 |
Зростання темпів виробництва конкурентноздатної продукції високої якості у сфері машинобудування неможливе без випереджаючого розвитку інструментальної промисловості. Сьогодні для виготовлення інструментів все ширше використовуються нові інструментальні матеріали і прогресивні процеси їх обробки, яки забезпечують низьку собівартість обробки і високий рівень технологічності виробництва. Широке використання при виготовленні ріжучої частини інструмента набули тверді сплави. Механічна обробка твердого сплаву достатньо трудомісткий процес, що, перш за все, пов'язано з високою твердістю матеріалів, порівняною з твердістю абразивних зерен заточного інструменту. Операції заточування ріжучих поверхонь інструмента відрізняється від традиційних схем шліфування периферією круга, а саме збільшенням зони контакту круга і оброблюваної деталі в 10-20 разів. Великі дуги контакту змінюють умови видалення стружки і теплові взаємодії між абразивним інструментом і деталлю, що негативно позначається на ріжучій здатності круга.
На даний час оптимізація режимів заточування інструментів здійснюється переважно експериментальними методами, що вимагає проведення ряду експериментів і дає лише приватні рішення, які не розкривають природу причин погіршення ріжучої здатності круга.
В зв'язку з цим робота, направлена на підвищення продуктивності і зниження собівартості алмазного шліфування твердого сплаву, за рахунок врахування зміни ріжучої здатності РПК, є актуальною.
Мета дослідження - підвищення продуктивності і зниження собівартості алмазного шліфування твердого сплаву із збільшеними дугами контакту за рахунок врахування змін ріжучої здатності круга.
- Визначити сили підтиску зразка з твердого сплаву до алмазного круга, при шліфуванні із збільшеною дугою контакту, за температурою в зоні різання, що обмежена температурою окислення алмазних зерен;
- По зусиллю Pz, що задовольняє відсутності окислення алмазних зерен, знайти час обробки, що задовольняє температурі на поверхні зразка, коли відсутні температурні тріщини на оброблюваній поверхні;
- Спроектувати пристрій для здійснення шліфування по пружній схемі із заданою тривалістю;
- Експерименти по впливи часу шліфування на ріжучу здатність круга в часі;
- Визначити режими для жорсткої схеми шліфування що враховують зміну ріжучої здатності круга в часі.
Наукова новизна роботи полягає в розробці методики розрахунку сили підтиску твердосплавного зразка до робочої поверхні круга, за температурою окислення алмазних зерен, а також методики розрахунку часу шліфування твердосплавного зразка, що виключає утворення температурних тріщин.
Визначення режимів шліфування для жорсткої схеми з урахуванням зміни в часі ріжучої здатності круга.
Як показує аналіз тенденцій розвитку технології механічної обробки на найближчі 15-20 років, одним з напрямів вдосконалення механічної обробки важкооброблюваних матеріалів є використовування електрофізичних методів обробки і введення додаткових видів енергії в зону обробки, що здійснюється традиційним методом.
Кількісна частка застосування різних видів інструментальних матеріалів в світовому машинобудуванні і металообробці наступна: швидкоріжучі стали - 47%, тверді сплави - 47%, мінералокераміка - 5%, полікристали - 1%, при цьому об'єм металу, що видаляється інструментами з твердих сплавів, складає 68%; з швидкоріжучих сталей - 28% і мінералокераміки - 4%.
Як видно з приведених даних, є достатньо широкі перспективи використовування інструментальних твердих сплавів для виготовлення інструментів.
Операція заточування поверхонь інструменту або поверхонь багатогранних непереточувальних пластин (БНП) має особливість, що відрізняє її від звичайного багатопрохідного шліфування. Якщо при багатопрохідному шліфуванні довжина дуги контакту круга з деталлю залежить від глибини шліфування і знаходиться для різних глибин в межах 0,5 - 3 мм, то при заточуванні і шліфуванні БНП (мал. 1) довжина дуги контакту круга з деталлю L визначається розміром шліфованої поверхні у напрямі вектора швидкості різання і в 10 - 20 разів перевищує довжину дуги контакту при багатопрохідному шліфуванні.
На даний час для заточування задніх поверхонь інструменту використовується алмазне шліфування з електроерозійними або електро-фізико-хімічними взаємодіями на РПК з метою підтримки ріжучих властивостей робочої поверхні круга на високому рівні протягом всього часу обробки.
Мал. 1 - Схеми заточування інструменту по задній поверхні торцем круга конічної форми (а) і периферією круга форми 1А1 (б) з електроерозійними дією на РПК:
1 - алмазний круг;
2 - інструмент;
3 - джерело технологічного струму.
Заточування інструменту і шліфування із збільшеними дугами контакту приводять до збільшених площ поверхні різання, і можуть здійснюватися за двома схемами: жорсткою і пружною.
При жорсткій схемі шліфування торцем чашкового круга, продуктивність обробки визначається режимами: швидкістю круга Vк, швидкістю повздовжньої подачі столу Vст, величиною подачі на врізання Sв яка визначає глибину шліфування. Якщо, відповідно до режимів, до робочої поверхні круга підводити об'єм матеріалу, який РПК не в змозі видалити, погіршується якість обробленої поверхні, що виявляється у вигляді припалів і шліфувальних тріщин. Тому все частіше знаходить застосування пружна схема обробки.
Шліфування по пружній схемі із збільшеними дугами контакту може бути виконане периферією круга форми 1А1 або торцем чашкового круга (Мал. 2 а, б)
Мал. 2. - Шліфування по пружній схемі нерухомого зразка: а - периферією круга; б - торцем круга.
При шліфуванні, по пружній схемі, круг 1 виконує обертальний рух з швидкістю Vк. Оброблювана заготовка 2 підтискається до робочої поверхні круга з постійною силою Pн, яка врівноважується радіальною частиною сили різання Py і поступово переміщається в напрямі, що перпендикулярний вектору швидкості різання Vк, із швидкістю W. Швидкість заглиблення РПК в зразок визначається товщиною одиничних зрізів, що забезпечує умову Py = Pн.
Продуктивність обробки визначається площею обробленої поверхні В х Н і швидкістю заглиблення W
П = W • B • H, мм3/хв,
де В - ширина оброблюваної поверхні зразка, мм;
Н - довжина оброблюваної поверхні зразка, мм;
W - швидкість заглиблення РПК в поверхню зразка, мм/хв.
Головною перевагою пружної схеми шліфування є наявність сильного кореляційного зв'язку між продуктивністю обробки і параметрами робочої поверхні круга, а також стабільність в часі показників якості обробленої поверхні. Шліфування по пружній схемі із заданою силою підтиску шліфувального круга Рн до заготки дозволяє виключити вплив на температуру шліфування непостійності припуска, нестабільності фізико-механічних властивостей матеріалу виробу і зміна ріжучої здатності шліфувального круга за період стійкості, що знижує небезпеку появи дефектів на шліфованій поверхні.
Вибір режимів шліфування по жорсткій схемі здійснюється з урахуванням виконання декількох умов:
- відсутність припалів на заготовці, під час обробки, при зміні ріжучої здатності круга;
- критерію графітизації алмазного зерна;
- забезпечення максимальної інтенсивності знімання матеріалу.
На даний момент в роботах виконаних на кафедрі «Металорізальних верстатів і інструментів» к.т.н. Греньовим А.А. вирішені задачі визначення режимів алмазного шліфування із збільшеними дугами контакту виробів з важкооброблюваних ванадієвих сталей. Визначені режими електроерозійних дій на РПК, забезпечуючи мінімальну собівартість обробки цих сталей.
На даний момент виконаний огляд існуючих способів шліфування із збільшеними дугами контакту. Встановлено, що найпрогресивнішим способом є алмазне шліфування з електроерозійними діями на РПК, що забезпечує підтримку ріжучих властивостей круга стабільними.
Вирішені питання дозволяють визначити режими шліфування, що забезпечують виключення тріщин, мінімальну витрату алмазів і отримання поверхні без припалів.
|
|
