Интенсивность образования уступа на рабочей поверхности круга при врезном алмазном шлифовании.
Цокур В.П., Матюха П.Г., Стрелков В.Б.
(ДонГТУ, Донецк, Украина)The influence of a method of spark-erosive actions on intensity of shoulder formation is investigated at plunge-cut grinding of specimens, which length is less than height of a wheel. The ways of reduction of negative influence of shoulder formation on the manufacturing cost and productivity of machining and also way of exception of shoulder formation are offered.
Врезное шлифование является одним из распространенных способов обработки. При этом способе шлифования высота шлифовального круга должна быть равна длине шлифуемой поверхности на заготовке. Вместе с тем реализовать это не всегда возможно, так как шлифовальные круги выпускаются промышленностью с определенными размерами по высоте. В результате при обработке образуется уступ, который впоследствии должен удаляться правкой. Удаление уступа требует не только затрат времени на правку, но и приводит к непроизводительным расходам алмазов, что снижает производительность и увеличивает себестоимость обработки.
Интенсивность образования уступа исследовали при плоском врезном шлифовании образца из сплава ВТ14, ширина которого была меньше высоты шлифовального круга 1А1 250´
75´ 15´ 5 АС6 160/125-4-М2-01. Шлифование осуществляли с различными схемами подвода технологического тока – в зону резания, в автономную зону, а также без введения тока на плоскошлифовальном станке модели 3Г71, модернизированном для осуществления электроэрозионных воздействий на режущую поверхность круга (РПК).При шлифовании с электроэрозионным воздействием на РПК в зоне резания шлифовальный круг 1 подключается к положительному полюсу источника технологического тока, а магнитная плита 4 с установленными на ней струбциной 3 и образцом 2, - к отрицательному полюсу (рис.1,а).
При шлифовании с электроэрозионным воздействием на РПК в автономной зоне, положительный полюс источника технологического тока подключается к шлифовальному кругу, а отрицательный – к электроду, расположенному в автономной зоне, не совпадающей с зоной резания (рис.1,б).
Рис. 1. Схемы врезного шлифования с электроэрозионным воздействием не РПК в зоне резания (а) и в автономной зоне (б,в,г).
Перед экспериментом круг правили электроэрозионным способом с использованием источника технологического тока модели ИТТ-35. Охлаждение 0,3%-ным водным раствором кальцинированной соды.
Интенсивность образования уступа оценивали удельной высотой уступа К, представляющей собой высоту уступа, образующегося при сошлифовывании 1 мм
3 обрабатываемого материала, шириной круга, равной 1 мм.
,
где
h – высота уступа, мкм;Вd – ширина шлифуемой поверхности;
V
– объем сошлифованного материала, мм3.Высоту уступа
h определяли по профилограмме пластинки, обработанной врезным шлифованием поверхностью круга, имеющей уступ.Объем сошлифованного материала рассчитывали по формуле
где
L – длина образца, мм;H
н, Hк – высота образца до и после шлифования, мм.Как показали эксперименты, результаты которых приведены в табл. 1, на интенсивность образования уступа оказывает влияние схема подвода технологического тока, а также напряжение холостого хода. Так, наибольшая интенсивность образования уступа наблюдается при подводе технологического тока в зону резания. Это объясняется тем, что инициирование электрических разрядов при подводе тока в зону резания происходит за счет кратковременного замыкания стружками межэлектродного промежутка (МЭП). В результате при подводе технологического тока в зону резания количество стружек, инициирующих разряды, превышает количество стружек, достигающих межэлектродного зазора между автономным электродом и связкой круга при подводе технологического тока в автономную зону. Поэтому при одном и том же напряжении холостого хода (за счет различного электрического сопротивления межэлектродного промежутка) средний ток при воздействии на РПК с подводом технологического тока в зону резания превышает средний ток при электроэрозионных воздействиях с подводом энергии в автономную зону, вызывая при этом более интенсивный износ шлифовального круга и образование уступа на рабочей поверхности инструмента.
По этой причине наименьшая интенсивность образования уступа наблюдается при шлифовании с подводом энергии в автономную зону с
Uхх= 35 В и алмазном шлифовании без тока.Таблица 1 – Интенсивность образования уступа на рабочей поверхности круга при шлифовании сплава ВТ14 кругом АС6 160/125-4-М2-01 (Ширина шлифуемой поверхности образца 7,5мм, источник технологического тока – блок питания ИТТ-35).
|
№ п/п |
Способ подвода техно-логи- чекого тока |
Режимы обработки |
Объем сошлифо-ванного материала, V,мм3 |
Величина уступа на рабочей поверхнос-ти круга, h,мкм |
Удельная высота уступа, К , |
||||
|
механические |
электрические |
||||||||
|
V к , м/с |
Vd , м/с |
t , мм |
Uxx , В |
J ср ,А |
|||||
|
1 |
В зону резания |
35 |
6 |
0,005 |
35 |
3,5 |
2234 |
32 |
107,4·10-3 |
|
2 |
50 |
7 |
2143 |
62 |
217,0·10-3 |
||||
|
3 |
58 |
11 |
927 |
67 |
542,0·10-3 |
||||
|
4 |
65 |
16 |
517 |
46 |
667,0·10-3 |
||||
|
5 |
В автоно-мную зону |
35 |
1,5 |
6526 |
8 |
9,1·10-3 |
|||
|
6 |
50 |
2,5 |
5850 |
10 |
12,8·10-3 |
||||
|
7 |
65 |
4 |
6487 |
34 |
39,3·10-3 |
||||
|
8 |
Без тока |
- |
- |
13235 |
6 |
3,4·10-3 |
|||
В процессе экспериментов было обнаружено, что электроэрозионные воздействия на поверхность круга, не участвующую в работе, при подводе тока в автономную зону отсутствуют, наоборот, она засаливается материалом автономного электрода.
Для выяснения физической природы такой особенности рассмотрим рис.1 в, г, на котором представлено сечение А-А зон правки и шлифования на рис.1, б в начале (рис.1в) и в конце (рис.1г) шлифования.
Как видно из рисунка, в начале шлифования электрическое сопротивление МЭП неравномерно, так как в зоне
c в зазор попадают стружки, а в зоне d они отсутствуют (см. рис.1,в). По этой причине электрические разряды, проходящие по пути наименьшего электрического сопротивления, возникают лишь в зоне c, осуществляя удаление связки. В результате удаляются и алмазы, образуя уступ. При этом межэлектродный зазор увеличивается, а средний ток начинает уменьшаться.Чтобы увеличить средний ток, электрод перемещается в радиальном направлении к центру круга и часть рабочей поверхности круга
d (см. рис.1,г) начинает обрабатывать соответствующую поверхность автономного электрода. В это же время на участке c прекращают инициироваться разряды, осуществляющие электроэрозионное удаление связки.Описанные явления полностью подтверждаются как видом РПК (участок
d покрыт материалом электрода, а участок c - удаленной связкой), так и видом электрода (участок c поверхности имеет следы электрических разрядов, а участок d имеет светлый вид шлифованной поверхности).Таким образом, избежать образования уступа на РПК при шлифовании образца, длина которого меньше высоты круга, с помощью различных схем электроэрозионных воздействий на РПК, осуществляемых одновременно с обработкой образца, невозможно. Наоборот электроэрозионные воздействия стимулируют образование уступа.
Для уменьшения отрицательного влияния образования уступа на производительность и себестоимость обработки рекомендуется:
Полностью исключить образование уступа на РПК возможно использованием при обработке шлифовальных кругов с плавно регулируемой высотой (А.С. №1645125А1), что позволяет превратить существующий дискретный ряд по высоте кругов в непрерывный.