ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО ШЛИФОВАНИЯ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ*

 

Козлов А.М. (ЛГТУ, г. Липецк, РФ)

 

In LipetskSTU а many-sided abrasive tool for cylindrical grinding has been developed. Peculiarity of the tool are described. Application of the tool improves the quality of the surface layer.

 

Современное машиностроение характеризуется повышением требований к производительности процессов обработки и качеству обработанных поверхностей. Основные показатели качества и точности обработки формируются на финишных операциях, из которых доминирующее положение до настоящего времени занимает шлифование. Значительную долю деталей, к которым предъявляются высокие требования точности и качества обработки, представляют детали типа тел вращения, большинство из которых работает в подвижных соединениях и испытывает, вследствие этого, повышенный износ. Поскольку такие детали интенсивно изнашиваются, необходима их частая замена, т.е. основным требованием к процессу обработки является повышенная производительность.

  Другим требованием является обеспечение высокой износостойкости таких деталей. Известно, что наиболее высокими эксплуатационными показателями обладают поверхности, обработанные хонингованием и суперфинишированием, т.е. образующие на обработанной поверхности пересечение следов обработки. Однако, формируя повышенные параметры качества обработки, такие методы имеют относительно невысокую производительность.

Для выполнения обоих указанных выше требований одновременно, нами был разработан абразивный инструмент для круглого шлифования, работающий по принципу дискретного резания, обеспечивающий повышенные показатели качества обработанной поверхности и обладающий более широкими технологическими возможностями по сравнению с существующими стандартными конструкциями.

Инструмент представляет собой металлический диск, на котором крепятся стандартные абразивные бруски, образуя правильный многоугольник. Поскольку расстояние от центра до каждой отдельной точки бруска переменное, то единичное абразивное зерно, располагающееся в бруске, двигается относительно центра по своему радиусу. При смещении оси инструмента относительно оси вращения детали  - рис.1 -  на обрабатываемой поверхности формируется шероховатость, характеризующаяся пересечением следов обработки. Изменяя величину смещения осей m, можно получать различный топологию шероховатости обработанной поверхности – рис.2.

 

Рисунок 1-Траектории движений абразивных зерен при  круглом шлифовании n-гранным  инструментом: 1 – заготовка, 2 – корпус абразивного инструмента, 3 – абразивный элемент, 4 – зона контакта

а	б
в

Рисунок 2- Модели фрагментов поверхностей, обработанных инструментом

для дискретного шлифования с образованием микрорельефов:

а – перпендикулярного; б – перекрещивающегося; в – ненаправленного

 

Образованный тип направлений неровностей можно характеризовать как традиционный, перпендикулярный (рис.2, а) оси вращения детали, т.е. аналогичный получаемому при  обычном круглом шлифовании периферией круга прямого профиля, наклонный, параллельный, перекрещивающийся (рис.2, б), а также  как не имеющий определенного направления (рис.2, в). В последнем случае следы обработки пересекаются под произвольными углами друг к другу.

В процессе эксплуатации, если при контакте с сопрягаемой поверхностью следы обработки пересекаются, такие поверхности образуют локальные масляные карманы [1], благоприятно влияющие на процесс сопротивления изнашиванию [2].

При обработке цилиндрической детали таким инструментом, особенно со смещением осей инструмента и детали, резание происходит по принципу  «бегущего контакта», т.е. зона резания имеет возвратно-поступательное перемещение вдоль оси детали. Относительно детали такое перемещение зоны резания можно характеризовать как дискретное резание, что значительно (на 20 … 30 %) снижает количество тепла, переходящего в деталь в зоне контакта с инструментом и позволяет повысить производительность за счет увеличения режимов обработки. Другим фактором, влияющим на повышение производительности, является увеличение, при равной глубине резания, объема срезаемого слоя, обусловленного контактом цилиндрической обрабатываемой поверхности с плоской поверхностью инструмента. Следует также учесть, что при обработке предлагаемым инструментом абразивные зерна производят резание в различных пересекающихся направлениях и меньшее их количество попадает в уже прорезанные канавки.

Установлено влияние на процесс шлифования и образование топологии обработанной поверхности количества режущих элементов абразивного инструмента, их ширины, характеристик абразивного материала, режимов шлифования.

 

Литература

1.      Козлов А.М. Моделирование контакта шлифованных поверхностей с учетом кинематики их обработки / А.М. Козлов, В.В. Ефремов // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб.статей междунар. науч.-практ. конфер. - Волжский, 2001. -  С. 281-284

2.      Сухов М.Ф. Влияние шероховатости  поверхности валков листопрокатных станов на некоторые показатели их надежности /  М.Ф. Сухов, А.А. Зюзин,  А.М. Козлов // Известия ВУЗов. Машиностроение. -  1981. - № 10. - С. 148-151

 

* Исследования ведутся при финансовой поддержке в форме гранта Т02-06.6-208 Министерства образования  и науки РФ