!шй И!!СТИТ!!Т

О

На нрапах рукописи

КЙЙКЛРОВ Тузем Сосович

НЛН 621.923.04.012.5:681.3.068(043.3)

повииение эффективности 1пиф0вш1ия нпгнитно-твердых материалов за счет использования схемы глубинной обработки и высокопроизводительных абразивных кругов.

Специальность 05.03.01. - Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

Автореферат

диссертации на соискание учено? «■■">"»»» кандидата технических на1

Москва - 1992

Райота выполнен«"! » Носконскон орден.) Трццопиго Красного Знамени стаикоипстрцыеиталыши институте.

Научный руттодитель

заслуженный деятель пауки и техники Р.Ф. доктор технических наук профессор СТАРКОВ В.К.

Официальные оппоненты

доктор технических наук профессор РНКШ10В Н.С.

кандидат технических наук ХРНЛЬКОВ В.А.

Ведущее предприятие

Государственное Предприятие "Спецмагнит"

Защита диссертации состоится "t-f^JfL^J'Jl^L-. 1992 г. 1СЗ О '

в ¿>:__часов на заседании специализированного Совета И 063.42.

в Московском станкоинструментальном институте по адресу: 101472, ГСП, Носква К-55, Вадковский пер., д. За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского станкоинструиептального института. ^ ,

Автореферат разослан 1992 г.

Учений секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

В.П. ПОЛЯКОВ

Л- ГГГГ7-'-I-

ОЩПЯ-ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. В современном приборостроении и мами-пстрпеиии иирокое распространение получили магнитно - твердые атериалы, которые является одним из элементов магнитоэлектри-еских мамин, аппаратов, приборов, медицинских и бытовых стройств и т.д.

Магнитно - твердые материалы изготавливаются литьем и прес-ованием. Основным процессом формирования окончательных размеров Оормы деталей является механическая обработка и прежде всего лифование. В отдельных случаях используется электрохимические электрофизические методы. Несмотря на ряд очевидных преиму-;еств (высокая производительность, относительно низкая себестои-ость и др.), механическая обработка однако, вызывает серъезные атрцднения при изготовлении деталей из магнитно - твердых мате-иалов. Применяемая в настоящее время маятниковая схема млифова-1ия с использованием абразивных, алмазных и зльборовых кругов опрововдается больиим процентом брака в виде сколов, трещин и [риюгов на обработанной поверхности. При этом наблпдается зна-[ителышй расход абразивного, алмазного и эльборового инструмента [з-за интенсивного изнаиивания ре«ущих зерен.

Учитывая, что стоимость алмазов и эльбора за последнее вре-[я выросла более чем в 100 раз проблема усцгубляется и резким уверением себестоимости обработки.

Иагнитно - твердые материалы является необходимым элементом ,ля многих отраслей промнмлености, которые не имеют для себя ана-югов и в этой связи их потребление постоянно возрастает. С дру-ой стороны применяемые в настоящее время методы и схемы обработ-;и деталей из магнитно - твердых материалов практически исчерпали вой резервы, как с точки зрения производительности, так и ка-

чества обработки.

Прогрессивной схемой обработки является глубинное илифов; иие, которое позволяет заменить процессы фрезерования, протяп вания и другие методы лезвийной обработки, обеспечивая высока производительность и снихая расход остродефицитных материалов используемых при изготовлении режуцего инструмента. Этот проц( достаточно хорово изучен и внедрен при обработке деталей из Кс ропрочных никелевых, твердых металлокерамических сплавов и керамических материалов. Сведений о глубинном шлифовании магнить твердых материалов в литературе не приводится. Поэтому работа, связанная с освоением процесса глубинного илифования примем тельно к обработке магнитно - твердых материалов, являете актуальной. Диссертационные исследования выполнялись в соответ вии с научно - технической программой Академии Технологических Наук Российской Федерации (темал^Э), а также в соответствии с ном научно - технических работ Носстанкина.

(¡ель работы. Повышение производительности илифования магн но - твердых материалов за счет использования схемы глубин» обработки и высокопроизводительных абразивных кругов.

Методика исследований. Теоретические исследования базируя на основных положениях теории резания материалов, в частности теории илифования и математической статистики. Эксперементальн исследования проводились в лабороторных и производственных уел виях при плоском илифовании с измерением составляющих.,силы рез. ния, объемного износа илифовального круга, шероховатости обра1 танной поверхности,характеристик рельефа рабочей поверхност! инструмента и др., с помоцьв стандартных средств измерения.

В качестве обрабатываемого материала использовались; спе-ченый магнитно - твердый материал системы Ий-Ре-В, КС-25, КС-З/ литые магнитно - твердые материалы ВНДК. ШДКБА, ВНДК35Т5, ИНДЕ1

дефэрнирыеине магнитно - твердые натеркал» 25Х15КЙ, ЗЭХ23КЙ.

Статистический анализ полдченнах резцльтатос проводился при помощи специальоГ. программа .чиогзфакторнсго корреллцгашго и регрессионного анализа, реализованной на MS DOS IBM PS.

Нацчьая новизна работа состоит з:

- установлении принципиальной вознохиости использования схемы глдбиниого илисшания дла погашения производительности и качества обработки магнитно - твэрдшг материалов;

- выявлении характера влияния параметров внсокопористих

j

клифовальных крагов и ренина обработки на выходные характеристики глубинного ялиоования магнитно - твердых материалов:

- математических моделях свази некду входным и Еькадныыи параметрами процесса глубинного нлкфований магнитно - таердих материалов.

Практически ценность ииевт разработанше и экспереиэнталь-но проверенные:

- рецептара внсоколористих абразивных кругов повинениой производительности для обработки магнитно - твердых, материалов;

- рекомендации по глубинному вли^ованьп магнитно -• твердых материалов с использование* специальных высокопорчстих крцгов.

Реализация паботч. Применение глубинной схеаы вяифованна с использованием внсоиопористых абразивных кругов позволило сц-цественно повысить производительность обработки деталей вентель-ннх электродвигателей, а такзе повысить производительность обработки призматических магнитов.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на: . восьмой Не*дународной конференции по ялифовании, абразивным кистрдмгнтаа и материалам "йнтерграйд -3!". г.Ленинград. 1391г.: Ыекддкароднои научно - техническом семинаре "Проблекы резания материалов в современных технологических прлцессах". "йнтерпарт- -

нер - 91". г.йлцдта, 1991г.; Сеаинаре "Оинипшс нетоды обработки деталей". г.Кхевск, 1991г.: Есесоизном научно - техническая семинаре "Наукоенние технологии размерной обработки в производстве даталей кавин". г. -Звенигород, 1332г.

Публикации. По теые диссертационной работы опубликована 4 статьи.

Обгеи работы. Диссертационная работа состоит кз введения, пяти глав, обцих выводов, списка литературу /115 наименований/, прйльхеаий. содержит /Об страниц капинописного текста,рисунка, '¿¿} таблиц.

с одер ши гавота.

Во введении обосновывается актуальность работы, дается ее об^ая характеристика, показана ее направленность и надчиад новизна.

В первой главе рассматриваются особенности, применяемые методы. а такге пути повывения эффективности обработки магнитно -твердых материалов.

йаятникозое нлкфозание иагнитно - твердых материалов с при-кснениек абразивннх врагов на керанической и бакелитовой связках является наиболее распрастранненыа иетодок обработки. Однако этот ветод обработки малопроизводителен и сопрововдается больвим процентов брака. Применение инструментов из алмаза н эяъбора повивает производительность обработки в 1,2 - 1,5 раза н рдчвает качество поверхности ко сравнение с абразивными крагами. Однако при этом расход алпазod и эяьбора достаточно внсок, что сачест-векно повивает себестоимость обработки.

Электрохимический и электрофизический нетоды обработки поз-волявт так*е повысить производительность в 1,4 - 1.8 разе по

сравнении с абразивными кругами. При этом качество обработанной поверхности остается невысоким, в силу чего они ногут приценяться только для предварительной обработки. При этом навидается боль-вой расход электродов что (¡дорожает этот процесс.

Применение лезвийной обработки инструнентом. оснащенных пластинками из твердого сплава и точение с исскуственлны подогревом заготовок связан с высокими температурами, порядка 850^-950" С, до которнх нагревзпт обрабатываемые заготовки. Это приводит к снижении магнитных свойств материала, так как при температурах 575600° С у магнитно - твердых материалов происходит необратимые фазово - структурные превращения. Точение при нормальных температурах практически невозможен, так как происходит выкразиванаг частиц магнита на входе и выходе инструмента. При этой стойкость резцов крайне низкая и требует постоянной переточки.

Вместе с теы известна другая, более прогрессивная схема обработки - глубинное ялифовашге.

Глубинное влифованке представляет собой кинематически новый метод вляфования с больной глубинной резания и малой тфодольной подачей детали. Припуск металла, удоляеинй при глубинъоы алифо-ванна за один, два прохода мояет составлять несколько ншшшет-рои. а рабочая подача стола 50-400 мы/мин. Глубинное плифование наэло применение при обработке некоторых труднообрабатываемых материалов. Однако сведений о глубинном олифованин магнитно -твердых материалов в литературе не приводится.

На основании вниеизлоявнного была поставлена цель: повышение эффективности влифованиа магнитно - твердых материалов за счет использования схемы глубинной обработки и высокопроизводительных абразивных кругов. Б соответствии с данной целью были поставлены следувчие задачи:

- сравнительный анализ схем маятникового и глубинного али-

Фаванка;

- выбор оптимального состава вясокопориствх кругов для глубинного алкфовакия кагнитно - твгрдах материалов:

- нагначснае оптинадъкык условий глцЗмшого влкфованкя магнитно - твердых катериалаз:

- разработка технологических рекомендаций по обработке магнитно - твердих материалов и их технике - зкснокичаский анализ. .

- производственные кспнтаняя к Енедрение результатов исследований Б Щ)С1ЖЛСШ10ГТЬ,

5л втирой гггве представлены общая „нетодика проведения эксперенектальнкх исследований и дан сравнительный анализ схем кааткнкозого и глуйкннсго слифованиа.

Сравнительный анализ двух схем ндяоования проводился при одинаковой производительности, которая обеспечивалось сочетанием скорости стола и глубины обработки. Реишы одинаковой производительности представлены в таблице 1. Исследовалось влияние минутного съема материала (Км) ка динамическую напряженность процесса, £ , энергоемкость 'Ъ , скорость изнаиивания круга (вкр). его среднеквадратичное отклонение и коэффициент вариации.0.

Ь исследованиях использовался серийный внсокопористый Абразивный круг производства ПО "Ильич", в котором в качестве наполнителя использовался перлит, внсокопористый абразивный круг специальной структуры с 52 содерханяем невыгоравдих наполнителей -полых эдектрокорундовмх мйкросзер. высокопористый абразивный круг с 5'4 содержанием выгоравших наполнителей - фруктовых косточек к

содержанием невигоравдих наполнителей - электрокорундовых микросфер и стандартный абразивный круг без наполнителей.

йсе абразивные круги имели следдщув характеристику: абразивный материал - электрокорунд бглый (24й): зернистость - 16;

Таблица 1.

скорость круга 1 скорость стола Vkp. м/с 1 Uct, м/иин

----------------1----------------

40

1 20 / 0,2

-1------------

10

1 5 / 0,05

-1-----------

глубина вли-фования t, мм

0,02 / 2 0,02 / 2

минутный съем Qa, ми3 /мин,на

398

96

10

1 20 / 0.2

-1-----------

0,005 / 0.5

96

10

1 5 / 0.05 Л___________

0,005 / 0.5

25,2

всрдость - Ы2; структура - 12; связка - К5;

Анализ зксперементальнах данных показал, что энергоемкость процесса при глдбинном ялифовании в 1,3 - 1,6 раза больше, чем при маятниковом. Так при минутном съеме материала 396 мм3/мин.мм энергоемкость процесса при маятниковой схеме илафоваиия достигает 150 Дв/нм3. Однако динамическая напряженность, характерезуащая велечину силн резания приходящая на единицу длинд ддги контакта, значительно ниже при глубинной схеме влифования. При минутном съеме материала 396 мм3/мин.мм динамическая напрявенность при маятниковое схеме достигает 9,6 н/мн, в то время как при глубинном шлифовании всего 1,3 н/мн. Таким образом динамическая напря-«енность при глубинном шлифовании в 7 раз нияе, чем при маятниковом. Зга особенность глдбинного «лифования имеет больмое значение, так как магнитно - твердые материалы относятся к хрупким материалам и болыие силовые воздействия приводят к сколам и трещинам. Высокая динамическая напряженность зоны резания при маятниковой схеме илифования приводит к большому проценту брака,

которая в проинменности достигает 40% от обработанных -деталей.

Необходимо ответить такге. что при маятниковой схеме жлифо-вания характер воздействия силы резания на обрабатываемую поверхность икеет улшй характер, чен при глубинной. Если при глу-блннск шлифовании возникаете а процессе обработки силы резания сначала постепенно увеличиваются по мере врезания абразивного крага в деталь стабилизируется и иыевт постоанндв величину по всей длине обработки детали, а затем при внходе абразивного круга из зека клифования, такне. медленна сннзаются, то при маятниковой схеме клифования, силы резания действцют на обрабатываемая деталь очень хороткое время и силовое воздействие имеет скачкообразный характер, й если учесть, что при маятниковой схеме влкфования припцек снимается за несколько десятков проходов, то обрабатываемая деталь и илифовальный круг испытывают многократные циклические силовые и температурное воздействия. При этом необходимо отметить, что магнитно - твердые материала относятся к материалам обладавшим малой теплопроводностью и аккумулирующих теплоту в тонком поверхностном слое. Поэтому при многократном циклическом нагреве и охлаждении во время маятникового »лилова-ния происходят необратимые формообразования зерен, приводящие а возникновение микронапряхенний переходячих в сколы и. трещины.

Многократность цикла обработки при маятниковой схеме «лифо-вания оказывает негативное влияние такие и на износ круга и стабильность его работы. Так при маятниковой схеме шлифования, которая отличается от глубинной, высокой скорость» стола и малой глубинной резания в условиях внеокой теплонапряменности процесса и многократности цикла нагрева и охлаждения обрабатываемой поверхности. происходит быстрое и сильное засаливание абразивного .круга и адгезионные связи приводят к объемному вырывании зерен и участьов рабочей поверхности круга. Кроме того с увеличением

скорости стола, дла увеличения производительности, характерная каятниковой схеме влифованиа, увеличивается толцнна стружки приходящая на единичное зерно, что способствует увеличению износа абразивного круга.

Так при минутном съеме материала равной 336 кы3/иин.ин при обработке магнитно - твердого материала 0НДК35Т5, скорость изна-«ивания круга при маятниковой схеме илифования составило 70 мк3/мин.мн. При глубинном не илифовании, при той яе производительности скорость изнаииваниа круга составила 30 ым3/мшмш, что в 2,3 раза ниве чем при маятниковой схеме. При этом среднеквадратичное отклонение и коэффициент вариации скорости изнави-вания круга при глубинном влифовании оказалось в 5 -6 раз ки*е, чем при маятниковом.

Таким образом комплексный анализ результатов сравнительного испытания схем глубинного и маятникового влифования показал, что глубинная схема обработки, при влифовании магнитно - твердых материалов, более эффективна, чем маятниковая.

В третьей главе исследовалось влияние параметров структура абразивного круга на его ремуцуп способность при глубинном илифовании.

Изучалось влияние таких параметров как: зернистось абразивного материала (йз). относительное содержание зерна (Из), связки (Уев), полых злектрокорундовых микросфер (Оме), фруктовых косточек (17фк) в объеме круга, на составлявшие силы резания СРу, Рг), скорость изнавивания круга (вкр), коэффициент влифованиа (а) и вероховатость обработанной поверхности (На).

. Параметры структура абразивного круга изучались в следую-чем диапазоне: абразивный материал - электрокорунд белый - 24Й; зернистость - 10...25: относительное содержание связки С7.) -3.0...0.0; относительное содер»ание зерна Ш - 34...42; относи-

тельное содержание наполнителей: фруктовых косточек (.ZY - 0...10; злектрокорундовых кикросфзр Ш - 0...20. Зернистость злектрокорундовых шкросфер - '80. ..120к»к; фруктовых косточек - 400 ккм. Твердость используемых абразивных кругов находилась в диапазоне КЗ - ЧЯ.

Исследования проводились при следивших ревинах нлифованиа: скорость круга икр = 27...30 м/с: скорость стола Uct = 100 мм/мин: глубина резания i = 1 ин.

Анализ полученных результатов проводился при помоги специальной программы иногофакторного корреляционного и регрессионного анализа, реализованной на HS DOS IBM PS. Расчет коэффициентов регрессии производился кетодоц наииеньиих квадратов.

Исходя из анализа величины коэффициентов парной корреляции можно сделать вывод, что наиболее сильное влияние на радиальнуп составлявшую силу Ру и тангенциальную составлявши силу Pz сказывает относительное содержание связки (коэффициент парной корреляции равен 0,683 и 0,595 соответственно), зерна (0,456 и 0,44). Степень их сильного влияния на составлявшие силы резания объясняется тем, что количество связки и зерна в объеме круга определяют его твердость, а такке количество рекудих. зерен на его поверхности. Так увеличение относительного содержания связки с 3,0% до 6.0Z увеличивает радиальнуп составлявшую силы резания с 85н до 230н, а тангенциальную составляйся силы резания с ЗОн до ЗОн. Звеличение же относительного содержания зерна с 34Z до 422 увеличивает Ру со 110н до 230н, a Pz с 35н до 80н.

Увеличение зернистости абразивного круга при постоянных условиях ялифовання снкхапт составлявшие силы резания. Причем влияние зернистости на тангенциалънуп составлявчув силы резания выве. чем на радиальнуп. Так увеличение зернистости высокопористого круга с 10 до 25 сникает тангенциальнув силу в 2 раза.

-11 -

а радиальная силу в 1,6 раза.

Характер влияния порообразувчих наполнителей на составлявшие силя не одинаков. Так введение в состав абразивного круга вигоравцего наполнителя - фруктовых : эсточек,способствует снижения составлявших силы резания Ру и Рг, увеличении скорости изнааивания круга Окр и снижении коэффициента шлифования д. При этом увеличивается вероховатость обработанной поверхности йа.

Введение в качестве порообразувчего наполнителя невнгораа-цих полых электрокорундовых микросфер, приводит к увеличении количества перемычек мегду зернами, а также возрастании числа контактов между зернами, что способствует повывению твердости абразивного круга. В результате этого происходит невольное увеличение радильиой составлявцей силы резания Ру. Однако при этом происходит снижение тангенциальной составлявшей силы резания Рг, Это связано прежде всего с ген, что невыгоравчие в процессе обжига полые элект^окорундовые кикросферн разрушаясь в процессе работа, образувт дополнительные режущие кромки, которые участвует в резании и способствуй? снижения тангенциальной силы. При этом за счет увеличения количества режучих зерен участвувчнх в резании в единицу времени, улучшается вероховатость обработанной поверхности йа, а также снижается скорость иэнлнквания круга Окр и уветачквается коэффициент алифования д.

Таким образом введением в влифовальинй круг различного вида наполнителей для обеспечения пористости можно управлять ревучей способностьв абразивного круга. Использование в качестве наполнителя фруктовых косточек, например, снижает силу резанкя и следовательно динамическув напряженность зонн резания, е введение в качестве наполнителя электрокорундовнх мнкросфер. снижает интенсивность изнашивания круга и повышает коэффициент шлифования.

На основании полученных зксперекентальннх данных были построены обобщенные статистические модели зависимости составлявших силы резания, скорости изнааивания круга, коэффициента влифования и вероховатости обработанной поверхности от параметров структуры абразивного круга: радиальная составлявшая силы резания:

1пРу =-4,73-0,281пйз-2,501пиз+1,421писв+0,0051пмс-0,0561пифк (3.1) тангенциальная составляющая силы резания:

1пРг =-6.47-0.521пйз+2,961п«з+1.631писв-0.0261пимс-0,0471пУфк (3.2) скорость изнааивания круга:

1п0кр =12,39+0.761пйз-2,451пиз-2,31п0св-0.0051пиис+0,0651пифк СЗ.З) коэффициент влифования:

=-6,42-0.741пЙз+2,631пиз+2,331пУсв-С,0031пимс-0.041пифк (3,4) ■ерохоьатость обработанной поверхности:

НШа =-2,43+0,501пЙз-0.351пиз40,461писв-0,0251пимс-0,0641пифк (3.5) В четвертой главе исследовалось влияние параметров рекима влифования на составлявшие силы резания, энергоемкость процесса влифования, скорость изнавивания круга, минутный съем материала, коэффициент влифования и иероховатость обработанной поверхности.

На основании данннх полученных в предыдущей главе была выбрана следувщая характеристика влифовалмшго круга: абразивный материал - электрокорунд белый - 24Й; зернистость - 10; твердость-ВЙ2; структура - 12; связка - К5;

Исследования проводились в следующих диапазонах режима влифования: скорость круга Окр = 10...35 м/с; скорость стола Ист = 50...400 мм/мин; глубина резания I = 0,5...4 мы.

Анализ полученных результатов проводился при помочи программа многофакторного анализа аналогично анализу данных параметров структуры круга.

Исходя из анализа величин коэффициентов парной корреляции

менду составлявшими силы резания и режимами влифования, можно сделать вывод о том, что сильное влияние на составлявшие силы резания Ру и Рг оказываят скорость стола Цст (0,521 для Ру и 0,55 для Рг> и глубина резания I (0,683 дм Ру и 0,539 для Рг). Это объясняется тем, что с ростом скорости стола Зет увеличивается толщина стружки снимаемая единичным зерном, а значит и сила действующая на единичное зерно растет. Вслздгтвии этого увеличивается и суммарная сила резания. Глубина же резания пропорцианальна квадрату длины дуги контакта, вследствии чего с его увеличением, увеличивается и длина дуги контакта, а значит и увеличивается количество режущих зерен участвующих одновременно в резании, в результате чего происходит увеличение составляющих силы резания. Так увеличение скорости стола с 50 мм/мин до 400 нм/мин и глубины резания с 0,5 мм до 4 ям (в 8 раз) приводит к увеличении составляищих силы резания более чем в 4 раза.

С увеличением скорости круга Окр происходит снижение составляющих силы резания. Коэффициенты парной корреляции для составлявших силы резания Ру и Рг равны соответственно -0,138 и -0,258. Причем наиболее сильное влияние скорость круга оказывает на тангенциальную составлявщув силы резания. Так увеличение скорости круга с 10 м/с до 35 м/с снижает тангенмлальнув составлявщув силы резания в 1,7 раза, а радиальнув составляпщув силы резания в 1,4 раза. Это объясняется прежде всего снижением толщины стружки снимаемой единичным зерном, а значит и снижением суммарной силы резания.

Однако с ростом скорости круга наблюдается увеличение энергоемкости процесса. Увеличение же скорости стола ч глубины резания снижавт энергоемкость процесса влифования.

Увеличение скорости круга благоприятно влияет на скорость изнашивания круга. При увеличении скорости круга происходит посте-

пенное и равномерное снижение скорости изкавивания круга. При увеличении скорости круга с 10 м/с до 35 м/с скорость изнаиива-ния круга снижается с 60 км*/ мин.мм до 40 мм*/мин.мм. В целом увеличение скорости круга благоприятно сказывается на процесс шлифования. Снижение составлявших силы резания ведет к снижении отника-шпинделя станка от детали, а уменьшение скорости изнаиивания круга к увеличении минутного съема материала и увеличению коэффициента шлифования. Кроме этого с увеличением скорости круга улучшается аероховатость обработанной поверхности.

Наиболее сильное влияние на скорость изнашивания круга оказывает скорость стола (коэффициент короеляции равен 0,945). Увеличение глубины резания приводит к небольшому росту скорости изнашивания круга.

С увеличением скорости стола и глубины резания происходит увеличение шероховатости обработанной поверхности.

На оснавании полученных зкепереаентальных данных были построены обобщенные статистические модели зависимости составлявших силы резания, энергоемкости процесса, скорости изнашивания круга, коэффициента влифования, шероховатости обработанной поверхности, от параметров режиме шлифования: радиальная составляемая силы резания:

1пРу = 3,72 - 0,4г1пикр + 0,551п1»ст + 0,671пЬ (4.1)

тангенциальная составлявца? силы резания: ЛпРг = 3,11 - 0.511п«кр + 0,51п1кт + 0,53М (4.2)

энергоемкость процесса:

1п1= 5,В4 ч 0,5?1пикр - 0,461 аист - 0.34Ы (4.3)

скорость изнашивания круга:

1п0кр = -0.95 - 0,431п1)кр + 1.331пист + 0,321пЪ (4.4)

коэффициент шлифования:

1пч = 0,9 ч 0,451пикр - 0.331п«ст + 0.68Ш (4.5)

- 15 -

«сроховатостъ обработанной поверхности: 1пНа = 0.39 - 0.471пЦкр + 0.151пУст + 0,131^ (4.6)

Пятая глава содергит результаты производственных испытаний и их технико - экономический анализ.

В результате проведенных лабораторных исследований я производственных испытаний, произведен научно - обоснованный выбор оптимальных технологических условий глубинного ллифоаанкя магнитно - твердых материалов различных нарок, зысокопористыми кругами. Разработанные рекомендации были проверены и скоректированы в производственных условиях при обработке различных деталей из магнитно - твердых материалов.

В настоящее время, например, при обработке деталей Бентиль-ных электродвигателей из спеченного магнитно - твердого материала системы Нй-Ре-В. применяется операция плоского маятннкого сли-фования. Обработка ведется как правило абразивными кругами из злгктрокоруда белого, эерннстостьв 16...40. твердостьп ИЗ...СН1, с нормальными номерами структур (5...?). Также применяется круги нз алмаза и зльбора. Ялифованне осуществляется на следувцих режимах: скорость круга икр = 30...33 м/с: скорость стола ист = 20,..24 м/мин; поперечная подача 5поп = 2.5...3 мм/ход, глубина влифованнд 1 = 0,02...О,04 мм. Недостатком данной схеми обработки является низкая производительность н наличие больаого процента брака в виде сколов, трецнн и призогов на обработанной поверхности, а также бояьжой расход алмаза и эльбора, удельный расход которых достигает 30 нг/г. При зтом также имеет иесто трудности в получении точного профиля детали, пз-за больного числа переходов при формировании готовой детали.

Предлошшая в работе схема глубинного ялифовапия с использованием високопористих кругов позволяет обрабатывать даннув деталь, по профиле с трех сторон, за один проход и избежать всех

-16 -

негативных явлений указанных выве.

В результате применения схема глубинного профильного влифо-еания и внсокопористых абразивных кругов, разработанных в Нос-станкине, удалось обеспечить значимое повывение производительности (до 16 раз) и снижение себестоимости (в 5 раз) по сравнения с суцествуппей технологией.

В результате проведенных исследований и производственных испытаний разработаны рекомендация по глубнннолу влкфовани» деталей из магнитно - твердых материалов. Рекомендуемая характеристика васокопорнстого круга: абразивный материал - здектро-«орунд белый - 24й; зернистость - 10; твердость - ВН2; структура - 12: связка К5. Няифование всех ыарок кагнятно -твердых материалов производилось при икр = 27...30 м/с, Остальные реяиик ■лифованкя для различных марок магнитно - твердых материалов были следующие:

1. Материалы иапштно - тиердне спеченные:

1.1. Нй-Ге-В;

Скорость стола Уст = 180...210 ми/шш; Глубина резаниа I = 1,8.,.2,2 ей;

1.2. КС-25, КС-37;

скорость стола Ист = 370...ЗЭО ма/ман; Глубина резаниа I = 3,8...4.2 ми;

2. Материалы нагнитно - твердые, литые: ВНДК, ЕНДКБЙ, ЮНДК35Т5. ВНЛКТ8;

скорость стола Ист = 270...290 ми/иин; глубина резания I = 2,8...3,2 мм;

3. Материалы деформируемые, магнитно - твврдне: 25Х15Ка, 30Х23КП; скорость стола Уст = 360...420 мм/мин;

глубина резания I - 3,8...4,2 ни; Акты производственных испытаний и внедрения представлены в прило-

. - 17 -женин к диссертационной работе.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. В диссертации репена научно - техническая проблема поаше-ьие эффективности влифования магнитно - тверднх материалов, за счет использования схеан глубинной обработки и высокопроизводительных абразивных кругов, которая имеет важное народно - хозяйственное значение.

2. Комплексный анализ результатов сравнительного испытания схем глубинного и иаятникового алифования магнитно - тверднх материалов показал, что глубинная схема обработьи технологически более эффективна, чем маятниковая.

3. Установление, что одним из преимуществ глубинного илифо-вания является пониженная динамическая напряженность зоны резания ( более чен в 7раз) и скорость изнаиивания круга (в 2,3 раза). При этом стабильность его работа, оценнваеыая через среднеквадратичное отклонение и коэффициент, вариации величина износа влкфо-валыюг'6 круга, существенно выве.

4. На основании полученных эксперекентальннх данных и их математического моделирования установлены степень н характер влияния параметров структуры шлифовального круга на его реауцуа способность при глубинном плифоваиия магнитно - твердшг, аатериалов. Корреляционный анализ показал, *по паиболее сильное влияние па составлявшие силы резания и скорость изнавнватгая круга оказывает относительное содерЕание сзязк» и зерна в объене круга.

5. Увеличение зернистости абразивного 1фуга при. постоянных условиях влифования снияавт сос^авлявщие сила резания п упеличи-ваат скорость изнайнвания круга. Прп этой ухудаается{ вероховатость обработанной поверхности.,

В. Исследования показали.' что вводиные в состав елнфоваль-

ного круга порообразуЕг;ие наполнители - ©руктовне косточки и электрокорундовые кикрососрн. неодинаково влияет на процесс «ликования. Использование в качестве наполнителей фруктовых косточек, например, сникает силу резания и динаническуи напрягенность зоны обработки, а введение в качестве наполнителей злектрокорун-довых ыикросфер сниаает интенсивность изнавивания круга и повывает коэффициент влизования. Таким образом введением в влифоваль-кый круг различного вида наполнителей для обеспечения повыиення пористости иохно управлять ревучей ырсобностьв инструмента.

7. Установлена степень и характер влияния ревимов влифования на выгодные характеристики процесса п.збинного илифования магнитно - твердых материалов. Так, с увеличением скорости круга с 10 м/с до 35 м/с укеньааптса: силы резания в 1,3-1,6 раза, скорость изнавивания круга в 1,5 раза, несколько увеличивается минутный съеи материала, увеличивается коэффициент илифозания в 1,6 раза н ул^чяается вероховатость обработанной поверхности.

8. Увеличение скорости стола с 50 км/мин до 400 мм/мин и глубины резанна с 0,5 ми до 4 ми (в 8 раз) приводит к увеличении составлявших силы резания более чел в 4 раза, существенному увеличения скорости изнавивания круга и снигенив коэффициента влн-Фованиз. При этом вероховатость обработанной поверхности увелич«-вается.

Э. В результате проведенных исследований и производственных испытаний разработаны рекомендации по глубинному влифованив деталей из различных магнитно - твердых материалов с учетом их обрабатываемости. Использование разработанных высоконористих кругов, а тагсле рскоаендованках ренинов глубишшго елнфооаииа, позволили тзвасить производительность обрабики магнитно - твердых материалов до 1П раз и снизить себестоимость в 5 раз, за счет исключения дорогостояких алмазных н эльборопых инструментов.

Печатные работы по диссертации.

1. Старков В.К.. Пуцов П.Ф., Балкаров Т.С. Высокопроизводительное шлифование магнитно - твердых материалов.// 8-ая Международная конференция по шлифовании, абразивным инструментам и материалом " Интсрграйд-91". г. Ленинград. 1991г., с. 145-151;

2. Старков В.К., Балкаров Т.С., Зубков А.Б. Сравнительный анализ обработки резанием лезвийным и абразивным инструментом. Проблемы резания материалов в современных технологических процессах. Международный научно - технический семинар "Интерпарт-нер-91". г.Алцита. 1991г., с. 116-119.

3. Зубков А.Б., Балкаров Т.С. Исследование обрабатываемости методом глубинного шлифования жаропрочных и магнитных сплавов высокопористым абразивным инструментом специальной структуры. Финишные методы обработки деталей.: Тезисы докладов, г. Ижевск. 1991г., с. 14-21.

4. Старков В.И., Зубков А.Б., Балкаров Т.С. Высокопроизводительный инструмент для шлифования жаропрочных и магнитных сплавов.// Наукоемкие технологии размерной обработки в производстве деталей машин.; Тезисы докладов, г. Звенигород. 1992г., 22 с.