Матюха П.Г., Полтавец В.В. Определение оптимального параметра режима шлифования ...

БИБЛИОТЕКА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПАРАМЕТРА РЕЖИМА ШЛИФОВАНИЯ С ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМИ УПРАВЛЯЮЩИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ НА РАБОЧУЮ ПОВЕРХНОСТЬ КРУГА

Матюха П.Г. , Полтавець В. В. Алмазне шліфування з електроерозійними керуючими діями на робочу поверхню круга.-Донецьк: ДонНТУ, 2006.-164с.

(110 - 125 c.)

Повышение производительности и качества обработки при минимальной её себестоимости является одной из актуальных задач машиностроения.

В настоящее время эта задача решается с помощью поиска оптимальных режимов, который состоит из следующих этапов [1]: составление систем уравнений, описывающих техническое ограничение, налагаемые на режимы резания требованиями к детали, станком, инструментом и условиями производства; математическое описание целевой функции; совместное рассмотрение технических ограничений и целевой функции и определение на этой основе оптимального режима шлифования. Недостатком описанного выше метода является его высокая трудоемкость, связанная с большими затратами времени на эксперименты, необходимые для получения систем уравнений, описывающих технические ограничения.

В работах [2] прелагается поиск оптимальных режимов шлифования осуществлять с использованием шлифования по упругой схеме с последующим пересчетом режимов для жесткой схемы шлифования.

Целью работы является разработка методики определения оптимальных режимов шлифования с электроэрозионными управляющими воздействиями с использованием в качестве критерия оптимизации предельной режущей способности круга, под которой будем понимать максимальную производительность шлифования (объем материала, сошлифованный в единицу времени), при которой выполняется лимитирующее техническое ограничение, налагаемое на режим обработки качеством обработанной поверхности либо инструментом (например, температурой порога фазово-структурного превращения в поверхностном слое детали, температурой графитизации алмазных зерен и т.п.).

Как известно, с увеличением времени обработки происходит ухудшение режущей способности рабочей поверхности круга (РПК) в результате образования контактных площадок на алмазных зернах, засаливания межзеренного пространства и микрорельефа контактных площадок на зернах. Эти явления с одной стороны способствуют уменьшению параметров шероховатости обработанной поверхности, с другой – увеличивают силы резания, что может привести к фазово-структурным изменениям в поверхностном слое детали.

Определение оптимальных режимов шлифования будем выполнять в следующей последовательности:

а) аналитический расчет максимально допустимого усилия поджима образца к кругу, при котором удовлетворяется лимитирующее техническое ограничение;

б) экспериментальное определение закона изменения предельной режущей способности круга во времени при шлифовании по упругой схеме, аналогичной жесткой;

в) описание теоретической кривой закона изменения глубины шлифования в соответствии с законом изменения предельной режущей способности;

г) определение режимов электроэрозионных управляющих воздействий на РПК с учётом явлений, вызвавших ухудшение режущих свойств круга.

Обработка по упругой схеме с максимально допустимым усилием поджима образца к РПК обеспечивает максимально возможную производительность шлифования при удовлетворении техническим ограничениям по качеству, а знание закона изменения предельной режущей способности и глубины шлифования во времени позволяет определить режимы электроэрозионных управляющих воздействий, обеспечивающих минимальную удельную себестоимость обработки.

Рассмотрим пример определения оптимальных режимов алмазного шлифования с электроэрозионными воздействиями на РПК при плоском врезном шлифовании быстрорежущей стали Р6М5Ф3 алмазным кругом 270-0128 ГОСТ 16167-82 АС6-100/80-4-М2-01 при следующих исходных данных: скорость круга Vк = 35 м/с; Vд = 6 м/мин (определена по параметру Ra = 0,63 мкм); сила поджима заготовки к кругу Pп = 80 Н (определена по порогу фазово-структурных превращений в поверхностном слое заготовки Tкр = 815 К).

Как установлено нами ранее, причиной потери режущей способности круга является засаливание межзёренного пространства, а график изменения предельной режущей способности во время обработки имеет вид (рис. 1)

Рисунок 1 - Влияние времени обработки на режущую способность алмазного круга при шлифовании без электроэрозионных воздействий сталі Р6М5Ф3

Как следует из приведенного графика, потеря режущей способности круга происходит после 30 мин шлифования. Следовательно, продукты засаливания, объём которых определяется из условия заполнения всего межзёренного пространства РПК:

За определенное в результате электроэрозионных воздействий должен быть удалён объём продуктов засаливания:

При упругом врезном шлифовании неподвижного образца производительность шлифования определится по формуле [2]:

П=W•B•L

где W –скорость погружения РПК в поверхность образца, мм/мин; B - ширина обрабатываемой поверхности образца, мм; L – длина обрабатываемой поверхности образца, мм.

При плоском врезном шлифовании с глубиной шлифования tф и скоростью стола Vст производительность обработки будет равна:

П=1000 V_ст•В• t_ф.

B•L величина обрабатываемой площади, мм², а n_ст•t_ф, мм/мин, есть по сути скорость погружения РПК в поверхность образца, которая в противоположность упругой схеме шлифования осуществляется не непрерывно, а прерывисто.

Аналогично можно показать, что формула является справедливой для определения производительности при любом виде шлифования. Так, при круглом врезном шлифовании.

Выразим удаленный объем через количество проходов за одну минуту. i=1/t_прох.

Время одного прохода определим по ширине детали B_д, величине поперечной подачи и частоте ходов стола и с учетом скорости продольного хода стола:

В итоге получим формулу производительности: П=L•B_дit_ф.

Из формул видно, что наиболее удобным параметром режима шлифования, с помощью которого можно уравнять производительность обработки и режущую способность круга, является фактическая глубина шлифования. Из этих же формул следует, что изменение фактической глубины шлифования необходимо осуществлять через время, равное времени одного хода стола при плоском врезном шлифовании или время одного оборота детали – при круглом. При шлифовании с подачей фактическую глубину шлифования необходимо изменять через время одного прохода.

Определение режимов максимальной производительности с использованием в качестве критерия режущей способности круга осуществляется в два этапа. На первом этапе с использованием упругой схемы шлифования, кинематически идентичной жесткой, определяется регрессионная зависимость фактической глубины от времени шлифования, описывающая изменение режущей способности РПК во времени при шлифовании на режимах, удовлетворяющих одному или нескольким заданным техническим ограничениям. На втором этапе определяется время одного хода при врезном шлифовании (прохода при шлифовании с подачей), а затем, по найденной зависимости рассчитывается фактическая глубина шлифования для каждого i –го хода (прохода) на период стойкости шлифовального круга.

Как показали расчеты, назначение фактической глубины шлифования переменной на каждый ход, обеспечивает наиболее полное использование режущих свойств РПК, и при стойкости 5мин обеспечивает повышение производительности обработки на 27%. При стойкости 15мин повышение производительности обработки равно . Кроме того, использование режущей способности круга в качестве критерия при назначении режимов шлифования, раскрывает пути повышения производительности обработки, а именно:

уменьшение стойкости круга;

применение управляющих воздействий на РПК одновременно с обработкой с целью поддержания ее высоких режущих свойств;

использование шлифовальных кругов с увеличенной высотой.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Основы алмазного шлифования /Семко М.Ф., Грабченко А.И. Раб А.Ф. и др. – Киев: Техніка, 1978. –192 с.

2. Матюха П.Г., Гринев А.А. Расчет максимально допустимой силы поджима заготовки к кругу при шлифовании неподвижных образцов по упругой схеме. /Труды Одесского политехнического университета: Научный и производственно-практический сборник по техническим и естественным наукам. – Одесса, 2001. Вып. 5. С. 98-100.

Главная страница

Автореферат

Отчет о поиске

Ссылки