Теоретичні і практичні основи високопродуктивного торцевого шліфування важкооброблюваних матеріалів

Розмір максимального неузгодження тангенціальних складових сил різання не повинен перебільшувати 7 – 10 Н, що визначає максимальний рівень амплітуд шліфувальних кругів в 15 – 20 мкм, які в свою чергу визначають точність і шорсткість оброблюваної поверхні (згідно ГОСТ 19086-73) і питомі витрати алмазних кругів – не більше 0, 4 мг/г.

Спосіб вирівнювання миттєвих значень сил різання здійснюється шляхом зміни кутової швидкості одного із шліфувальних кругів за законом:

 

де к – технологічна стала;  – коефіцієнт кривизни кривої, яка описує процес Pz=f (V), що технологічно рівноцінно зміні тангенціальної складової сили різання на ньому.

Система була змодельована на аналогічній ЕОМ МН – 17, і були також враховані всі динамічні характеристики пружної системи приводу двигуна головного руху верстата.

Аналіз осцилограм перехідних процесів показав, що система дозволяє вирівнювати різницю в силах різання по торцях заготовки до 15 Н, зниженням кутової швидкості шліфувального круга від 1 = 370с-1 до 2 = 260с-1 за 0, 1с.

Систему автоматичного регулювання ефективно використовувати для поліпшення динаміки процесу шліфування при наведених сумарних масах шпиндельного вузла, інструмента і заготовки – не більше 10 кг, що найбільш доцільно при обробці тонких короблених плоских твердосплавних (керамічних) заготовок для створення стійкої установочної бази, необхідної надалі для закріплення їх на магнітному або вакуумному столі верстата.

У шостому розділі приводиться методика проведення експериментальних досліджень переривчастого шліфування і шліфування з силовим балансуванням заготовок.

Для дослідження переривчастого шліфування використовувалися верстати WFM 10/12 і 3Э731.

Експерименти проводилися при обробці різальних пластин з твердого сплаву ТТ20К9 форми 2008-3012 ГОСТ 10284-74.

Площа зразків, які шліфуються одночасно склала 310мм2 для верстата WFM 10/12 і 911, 7мм2 для верстата 3Э731. Шліфувальні круги 6А2 350105 АСР 80/63-МВ1 100% і 6А2 350105 АСР 125/100-МВ1 100%. Крім того, випробовувались круги на зв*язках БП2, А2100 – тієї ж зернистості и концентрації.

В якості ЗОТС використовувався розчин АВК-1 і 5% NaNO2+5% NaNO3 +94, 5H2O.

Експерименти проводились при порівнянні процесів суцільного глибинного і переривчастого глибинного шліфування.

Для переривчастого шліфування був розроблений і виготовлений спеціальний переривчастий алмазний шліфувальний круг з трапецеїдальним поперечним перетином канавками нерівномірним збільшенням їх глибини від зовнішніх до внутрішніх кромок круга (рис. 8.). При цьому канавки виконані під нахилом до радіального напрямку (70-80).

Обробку виробів проводили в режимі глибинного шліфування при S/t=254-3073, для утворення постійного забірного конуса в зоні врізання. Лінійна швидкість кругів складала 25, 5м/с. Швидкість поздовжньої подачі змінювалася від 38 до 500 мм/об. Глибина різання змінювалася від 0, 06мм до 0, 3мм для верстата WFM10/12 і від 0, 01мм до 0, 08мм для 3Э731.

Для визначення нормальних складових сил різання використовувалися: вимірювач малих переміщень ИМП-2, сигнал від якого підсилювався і далі записувався за допомогою самопишучого потенціометра КСП-2, а також тензовимірювальні датчики 2ПКБ-200Х (Г), тензопідсилювач ТА-5, записуючий осцилограф Н-117 (чи самописець Н-338).

Коливання шліфувальних кругів вимірювали за допомогою віброщупів К-61. Потужність шліфування реєстрували ваттмітрами. Вимірювання шорсткості і хвилястості обробленої поверхні проводили на профілографі-профілометрі моделі 201 заводу “Калібр”. Контактні температури визначалися по НК-випромінюванню зони шліфування фотоелектричним пристрієм з застосуванням фоторезисторів при проходженні променя НК-випромінювання через канал, просвердлений у корпусі шліфувального круга. Визначення зносу різальної поверхні кругів проводилось її профілографуванням на спеціальному стенді.

Дослідження системи автоматичного регулювання проводилось на верстатах 3М642Е і 3342.

При дослідженні сил різання, потужності, шорсткості, зносу алмазних кругів використовували центральні композиційні ротатабельні уніформ-плани другого порядку з трикратним повторенням дослідів. Оптимізація їх здійснювалась методом канонічних рівнянь.

У сьомому розділі проведені дослідження переривчастого шліфування з використанням шліфувальних кругів 6А2 350105 і 6А2 250203.

Проведені порівняльні експерименти переривчастих і суцільних шліфувальних кругів показують, що застосування кругів нової конструкції при обробці твердих сплавів дозволяє на 20-30% підвищити продуктивність обробки твердого сплаву, на 20-30% зменшити витрати алмазного інструмента, на 15-30% зменшити сили різання, зменшити силовий коефіцієнт при досягненні якості і точності оброблюваної поверхні згідно з вимогами ГОСТ 19086-73.

Розроблені переривчасті круги технологічні у виготовленні їх на електроерозійному верстаті і стабільні у роботі без правки. Розроблений інструмент (спеціальні електроди) для їх виготовлення.

Отримані математичні залежності, які відображають вплив у досліджуваних діапазонах основних факторів на продуктивність, питомі витрати алмазів, сили різання (Q, q, Px, y, z = f (S, V, f)), адекватно описують дослідні дані при 10% рівні значимості.

У цьому ж розділі визначені оптимальні умови спільного шліфування сталі і твердого сплаву алмазними шліфувальними кругами зі стабілізованою різальною поверхнею (рис. 9). Для експериментів використовувалися – твердий сплав марки ВК8 і сталь 45. Площа оброблюваної заготовки: твердий сплав – 135мм2, сталь – 162мм2. Площа алмазних сегментів – 169мм2. Кількість сегментів у крузі – 59. Експерименти проводились на експериментальному стенді, виготовленому на базі станка моделі В3208-Ф3 з системою ЧПК 2С42 при частоті обертання шліфувального круга кр = 2240об/хв. без застосування ЗОТС.

Значення максимальних тангенціальних сил Рz, які виникають при шліфуванні, розраховувалось за експериментальними значеннями активної потужності шліфування:

 , (17)

 

де Ni – активна потужність шліфування, i-тої