автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение производительности обработки подшипниковых сталей высокопористыми кругами закрытой структуры

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РС«СР ПО ДШЫ НАУКИ И ШШЙ ШКОЛЫ МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАШШИ СТА®ОШЛРУЦВГГАЛЫ!УЙ ИШЛ

На. правах рукописи

РОМАИЕШ Аудрвй Михайлович

УД( 621.922.025

ЛОВШШЕ ПРОЛЗВОДИТЕЛЫЮСТИ ОБРАЮШ! ГОДШ1ШЙК0ШХ СТАИЙ ВЫСОКОПОРИСТШИ КРУГАМ ЗАКРЫТОЙ СТРУКТУРЫ

Спвдааяьиоотк 08.03,01. - Цроцгоеы мэхаилчадмй и ^явяао-гюгапьзкоЯ обработки, ст.исга » мвтдемент

АШСРЕЗБРАТ

дйсосэтМуШ на ооггетгакио ученей отввзни кандидата г«кичвсаизс наук

НОСШ 1991

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени станкоинструментальном институте

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор В.К.Старков

Официальные опоненты

доктор технических наук, профессор Н.С.Рыкунов кандидат технических наук, В.К.Ермолаев

Ведуадво предприятие'

- АЛЗ-20 г. Курск

Занята диссертации состоится " 1992 г.

б /^часов на заседании специализированного совета К 062.42.05 в Московском станкоинструментальном институте по адресу 101 472, ГСП, Москва, К-55, Вадковский пер., д.За

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского станкокнструкектаяьного института

Вап огзив по данной работе, заверенный печатью просим (мрев 1 ять по указанному адресу

Автореферат разослан " ¿у?¿¿-.^,(>1992 года

Ученый секретарь спедаапязяроваттого совета к.т.н., доцент

Ю.П, Поляков

Общая характеристика работы.

Актуальность дроблены. Шлифование является одним из наиболее »аспространенных методов чистовой обработки различных деталей. ?ак в подшипниковой промышленности шлифование является основным (идом обработки и составляет свыше трудоемкости изготовления.

Одним из наиболее перспективных направлений повышения производительности обработки шлифованием является увеличение скорости зезания до 80 м/с. В ряде случаев с увеличением скорости резания фоизводительность обработки возрастает в 1,5-2 раза при сохране-яш требуемых параметров качества и точности обработки. Однако ; увеличением скорости резания' возрастает опасность разрушения сруга под действием тангенциальных растягивающих напряжений, а гак же возрастает вероятность появления прижогов.

В настоящее время доказано, что значительного снижения вероят-10стя появления прижогов, увеличения производительности обработ-си можно достигнуть благодаря рациональному выбору характеристики шструмента, повышению его качества и совершенствованию техноло- . ^ии изготовления абразивного инструмента. •

Известно, что наиболее значительного снижения теплонапряжан-«зсти процесса шлифования можно достичь путем применения высоко-юристого абразивного инструменте. Однако выпускаемый в нестояще время промышленностью выеокопорисгый инструмент обладает низ-сими физико- механическими свойствами, что не позволяет его ис-юльзоЕать при работе на скоростях свыше 50 м/с. В связи с этим 1вдача разработки высокопористого инструмента с необходимыми фи-(ико-механическими свойствами и высокой режущей способностью яв-[яется актуальной.

Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение »ффективности шлифования подшипниковых сталей путем применения ¡ысокопористых шлифовальных кругов закрытой структуры на высоких :коростях резания.

Для достижения данной цели были выявлены характер и степень 1лияния компонентов рецептури круга на его физико-механические ¡войства ( прочность на растяжение,прочность на сжатие, прочность ш изгиб, ударная вязкость, твердоеть круга ) и режущую споооб-

ность, что позволило изготавливать абразивный инструмент с заданными свойствами.

Методика исследований. Теоретические исследования базируются на основных потожениях теории резания материалов, в частности теории шлифования, статистической теории прочности и математической статистики. Экспериментальные исследования проводились в ла~. бораторньгх условиях с использованием современной контрольно- измерите пьной аппаратуры.

Научная новизна работы работы состоит в : ' .

- выявлении степени влияния компонентов рецептуры шлифовального круга на его физико-механические свойства (прочность, ударную вязкость, твердость ) и режущую способность.

- обобщенных статистических моделях зависимости физико-механических свойств и его режущей способности от обгемного содержания зерна, связки, различных наполнителей.

Практическую ценность имеют разработанные и экспериментально проверенные:

- рецептуры высокопористых абразивных кругов закрытой структуры повышенной производительности,

- рекомендации по использованию высокопористого инструмента закрытой структуры, при внутреннем шлифовании колеи подтчпнихов.

Реализация работы. Разработанные рецептуры высокопористого инструмента закрытой структуры внедрены на Московском абразивном заводе, что позволило снизить процент брака при изготовлении высокопористого инструмента и изготавливать шлифовальные круги с высокими физико-механические свойствами.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на межрегиональной научно-технической конференции " Автоматизация и м&ханиэашя в машиностроении Кемерово, 1988 г.

Публикации. По томе диссертациенной работы опубликованы 2 печатные работы.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти' пав, общих выводов, списка литературы / 134 <аименования /, приложений, содержит 96 страниц машинописного текста, 22 рисунка, 26 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работЫ , дается ее общая характеристика, показана ее направленность и научная новизна.

В первой главе показано,что одним из наиболее перспективных напрвпений повышения производительности обработки шлифованием является увеличение скорости резания до ¿0 м/с. Однако для наиболее полной реализации приемущесгв высокоскоростного шлифования необходимо использовать абразивный инструмент, обладающий необходимыми физико-механическими свойствами и высокой режущей способностью.

Повышение физико-механических свойств круга в настоящее время достигается путем использования боросодержащей связки К43. Однако связка К43 не получила широкого распространения из-за низких технологических свойств.

Повышение режущей способности шлифовального круга можно достичь за счет повышения прочности абразивных зерен, улучшения условий микроэатачивания путем их легирования, химико-термической обработки, покрытия и оеализирования. Повышение физико-механических свойств абразивных зерен способствует увеличению стойкости абразивного инструмента за счёт снижения адг&зионнв-усгалостного износа. Для снижения теплонапряженности процесса, повышения качества обработки необходимо совершенствовать строение, конструкцию круга. С этой целью ыокно использовать композиционные круги, круги с прерывистой поверхностью, импрегни-рованные круги.

Наиболее перспективным является использование высокопористых шлифовальных кругов. Высохопорисгые круги обладах>т хорошей самозатачиваемостью и меньшей засаливемостыо по сравнению с обычным инструментом. Использование высокопористых кругов позволя -вт либо, ужесточая релями резания повысить производительность обработки на 30-40!?, либо, оставляя рекиш неизменными, улучшить качество обработанной поверхности за счет снижения количестве -. остаточного аустенита й величины растягивающих напряжений. Однако используемый внастояцэе время высокопористый абразивный,, инструмент обладает низкой прочностью н высокой степенью неоднородности строения. Поэтому такой инструмент не может быть использован при работе на высоких скоростях лазания. Применяемая

в абразивной промышленности технология изготовления высокопористого инструмента испльзует метод выгорающих добавок, который не может обеспечить изготовление высокопористого инструмента высокого качества.

В Мосстанкине разработана технология изготовления высокопористого инструмента методом введения невыгорапцего полого наполнителя. Изготовленный таким методом инструмент отличается высоким качеством. Использование данного инструмента при обработке быстрорежущих сталей снизило теплонапряженность процесса в 1,5 раза, стойкость повысилась в 2 раза. Однако свойства таких кругов г настоящее время изучены недостаточно.

На «окавании вышеизложенного была поставлена «ель повышения эффективности шлифования подшипниковых сталей путем применения высокопористых шлифовальных кругов закрытой структуры на высоких скоростях резания. В соетвествии с данной целью были поставлены следующие задачи:

- поиск путе!* повышения прочности и стойкости высокопористого инструмента.

- исследование влияния различных наполнителей на физико-механические свойства инструмента,

- исследование режущей способности шлифовальных кругов с различными наполнителями,

- сравнительные испытания нового и стандартного инстумента,

- разработка рекомендаций по использованию высокопористых кругов

Во второй гяаве рассмотрены вопросы зависимости строения шлифовального круга и его прочности от объемного содержания компонентов рецептуры.

Абразивный шлифовальный круг на керамической связке можно представить как конгяамерат спекшихся при обжиге зерен и связки, между которыми находятся различные по форме и размеру поры.

Проведенные экспериментальные исследования по изучению влияния объемного содержания зерна и связки на степень деформации абразивного круга при обжиге показали, что стрг-^ние круга определяется объемным содержанием зерна. При прессовании абразивные зерна, как наиболее прочные и твердые, вытесняют связку с мест контакта и, перемещаясь в различных направлениях, заклинивают я между собой. Вытесненная связка располагается вокруг мест контак та зерен в виде колец и на поверхности згрем пне зоны контакта, исходя из данной модели были определена осноряые характерно-

ики строения круга. В качества основных параметров строения руга било принято: число контактов зерен мевду собой, количест-о и размер зерен, количество связки, количество и средний раэ-вр пор.

Показано, что введение в состав круга наполнителей измвннет троеяав абразивного круга. Так при введении выгорающего напол-ягаяя форма м размер пор будут определяться формой и размерами есгиц введенного наполнителя.

Разработана модеяь строения шлифовального'круга с новыгораю-иы наполнителем. Основные параметру модели: пористость,

Л-/ 0.65 (К* 1)

(dn'/d,)* >

до К - " -о&ье м зерна и наполнителя соответственно,

drt - размер псввдоэерен,

- срднестатистический размер зерна, число контактов ыеаду зернами,

до П - пористость круга.

Сделан.вывод, исходя из полученной модели, о том, что с веденном з состав круга невыгоращего наполнителя снижается бцая пористость круга и увеличивается число контактов между ернами.

Показано, что прочность шлифовального круга определяется ределом прочности при растяжении связки круга dp, числом зе-ен на единицу п л оцеди разрушения Д/j, числом раэруше^х уости-ов связки ft/рн плоцадью ■ их разрушения 5м. Функциональная зови-имость между данными показателями была представлена в следую-ем виде.

Ns-Np-St*

После определения каздого показателя в отдельности получено ледущее выражение:

г -

це С -¡Zy^ - технологический параметр,

Syi- удельная площадь поверхности зерна»

Учтека статистическая природа строения шлифовального круга. Согласно этому величина фактической прочности всегда будет меньше расчетной, вследствие дефектности строения мостиков связки. Получена еяедуюцая зависимость: ^

dip" dm'in * dn ( "75F5 ) V*

где V - объем мостиков связки,

Cmitf минимальная прочность мостиков связки, ти (и - параметры распределения.

Анализ полученных зависимостей показал, что прочисть вяифо-вального круга зависит от прочности связки, объемного содержания зерна и связки, пористости шлифовального круга, а так же размеров и степени однородности строения костяков связки.

В третьей главе исследовалось влияние компонентов рецептуры абразивного круга на его физике- механические свойсва. Для описания, физико-механических свойств в данном исследовании приняты следующие характеристики: предел прочности при одноосном сжатии, растяжении, изгибе, ударная вязкость, твердость.

В качестве исследуемых наполнителей использованы: невыгораю-щий полый налолштель-электрокорундовые мккросферы, выгорающий наполнитель-фруктовые косточки ( дробленые, с размером частиц 400 мхм 5, плавящийся наполнитель-стекло, различных размеров.

Соотношение ' объемного содержания компонентов в рецептурах формовочных масс обеспечило изготвлеше абразивных кругов 10-12 структура, твердостью МЗ-СМ2.

i&opva и размены образцов, порядок проведения'испыт&ий определены согласно ГОСТ 473,7-81 и ГОСТ 464.7-79.

Анализ полученных результатов проводился при помощи специальной программы ыногофакторного регрессионного анализа, реализован ной па ЭВМ ВС 1045.На основании данной программы исследовалась форма связи между поверхностью отклика и объемным содержанием компонентов рецептуры круга в виде полинома перр^го порядка. Расчот* коэффициентов регрессии производился методом наименьших квадратов.

На основании полученных экспериментальных данных были построены обобщенные статистические модели зависимости прочности абразивного круга, твердости круга, среднеквадратичных отклонений по-лучак-ых значений прочности и твердости от объемного содержания компонентов рецептуры:

- прочность на растяжение,

¿р=82{,6$-0.27У3 * 9.09V«pt37,59Vcr-W,&2>\JK<p ♦ \09Vti ,

- среднеквадратичное отклонение прочности на растяжение,

CKQ<t,,~-3<i,86-f.26V3-0.95Vc<r>-2.S9Vcr * Т.МУкф+Ъ 79 Ved,

- прочность на сжатие,

~ -O.IÉ 4/í *,tt 0.03

¿с■ Vc¿- Ver ■ Vet ,

- среднеквадратичное отклонение прочности на сжатие,

-die а,гс ass CK0¿.*--0,9$V3 ■ W Ver ■ Va<P V<S,

'- прочность на изгиб,

-О Об °,03 '"•а<> *

» V3' Ver - Ver- VW ■ Va ,

- ударная вязкость,

-ОЛЗ ».OS О, OS -i, Р2

On -30, ОЩ'- V<£ Vup Ver • 1/к9> ,

- глубина лунки С твердость ),

fiA - 16. 7Ь - 0.22 V3-0, ifVctp - 0,07VcT 0,OÜVK9^~O,SO Vd,

- среднеквадратичное отклонение глубины лунки,

СКОц, = -Í420.03 V3 - о. Oi Vcp - Q&iVtr * 0,02 Vk^ + Q,<)4 v,ff где Ц - объеинса содержание зерна, объемное содержание микросфер злектрокоруг5довых, Vir- объемное содержание наполнители из стекла,Vn^-обгемное содержание наполнителя из фруктовых косточек, Ус$- объемное содержание связки.

На основании результатов статистического анализа полученных реграссионных моделей сделан вывод о связи включенных в модель параметров с физико-механическими свойствами абразивного круга.

Анализ корреляционных связей показывает, что при введении в состав рецептуры шлифовачьного крута абразивных зерен,связи« и исследуемых наполнителей влияние каждого и* этих хомлонентоз ка физико-механические свойства неодинаково.

Исходя из анализа ветичины коэффициентов парной корреляции между исследуемыми характеристиками прочностных свойств круга и компонентами его состава можно сдечать вывод,, что наиболее силь-

-е-

ное влияние ка прочность при растяжении и прочность при сжатии оказывает наполнитель из стекла ( коэффициент парной корреляции равен 0,586 и 0,518 соответственно >, наполнитель из фруктовых косточек ( -0,471 и -0,522 ) и связка ( 0,403 к 0,505 Степант. влияния на прочность при растяжении и сжатии эпектрокорундовых микросфер и> абразивного зерна значительно слабее ( 0,251 к 0,38в для, электрокорундовмх микросфер и 0,170 к 0,293- для; абразивного зерна ) ..

Установлено, что- с увеличением объемного едармш зерна наблюдается: разупрочнение абразивного круга». Это. можно- ойьясгать повышением, степени! неоднородности строения круге, увзличтгием общего числа? пор, что> приводит к возрастанию числа концентраторов напряжений1. Введение эяекядяяадйздовых мияросфг^ повышает степень . однородности- строения', щ^гл* ^®елкчиваег число перемычек,, уменьшает открытую пористость,* « способствует шгазингняв прочности-круга. Повыиенйе прочности! круга с введением' в> состав? репгптури стеклямдаго- наполнителя: обусловлено еяедгпгцими аффеишами-:: & процессе изготовления массы- спешс пошиает эйгиоккрмость см8шива&-ния, а в» процессе обшга,, распяааяяяе-»-,, стеклянная- напоямктють. служит дополнительным связующим- эдвикунтоя^

Введение состав круга нашиидатетега кф коеточш при-

водит к его. разупрочнении.. Выгорая- тостами» уввяячивашт раз«ер> пор, сникает степям»- одаоводност строения- круга..

Установлено,, что карактер к степень влияния компонентов' рецептуры! круга на- зда^нада- вязкость а«атгичен; и* влиянию на- проч^ ностные свойства шлифовального. круга..

Выявлены- степени № я&рактер. влияния? компонентов рецептура-круга на стабильность ото прочностных- свойств по- величине- та среднеквадратдядах< отклонений1. Исход/г из анализа величины коэффициентов- парной' корреляции- связей мезду среднеквадратичными отклонениям» знамений- прочности- кругов и объемным содержанием компонентов. рецептур» круга- сдряал! вывод, о том, что степень влияния компонентов на стайииьнтют* <иго> прочностных сво, :те аналогична их влияние, на аб«ол»тние? значения этих характеристик. Характер влияния- комзганвгнтав- рецептуды круга на среднеквадратичное отклонение прочнеет»: определяете» тем,, как влияет на степень однородности! тот- ияи< иной1 компонент. Так например , выгорая, фруктовые КОСК7ЯНИ- узеяимиваат- размер пор, снижают степень однородности отроешж пли$|атпм<ого> круга, что повышает нестабильность проч-

ностных свойств круга. Введет« е элегтротсорундозта иияросфер наг-ворот способствует повшенто степени* однородности строения шлифовального круга, поэтому с увеличением обгоиного содержания ия-кросфер повышается стабильность прочностных свойств' круга.

Установлены степень и характер влияния компонентов редаптура круга на его твердость. Из анализа кореляционных связей видно, что наиболее сильное влияние на твердость шлифовального круга оказывает объемное содержание связки и стеклянного наполнителя ( 0,681 и 0,531 соответственно ). Это обусловлено тем, что именно эти компоненты рецептуры определяют размеры связующих мостиков между зернами. Степень влияния остальных компонентов рецептуры значительно слабее ( 0,298 для злектрокоручдовых микросфер ). Характер влияния абразивных зерен и ялектрокорундовых микросфер обусловлен тем, что с увеличением объемного содержания данных компонентов возрастает число контактов между зернами , что способствует повышению твердости круга. Введение в состав рецептуры круга наполнителя из фруктовых косточек снижает твердость круга так,как, выгорая, увеличивают размер пор.

Устакввяено, что степень влияния на стабильность твердости круга по величине среднеквадратичного отклонения глубины лунки .. компонентов рецептуры аналогична их влиянию на твердость круга.. Наболев сильное влияние на стабильность твердости оказывает объемное- содержание связки и наполнителя яз стекла ( 0,506 и 0,.4'12 )'. С. увеличением содерзяания связки среднеквадратично® от-клотени«' глубина лунки- возрастает, а стеклянного наполнителя снимается.-

В четвертой' главе' исследовалось влияние компонентов- рецепторы' *руга; н» его> реясучую способность.

Цёлип проводимое исследований было виявление степени и характер® влияния; объемного- содерканизг зерна, связки и исследуе-кжг наттеянитеяей' на> реаутцую способность абразивных кругов. В с-аоттаатствии» с дамой целью были поставлены следующие задачи:

- исогедованив' влияния составляющих рецептуры круга на его ре-лфтчую способность,.

- получение'1 статистических моделей, показывающих характер и степень влияния^ отдельных компонентов рецептуры круга на его режущую способность*.

В качестве показателей,, характеризующих процесс шлифования

и работоспособность круга были выбраны: составляющие силы реаа-ния при шлифовании Р>а ft , минутный съем материала, скорость износа круга.

Абразивный инструмент для исследований был изготовлен по рецептурам формовочных масс, которые использовались для изготовления образцов для определения физико-механических свойств круга.. Всего было изготовлено 17 кругов различной рецептуры. Весь опытный абразивный инструмент изготовлен на Московском абразивном заводе по оригинальной технологии.

Эксперименты проводились на модернизированном плоскошлифов^ль-ном станке модели ЗГ-71.

Были выбраны следующие режимы обработки при исследовании ре-яутцей способности опытных кругов:

- шлифование врезное,

- скорость круга- 25м/с,

- скорость продольной подачи- 15 м/мин, -' ширина обрабатываемой детали- 10мм,

- глубина шлифования- 0,02 мм,

- общий снимаемый припуск- 2 мм.

В качестве образцов использовались бруски 10 20 ¡00 из стали 111X15 твердостью после термообработки Н(?С 6о-ЬЗ.

Измерение силы резания осуществлялоссь при помощи универсального динамометра УДА-100. Съем и износ круга определялись по методике, описанной Лурье Г,Б.. Анализ полученных результатов проводился при помощи программы многофакторного аналогично анализу данных физико-механических свойств. После обработки данных были получены следующие йодоли:

- составляющая силы резания Рг,

Py-f,432V3 V(f Ver -Vm» VcS,

- составляющая силы резания Pt,

о,г/ -в a »i$ •o,6/ ft" Pz - /4,3 71 Ver vC VcS,

- минутный егьем материма,

-o»?i ».оог o.o0¡r-o,eoi о. из

vzv,' ' Ver v**, vcf,

- среднеквадратичное отклонение минутного съема,

СKOqm - ■/123 * <? 3Ü Г3 - ■О, О Г v«r> - 0.Кг ■* С. 66 VK¡P * в. Vd,

-п-

- скорость износа круга,

38,59'0,05Ус1>~МЗ\1ст*

- среднеквадратичное отклонение скорости износа круга,

СК0Оя *-3.04д*0,19Уъ- 0,05 - С, /Я/« 0.0* V««. * в.ЪПМ.

На основании результатов статистического анализа полученных регрессионных моделей сделан вывод о связи включенных в модель параметров с показателями режущей способности абразивного круга.

Исходя из анализа величин коэффициентов парной корреляции - межцу составляющими силы резания ^ и Ра и компонентами рецептуры, можно сделать вывод о том, что сильное влияние на состав' ляющие силы резания ^ и Р* имеют наполнитель из стекла ( 0,730 для Рг и 0,566 для Рг ), связка ( 0,476 и 0,536 ) и абразивное зерно ( 0,574 и 0,351 ). Эяектрокорувдовые микросферы и наполнитель из фруктовых косточек оказывают слабое влияние на величину составляющей силы 0,174 и 0,172 ) и более сильное влияние на составляющую Рх ( 0,392 и 0,303 ). Степень и характер влияния компонентов рецептуры круга на составляющие силы резания при влифовании ^ и Рг определяется тем как они влияют на количество режущих зерен на рабочей поверхности крута, его твердость и пористость . Так введение электрокорундовых микросфер и наполнителя из фруктовых косточек увеличивает пористость круга, что способствует снижению силы трения при шлифовании, улучшает условия размещения стружки и самозатачивания круга, все это приводит к снижению составляющей &.

Анализ корреляционных связей между износом круга и компонентами его рецептуры покрэал, что наиболее сильное влияние на величину износа круга оказывает объемное содержание наполнителя из стекла и связки ( 0,550 и 0,336 ), степень влияния остальных компонентов рецептуры незначительна.Это объясняется тем, что износ круга в первую очередь з&виоит от его твердости, а именно объемное содержание связки и наполнителя из стекла в наибольшей степени оказывают влияние на твердость круга, поэтому с увеличением объемного содержания данных компонентов рецептуры твердость круга возрастает.

Анализ коэффициентов парной корреляции между среднеквадратичным отклонением износа круга и компонентами рецептуры показал.

что кх Б№8№« ка в«яичкиу среднеквадратичного отклонения износа круге, неодинаково. Степень ви«я комшианто® рецептуры на среднеквадратичное отклонение уменьшается е следующей последовательности: содержание наполнителя ид стекла '. 0,653 ), связки ( 0,581 ), наполнителя из фрукгок« косточек ( 0,522 ), эяек-трокорувдовых ткросфер < 0,421 ) и абразивного зерна ( 0,336 5. Характер влияния компонентов рецептуры на величину среднеквадратичного отклонения износа определяется тем, как они влияет на стабильность физико-механических свойств. Так, например, с увеличением объемного содержания наполнителя йэ фруктовых косточек среднеквадратичное отклонение износа круга возрастает, а электрокорундовых микросфер снижается.

Koppenяпионый анализ нежду величиной съема материала, средне-квадратичным отклонением величины съема материала и компонентами рецептуры показал, что их степень влияния незначительна. Это объясняется тем, что величина съема материала зависит от условий обработки. Влияние характеристики круга на съем материала выражается,через ее влияние на силы резания при шлифовании и износ круга. Так, например с увеличением объемного содержания абразивного зерна происходит снижение величины съема материала, что объясняется ростом силы резания при шлифовании, что приводит и росту упругих деформаций технологической системы. Введение наполнителя из фруктовых косточек с одной стороны снижает силы резания , но еще в оольшей степени увеличивает взнос круга, что и приводит к снижению фактического съема.

Пятая глава содержит результаты исследования работоспособности экспериментальных плифовальных кругов.

Целью проводимых испытаний было исследование работоспособности экспериментальных шлифовальных кругов на операции высокоскоростного внутреннего шлифования и определение наиболее оптимальных режимов обработки дпя них. На основании данной пели были поставлены следующие задачи:

- исследование параметров процесса шлифования экспериментальными кругами,

- выбор оптимальных условий обработки экспериментальными кругами,

- разработка рекомендаций по практическому использованию высокопористых кругов закрытой структуры на операции высокоскоростного внутреннего шлифования.

Выбор характеристик экспериментальных кругов был сделан на основании полученных обобщенных статистических моделей, Тагов экс теримвнтаяьшх исследований влияния компонентов рецептуры круга на его режущую способность. Были изготовлены следующие характеристики : 24АЮПСЫ212К5-мС-1С, 24А10ПСМ212К5-МС-20, 24АЮМ212К5-КФ-5/СТ-Ю. Весь изготовленный инструмент предварительно испытываися на разрывную прочность.

Работоспособность экспериментальных кругов сравнивалась с показателями результатов работы круга 24А161ЕМ28Н5-,У, который приме- ■ няется на операции внутреннего шлифования колец подшипников.. Исследования проводились на AI13-20 в лаборатории шлифования. В качестве показателей характеризующих работоспособность шлифовальных кругов были выбраны: фактический ст>ем материала, средняя температуре обрабатываемо!* поверхности, точность готовой детали по величине среднеквадратичного отклонения размера готовой детали, волнистость и некруг»ость обработанной детали, шероховатость и микротвердость обработанной поверхности, наличие прижогов. Условия проведения исследований:

- операция- шлифование дорожки качения наружного кольпа подшипника 2П9.01,

- обрабатываемый материал- сталь 1IK-IS, твердость 62HRC ,

- станок мод. 3/1 Е САС,

- цикл обработки: правка - ускоренное врезание - черновая подача - чистовяя подача - выхаживание.

Режимы обработки:

- общий снимаемый припуск - 0,6 мм,

- чистовой припуск - 0,06 мм,

- припуск на выхаживание- 0,01,

- 450 об/мин,

об/мин,

- П«,да,х об/мин,

- скорость резания - 60-80 и/с,

- скорость чистовой подачи- 1-2,Ь мм/мин,

- скорость чистовой подачи- 0,4 мм/мин.

- компенсация- 0,93 мм,

- CCI- ВНИИЛП-76.

Исследования показали, что использование высокопористого инструмента снижает теимонйпряиенность процесса шлифования в 1,31,5 разаС опенке, проводилась по значению средней температуры по-

««юхности ). Фактический съем и гочногь обработки повышается на* 25«.

Установлено, что некрутлость обработанной поверхности при бесцентровом способе базкрсгакйя кольца подшипника зависит от исходной погешности поверхности базирования и угла расположения опор..Влияние режимов резания и характеристики круга незначительно. Волнистость обработанной поверхности зависит от степени дисбаланса круга и скорости поперечной подачи. При работе шлифовальными кругами с микросферами волнистость снизилась в 1,4 раза. С увеличением поперечной подачи волнистость возрастает.

Проведенные испытания показали, что шероховатость поверхности деталей обработанных высокопористыми кругами выше в 1,2 раза для кругов с наполнителем из электрокорундовых сфер и в 1,6 раза для кругов с наполнителями из стекла и фруктовых косточек.

Микрогвердость обработанной поверхности и вероятность появления прижогов зависят от теплонапряженности процесса шлифования. Поэтому наиболее сильно микротвердость снижается при работе кругом 24А16ПСМ28К5 , при работе которым наблюдалась максимальная температура обработанной поверхности, при работе кругом с характеристикой 24А10ГШ212К5-КО-5/СТ-19 температура была минимальной, чем и можно объяснить высокую микротвердость поверхности и отсутствие прижогов при работе данным кругом.

Установлены, на основании полученных экспериментальных данных, зависимость шероховатости обработанной поверхности и ограничения . по вероятности появления прижогов от скорости резания, величины поперечной подачи д*я испытанных характеристик. Данные зависимости представлены в табл. I.

Таблица I.

Зависимость шероховатости обработанной поверхности и вероятности прижогов от скорости резания и поперечной подачи

Характеристика круга ^П-йигшмпг^-К

24А1ЭПСМ212К5-МС-20 24АЮЛСМ212К5-КС—10 24'А ЮПСМ212К5-КФ-5/СТ-10 24А16Ю428К5~5 Я« * о,зг& о,/¡¿по* К, * 0.52Кг* 1>.1Нщп о.2в к**«;!/Зк>п, 5поп < 2К 5лоп < 3/( .5 пои <

'v- коэффициент, учитывающий влияние скорости резания на иеро-ховатость обработанной поверхности.

( - коэффициент, учитывающий влияние на теплонгшряженность процесса шлифования скорости резания, типа СОЖ, времени выхаживания.

Из данных зависимостей установлено, что при скорости резания цо 60 м/с целесообразнее применять круги с наполнителем из элвк-грокорундовых микросфер, при.увеличении скорости резания до 80 м/с 1редпочтительнее круги с наполнителем из фруктовых косточек-и ¡текла.

Производственные испытания высокопористого абразивного инструмента закрытой структуры на ГПЗ-1, АПЗ-20 и в МСКБ АЛ и СС юдтвердили высокие качества инструмента.

ОБЩИЕ вывода

[; В диссертации решена научно- техническая проблема повышения фочностных свойств высокопористого абразивного инструмента, соторая имеет важное народно-хозяйственное значение для повы-1ения эффективности шлифования подшипниковых и конструкционных :талей на высоких скоростях резания.

i. Экспериментальными исследованиями установлено, что повысить мзико-механические свойства (прочность на растяжение, прочность ia сжатие, прочность на изгиб, ударную вязкбсть, твердость ) &б-¡азивных кругов на керамической связке можно введением в его сос-•ав наполнителей из фруктовых косточек, стекла и электрокорундо-1ых микросфер. Изменение данных свойств зависит от вида и удель-юго объема вводимого наполнителя или сочетания различных напоя-ителей.

i. Корреляционный анализ показал, что влияние различных композитов рецептуры круга на прочностные свойства и твердость нпо-,инаково. Так степень влияния компонентов рецептуры ня прочность ри растяжении уменьшается в сяедущей последовательности: содвр-акие напопнятечя из е?енп& , наполнителя иэ фруктовых косточек, вязки, злектрокорундовых микросфзр и абразивного зерна, а на вердосгь в последовательности: содержат«? связки, нппочниточя я стекла, абразивного зерна, наполнителя из фруктовых косточек э л ектрок орувдосых мик росфэр.

. Установлено, что степень влияния компонентов родаптурт круга а стабильность прочноатиых свойств к твердости по еоютяно их

среднеквадраткчного отклонения аналогична их влиянию ка абсолютные значения стих характеристик.

5. Экспериментальными исследованиями и прочностными испытаниями установлено, что при изготовлении шлифовальных кругов для высокоскоростного шлифования целесообразно вводить повышенное количество керамической связки и наполнителя из стекла и в меньшей мере наполнителя из фруктовых косточек и элвктрокорундовых микросфер. . '

6. Экспериментальными исследованиями-установлено, что введение различных исследуемых наполнителей окалывает сильное влияние на работоспособность кругов , а именно: скорость износа круга, минутный съем металла, составляющие силы резания FV и Рг , динамическая напряженность и удельная производительность процесса.

7; Из числа исследуемых наполнителей наиболее сильное влияние на работоспособность шлифовальных кругов оказывает наполнитель из стекла. Наполнитель из фруктовых косточек влйяет наиболее слабо.

8. Введение в состав рецептуры круга наполнителя из стекла или' элоктрокорундовых микросфер способствует увеличению минутного съема материала в 1,1 раза,.точности обработки в 1,2 раза,, снижает, волнистость обработанной поверхности р 1,1 раза. Введение наполнителя'.из стекла и фруктовых косточек снижает теплоналря- ■ женность процесса ъ 1,3 раза, увеличивает шероховатость обрабо- ■ танной поверхности в 1,5 ¡раза.

9. Разработанные рецептуры позволяют изго.тавяивать г.ысокопористые абразивные круги с рабочей скоростью до 80 м/с. Применение высокопористых шлифовальных кругов закрытой структуры на операции скоростного внутреннего шлифования колец подшипников повышает производительность обработки до 1,5 раз, обеспечивая при этом необходимое качество обработки детали.

Печати - работы по теме диссертации.

I. Коротког А.Н., Романенко A.M. Прочность шлифовальных кругов.// А^томатизашя и механизация в машиностроении.: Тезисы докладов. Кемерово.1908 г., с.30-02

2 Ромакенко A.M. Разработка и исследование электроприводов подачи и главного движения для шлифовального станка.Рук. дэп. в 31ШТЭМР, ¡4., 1990 г.,2 с.