Full Text

В процессе работы шлифовального круга абразивные зерна изнашиваются и теряют режущую способность, а круг засаливается продуктами обработки. При правке алмазным инструментом происходит интенсивное удаление целых зерен и дробление абразивного материала и связки шлифовального круга. Для восстановления режущих свойств и геометрической формы производится периодическая правка круга. Наиболее качественная правка достигается с помощью алмазного инструмента. Наиболее широко в этих целях применяются алмазно-металлические карандаши, алмазные зерна в оправках, алмазные пластины и ролики [1-3]. Какие бы ни были у абразивного круга начальные характеристики, конечный результат шлифования, в частности параметры регулярного микрорельефа шлифовальной поверхности, зависит от состояния микрорельефа рабочей поверхности круга. Свойства абразивного круга влияют на его работоспособность. Зернистость абразива, концентрация зерен и диаметр круга определяют число зерен, располагающихся на элементарных режущих контурах, а это влияет соответствующим образом на параметры и стабильность регулярного микрорельефа шлифованной поверхности [4, 5]. В результате истирания на зернах образуются плоские вершины, что ухудшает режущую способность зерен и увеличивает силу трения между зерном и обрабатываемой поверхностью. Эти обстоятельства приводят к быстрому возрастанию усилий шлифования, увеличению температуры в зоне резания, и как следствие, происходит резкое снижение режущей способности шлифовального круга. Из-за разрушения ослабленных участков эффективного режущего контура на границах соединения элементарных профилей происходит увеличение нестабильности микрорельефа шлифуемой поверхности [6, 7]. Такой шлифовальный круг необходимо править, восстанавливая на его периферии первоначальное состояние. Период стойкости режущего контура шлифовального круга определяется промежутком времени непрерывной работы между двумя правками или количеством обработанных заготовок после одной правки. Критерием стойкости режущего контура при обработке деталей с регулярным микрорельефом выбраны параметры Ra и sRa. Продолжительность сохранения заданного правкой микрорельефа рабочей поверхности круга при различных условиях работы значительно отличается, и при проведении экспериментов ее затруднительно определить заранее. Рис. 1. Экспериментальные зависимости параметров Ra и σRa регулярного микрорельефа шлифованной поверхности от числа обработанных заготовок N и времени шлифования Стойкость режущего контура при различных условиях шлифования неодинакова. С увеличением радиальной подачи Sр при правке стойкость режущего инструмента уменьшается. Это объясняется тем, что с увеличением Sр возрастает нагрузка, приходящаяся на каждое абразивное зерно, вследствие этого абразивные зерна в большей степени изнашиваются, чаще вырываются из связки и дробятся, поэтому и стойкость режущего контура меньше. Важным фактором, определяющим геометрическую форму режущего контура, а следовательно, и его стойкость, является форма рабочей части правящего алмаза. Несмотря на то что алмаз обладает очень высокой твердостью и износостойкостью по сравнению с абразивными зернами, в процессе эксплуатации он также изнашивается, изменяется радиус при вершине. Радиусы закругления алмазных зерен ра измерялись до начала правки и после каждых 20 проходов. Осевой износ определялся по расстоянию от вершин алмаза до базовой риски. Положение правящего карандаша в оправке строго фиксировалось. Из рис. 2 видно, что после 160 проходов величина ра увеличивается от 0,4 до 0,9 мм, а величина осевого износа DL = 0,08 мм. Наибольшие изменения DL и ра приходятся на первые 60 проходов, когда относительно острое алмазное зерно (ра= 0,4 мм) прирабатывалось. Затем износ алмаза стабилизировался, и за 480 проходов величина радиуса алмаза приблизилась к 1,4 мм, при которой, как показали эксперименты, сложно получать регулярный микрорельеф шлифованной поверхности. В этом случае алмазный карандаш перетачивается и начинает работать следующее алмазное зерно [8-10]. Рис. 2. Экспериментальные зависимости радиуса при вершине алмазного правящего инструмента рa и осевого износа L от числа проходов при правке n Существенным параметром регулярного микрорельефа является величина радиуса закругления микронеровностей r, который зависит от времени суперфиниширования tc и получаемой на операции шлифования шероховатости. С увеличением времени обработки tc от 1 до 12 с радиус закругления увеличивается соответственно с 45 до 400 мкм. При меньших значениях параметра Rаш обработанной поверхности величина радиуса r больше, чем при больших значениях Rаш после суперфиниширования в течение одинакового времени (рис. 3). Рис. 3. Экспериментальные зависимости радиуса закругления вершин микронеровностей регулярного микрорельефа от времени суперфиниширования при различных значениях параметра Ra Важными характеристиками для дорожек качения, влияющими на эксплуатационные свойства подшипников, являются отклонения от круглости и волнистость. На рис. 4 мы видим, что эти показатели зависят от времени обработки на этапе суперфиниширования. После 6 с обработки отклонение от круглости колец подшипников, имеющих на дорожке качения регулярный микрорельеф, равно 0,3-0,5 мкм, волнистость Wz = 0,1…0,2 мкм, что соответствует требованиям, предъявляемым к кольцам подшипников. Рис. 4. Экспериментальные зависимости точности геометрической формы колец от точности суперфиниширования при различной шероховатости шлифованной поверхности; Кр - отклонение от круглости Существенным технологическим фактором, влияющим на качественные характеристики обрабатываемой поверхности при суперфинишировании, является время обработки. Из полученных зависимостей, представленных на рис. 5, мы видим, что наибольшее уменьшение высоты микронеровностей происходит в первые 5-6 с, а дальнейшее увеличение времени обработки не приводит к заметному уменьшению высоты микронеровностей. Величина параметра Rа после 5-6 с обработки практически не зависит от шероховатости, полученной на операции шлифования. Это можно объяснить тем, что в течение первых секунд работы мелкозернистые бруски шартажируются и их режущая способность резко уменьшается. Учитывая то, что при суперфинишировании деталей с регулярным микрорельефом величины снимаемых припусков небольшие, рекомендуется вести обработку в течение 5-6 с. Параметр Rа после 6 с обработки также стабилизируется, и дальнейшая обработка является нецелесообразной. Рис. 5. Экспериментальные зависимости среднего арифметического отклонения профиля Ra и среднего квадратичного отклонения высот микронеровностей от времени суперфиниширования при различной шероховатости шлифованной поверхности Для абразивной доводки колец подшипников использовался метод многобрускового суперфиниширования, разработанный на кафедре «Технология машиностроения» Саратовского государственного технического университета под руководством профессора А.В. Королева. Проведенные испытания подшипников, имеющих на желобах внутренних колец регулярный микрорельеф, показали повышенные эксплуатационные свойства: снижение момента трения на 40 %, снижение уровня вибрации на частотах до 1000 Гц на 6-10 дБ, увеличение фактической площадки контакта шара и дорожек качения и за счет этого - уменьшение напряжения на 8-16 %, увеличение фактической долговечности в 1,36-1,73 раза. По результатам проведенных экспериментов по суперфинишированию деталей с регулярным микрорельефом поверхности, полученным на операции шлифования, можно сделать вывод о том, что применение в качестве абразивной доводки многобрускового суперфиниширования целесообразно.

About the authors

Y. Y Bogachev

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

M. G Babenko

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

References

Statistics

Views

Abstract - 42

PDF (Russian) - 23

Refbacks

• There are currently no refbacks.