Формирование рабочей поверхности шлифовального круга при ультразвуковой правке

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621.9. 048. 06
ФОРМИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРАВКЕ
© 2010
Малышев В. И., кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия) Мурашкин С. В., кандидат технических наук, ведущий инженер-исследователь исследовательского центра ОАО «АВТОВАЗ», Тольятти (Россия)
Комлев Р. В., аспирант Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)
Ключевые слова: Ультразвук- амплитуда- частота- правящий инструмент- рабочая поверхность круга- рельеф- абразивное зерно. Аннотация: Показаны особенности формирования рельефа рабочей поверхности шлифовальных кругов при правке с наложением на правящий инструмент ультразвуковых колебаний. Приведены рекомендации по выбору рациональных технологических параметров ультразвуковой правки шлифовальных кругов.
Введение
Исследования и практика абразивной обработки показывают, что затраты, обусловленные нерациональной правкой круга, могут быть определяющими в условиях крупносерийного и массового автоматизированного производства. Одним из возможных путей повышения эффективности операций шлифования является так называемая ультразвуковая правка шлифовального круга [1], при которой алмазный правящий инструмент совершает дополнительные механические колебания с ультразвуковой частотой.
Целью работы являлось определение особенностей формирования основных параметров рельефа рабочей поверхности круга при ультразвуковой правке.
Методика исследования
Исследование формирования параметров рельефа рабочей поверхности шлифовального круга и процесса щли-фования проводили на плоскошлифовальном станке мод. 3711, оснащённом специально разработанным технологическим комплексом для реализации метода ультразвуковой правки (УЗП).
Методом профилографирования исследовали параметры рельефа рабочей поверхности круга (РПК): относительную опорную поверхность п круга, относительную опорную длину Гр профиля и шаг 1р между вершинами абразивных зерен (а. з). Обработку профилограмм производили на уровнях сечения профиля рельефа РПК 2,5- 5- 10- 20 мкм.
На основе результатов обработки профилограмм рассчитывали относительную опорную длину Гр профиля (%) в плоскости вращения круга на фиксированном уровне р по формуле
Ё ьр
і
Ь
(1)
где Ь — базовая длина профилограммы, мм- ЁЬ р —
сумма длин отрезков выступов на уровне р в пределах Ь, мм, а также средний шаг 1р (мм) между а.з. на фиксированном уровне р, равный
/ Ь
1р =-, (2)
п р
где пр — число вершин зерен, выступающих на фиксированном уровне р в пределах Ь, шт.
Для измерения контактных площадок на вершинах а.з. круга, образующихся после правки, применяли микроскоп мод. МБС-2. После их измерения вычисляли относительную опорную поверхность п (%) шлифовального круга, как отношение
п = -100%, (3)
°сет
где 5ср — среднее значение площади контактных площадок на вершинах а.з. круга, попадающих в пределы сетки микроскопа, мм2- 5сет — площадь сетки микроскопа, мм2.
Режимы правки шлифовального круга 1−200×25×76 91А40НСМ16К20 (-91Л46К6У) составляли: скорость круга Ук = 45 м/с- глубина правки Г = 0,01 мм/дв. ход- продольная подача 5п = 40 мкм/об. Правку проводили с подачей смазочно-охлаждающей жидкости в два прохода. Амплитуду, А колебаний ПИ по нормали к РПК изменяли в пределах
0… 18 мкм, а частоту/- от 0 до 33,3 кГц. В качестве ПИ использовали однокристалльный алмазный правящий карандаш, тип 1 по ГОСТ 607–80.
Результаты исследования
Как видно из рис. 1 и 2, с увеличением амплитуды и частоты колебаний ПИ интенсивно возрастает шаг между зёрнами и уменьшается относительная опорная длина профиля. Особенно наглядно влияние, А и/отражается на верхних уровнях РПК 2,5.5 мкм (отметим, что показатели /р и Гр, полученные при, А = 0 и f= 0, соответствуют обычному процессу правки). Можно полагать, что именно этот факт даёт возможность повысить режущую способность круга после УЗП.
Результаты, приведенные на рис. 1 и 2, подтверждаются зависимостью влияния амплитуды колебаний на относительную опорную поверхность п круга, сформированную в процессе правки круга. Как следует из рис. 3, в процессе УЗП, изменяя только амплитуду колебаний ПИ, можно в широких пределах регулировать величину относительной опорной поверхности п и соответственно режущую способность шлифовального круга. Так, увеличение амплитуды колебаний ПИ до 8. 12 мкм обеспечивает снижение п примерно в 4 раза по сравнению с ОП (А = 0). Это дает возможность повысить режущую способность круга путём формирования развитого рельефа РПК за счёт возрастания числа острых кромок на вершинах режущих зёрен и увеличения расстояния между ними.
А
А
Рис. 1. Влияние амплитуды, А колебаний на расстояние 1р между вершинами а.з. круга и относительную опорную длину Гр профиля РПК: 1 — на уровне р = 2,5 мкм- 2 — на уровне р = 5 мкм- 3 — на уровне р = 10 мкм- 4 — на уровне р = 20 мкм
0 5 10 15 20 25 кГц 35
f ->
0. 12 0. 105 0. 09 0. 075 Гр 0. 06 0. 045 0. 03 0. 015 0
л


3
к/
1
, 2

0 5 10 15 20 25 кГц 35
f ->
Рис. 2. Влияние частоты f колебаний на расстояние 1р между вершинами а.з. круга и на относительную опорную длину Гр пр офиля РПК: 1 — на уровне р = 2,5 мкм- 2 — на уровне р = 5 мкм- 3 — на уровне р = 10 мкм- 4 — на уровне р = 20 мкм
Рис. 3. Влияние амплитуды, А колебаний ПИ на величину опорной поверхности п круга- f = 22,3 кГц
Результаты измерений параметров рельефа РПК подтверждаются фрактографическим исследованием поверхности а.з. на электронном сканирующем микроскопе «Те81а-1з». На рис. 4 а и б приведены фотографии участков РПК после ОП и УЗП. После О П на поверхности а.з. наблюдаются преимущественно относительно плоские площадки. Видно, что РПК после УЗП имеет более развитый рельеф — поверхность а.з. содержит значительное число относительно острых микрокромок, микросколов и трещин.
Наличие трещин приводит к самозатачиванию зерен и образованию дополнительных микрокромок под воздействием силы резания непосредственно в процессе шлифования, а соответственно к повышению режущей способности круга.
Знаковым показателем, характеризующим режущую способность шлифовального круга, является удельная энергия шлифования
Ру
¦ (4)
и = -
Є
где р скорость круга, м/с- Q
3 / ^ о л
талла, II / ШОВ.
главная составляющая силы резания, Н- V -фактическая скорость съема ме-
а
б
Рис. 4. Рельеф участка РПК: а — после ОП- б — после УЗП
На рис. 5 приведена зависимость и от относительной опорной поверхности РПК, полученная при правке, из которой следует, что удельная энергия шлифования в принципе не связана с методом правки напрямую.
Рис. 5. Зависимость удельной энергии шлифования от величины относительной опорной поверхности круга:
А — УЗП- о — ОП.
Величина и зависит от состояния режущей способности круга, формируемого при правке и изменяющейся в процессе шлифования за счет износа круга. Из рис. 5 следует, что УЗП, формируя рельеф РПК с меньшим значением п, обеспечивает более благоприятные условия для процесса резания (левая часть графика и (п)). После О П рельеф РПК имеет большие значения относительной опорной поверхности и соответственно более высокую удельную энергию шлифования (правая часть графика и (ц)).
Рекомендации и выводы
Для максимального обеспечения положительного эффекта УЗП необходимо определение элементов рационального режима ультразвуковой правки круга — частоты, амплитуды колебаний ПИ и глубины правки. Следует учитывать, что рельеф РПК формируется за счет двух составляю-
щих — геометрической (волнистая поверхность с шагом равным Х/п) и ударно-импульсной в виде многочисленных сколов вершин а.з. и микротрещин на этих вершинах. Здесь п — число рабочих алмазных кристаллов ПИ, шт- Х — длина волны колебаний ПИ относительно РПК, мм: Х=Ук//.
Практически для процесса УЗП рекомендуется использовать определённые по ГОСТ 16 165–80 частоты: (18 ± 1,26) кГц- (22 ± 1,54) кГц- (44 ± 3,08) кГц- (66 ± 4,62) кГц. Для производственных условий рациональной является частота (22 ± 1,54) кГц, т.к. резонансные размеры ультразвуковой колебательной системы хорошо согласуются с размерами конструкций большинства инструментов и механизмов правки шлифовальных станков.
Амплитуда, А вынужденных колебаний ПИ является управляющим параметром, обеспечивающим требуемые эксплуатационные свойства шлифовального круга. Уста-
Мельников П. А., Бобровский Н. М. ПРОГНОЗ ИРОВАНИ Е ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ …
новка определённого значения, А и поддержание её на определённом уровне достигается технически просто. В практике абразивной обработки амплитуду вынужденных колебаний ПИ целесообразно определять из диапазона
0 & lt- А & lt- А
max
(5)
Здесь максимальное значение амплитуды Атах определяется из условия объёмного разрушения а. з. шлифовального круга. Используя соотношение между силой, эффективным значением колебательной скорости и механическим сопротивлением [2], можно оценить значение амплитуды
0,072 -ас, А & gt---------------------
max _
(6)
f '- Раз • Саз
где 7и — разрушающее напряжение растяжения Гриффитса-Орована [3] в материале а.з., Па- р — плотность материала а.з., кг/м3- С — скорость звука в материале а.з., м/с.
Максимально допустимую толщину слоя абразивного материала, срезаемого с РПК за один проход ПИ, при условии обязательного образования зазора между вершинами кристаллов и РПК в процессе колебательного движения ПИ
и с учетом условия (5) целесообразно определять из неравенства:
0 & lt- Г & lt- 2 • А. (7)
Опыт внедрения УЗП на операциях врезного автоматизированного шлифования и результаты экспериментальных исследований процесса УЗП кругов показали, что величина Атах, ограниченная значением 8. 15 мкм, обеспечивает эффективное повышение режущей способности круга.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малышев В. И., Мурашкин С. В. Особенности правки шлифовальных кругов с ультразвуковыми колебаниями правящего инструмента // Вектор науки ТГУ. 2009. — № 1.
— С. 24−31.
2. Теумин И. И. Ультразвуковые колебательные системы. — М.: Машгиз, 1959. — 231 с.
3. Мишнаевский Л. Л. Износ шлифовальных кругов.
— Киев: Наукова думка, 1982. — 192 с.
Работа выполнена при поддержке Федерального агентства по образованию в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры России на 2009−2013 годы» по направлению «Создание и обработка кристаллических материалов» (мероприятие 1.2. 2).
THE FORMATION OF THE GRINDING CIRCLE WORKING SURFACE AT ULTRASONIC EDITING
© 2010 Malyshev V.I., candidate of the technical sciences, the head of the chair «Equipment and technology engineering production» Togliatti State University, Togliatti (Russia) Murashkin S., candidate of the technical sciences JSC «AVTOVAZ», Togliatti (Russia)
Komlev R.V., Post-graduate student Togliatti State University, Togliatti (Russia)
Keywords: Ultrasound- amplitude- frequency- the editing tool- working surface of a circle- relief- abrasive grain. Annotation: In this article are presents the features of formation of parametres of a working surface of grinding circles relief at editing with imposing on editing tool of ultrasonic vibrations.
УДК 67. 05
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ИНСТРУМЕНТА ПРИ ВЫГЛАЖИВАНИИ БЕЗ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ СРЕДСТВ
© 2010 Мельников П. А., кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика и инженерная защита окружающей среды»
Бобровский Н. М., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Тепловые двигатели» Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)
Ключевые слова: Поверхностное пластическое деформирование- выглаживание- смазочно-охлаждающее технологическое средство- инструмент- износ- модель- энергия. Аннотация: Рассмотрены проблемы, связанные с прогнозированием процесса износа рабочих поверхностей выглаживающих инструментов. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать износ инструмента в зависимости от параметров обработки.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой