Пальчуй А.П., Калафатова Л.П. - Определение влияния режимов шлифования на силы резания при вариации уровня динамических воздействий на шлифуемую поверхность ситалла

Аннотация

Пальчуй А.П, Калафатова Л.П. Определение влияния режимов шлифования на силы резания при вариации уровня динамических воздействий на шлифуемую поверхность ситалла Рассмотрено влияние режимов шлифования на силы резания при вариации уровня динамических воздействий на шлифуемую поверхность ситалла.

Общая постановка проблемы

Важной задачей современного машиностроения является разработка и освоение выпуска конкурентоспособной продукции, что возможно за счет широкого применения хрупких неметаллических материалов, в частности, ситаллов, которые обладают рядом важных эксплуатационных характеристик, таких как прочность на сжатие, термостойкость, радио-прозрачность, возможность работы в агрессивных средах. Специфика эксплуатации изделий предполагает повышенные требования к их прочностным характеристикам, точности и каче-ству изготовления, которые напрямую зависят от эффективности механической обработки, осуществляемой путем алмазного шлифования. Несовершенства технологических процессов обработки, сопровождающиеся появлением вибраций в системе резания в сочетании с по-вышенным динамическим силовым воздействием на обрабатываемую поверхность (особенно на операциях чернового шлифования), приводят к появлению развитого приповерхностного дефектного слоя. Глубина его проникновения может достигать более 300 мкм, что отрица-тельно сказывается на трудоемкости последующих доводочных операций [1] , а в случае не-полного удаления дефектов, может сопровождаться разрушением изделий при эксплуатации. Кроме этого динамическая неустойчивость технологической системы шлифования отрица-тельно влияет на точность обработки и может приводить к браку при производстве дорого-стоящей продукции.

При алмазном шлифовании ситаллов качество поверхности, точность, производитель-ность и экономичность обработки могут быть повышены за счет выбора рациональных вход-ных параметров ТП обработки изделий, обеспечивающих минимальное силовое и возму-щающее ударное воздействие на формируемую поверхность, приводящее к колебательным, вибрационным процессам в зоне резания. Выполненные исследования [2] показали, что ис-пользование алмазных инструментов с нерациональными технологическими и эксплуатаци-онными характеристиками, высокой степени изношенности, сопровождающейся изменения-ми микро- и макропрофиля круга, вызывающими явление его дисбаланса отрицательно влия-ет на силовой режим и динамику процесса шлифования и, как следствие, на развитие де-фектного слоя в обрабатываемом изделии.

Целью работы было определение степени влияния динамики системы СПИД, обуслов-ленной наличием такого фактора, вызывающего вынужденные колебания в системе, как дис-баланс круга, на силовые характеристики процесса шлифования.

Были проведены экспериментальные исследования, связанные с определением усилий резания образцов из комбинированно-дефектного ситалла АС-418, прежде всего, нормальной составляющей силы резания , которая определяет интенсивность развития дефектного слоя и зависит от параметров режима шлифования.

Шлифование осуществлялось при вариации параметров режима: скорость круга Vk = (34; 23,7) м/с; скорость перемещения образца Vd = (1,1; 6,0) м/мин; глубина резания t = (0,1; 0,4) мм при реализации схемы плоского врезного шлифования на станке модели 3672. Образцы обрабатывались в условиях разного уровня динамических возмущающих воздействий на систему резания. Станок оснащался системой для измерения и регистрации составляющих силы шлифования. В состав измерительной системы входят стол динамометрический, уси-литель низкой частоты модели 8УН4, самописец H33S-4. В качестве режущего инструмента использовались алмазные круги IAI 250x76x20x3 АС6 315/250 - 4-М2-01. Для поддержания режущей способности инструмента в процессе эксперимента на одинаковом уровне осуще-ствлялась его правка свободным абразивом.

Явление дисбаланса обеспечивалось за счет использования груза нормированной массы, закрепленного на торцевой поверхности шлифовального круга, и смещенного относительно оси последнего. Наличие дисбаланса сопровождается появлением центробежной силы Рд, величина которой регулировалась за счет изменения массы груза. В процессе эксперимента величину Рд выбирали равной, соответственно, 10, 25 и 50 Н.

Как показали исследования, при увеличении центробежной силы (величины дисбаланса круга) изменяются значения нормальной составляющей силы резания (рисунок 1.). При этом среднее значение нормальной составляющей силы резания может, как возрастать с увеличе-нием дисбаланса, так и снижаться. Причем это явление более наглядно видно при интенсив-ных режимах обработки (высоких значениях скорости детали и глубины резания) – кривые 1и 2.

Рисунок 1. – Влияние центробежной силы Рд на изменения нормальной составляющей силы резания Ру при плоском врезном шлифовании с режимами: 1 – Vk = 34 м/c, Vd = 6 м/мин, t = 0,4 мм; 2 - Vk = 23,7 м/c, Vd = 6 м/мин, t = 0,4 мм; 3 - Vk = 34 м/c, Vd = 1,1 м/мин, t = 0,1 мм

Интенсификация режимов резания приводит к росту энергии, поступающей в зону кон-такта круга и образца, в результате чего изменяются условия развития дефектного слоя в си-таллах, что скажется на качестве формируемой поверхности.

В представленной работе были получены и проанализированы силовые характеристики процесса шлифования ситалла при различной степени неуравновешенности алмазного инст-румента. Было установлено, что интенсивность вибраций, обусловленных величиной дисба-ланса круга, оказывает определенное влияние на уровень сил резания и, как следствие, вы-зовет изменение структуры и глубины дефектного, нарушенного обработкой слоя изделий. Полученные данные позволяют установить наиболее благоприятное сочетание параметров режима обработки и состояния шлифовального инструмента, исходя из обеспечения требуе-мого качества обрабатываемой поверхности.

Список использованной литературы

1. Гусев В.В. Обеспечение эксплуатационных характеристик изделий из конструкционной керамики на стадии их производства / В.В Гусев, Л.П. Калафатова // Сучасні технології у машинобудуванні: Зб. наук. статей/ За заг. ред. А.І. Грабченка. – Том 2. – Харків: НТУ «ХПІ», 2006. – С. 334-346.
2. Гусев В.В. Влияние виброустойчивости системы шлифования на структуру дефектного слоя ситал лов / В.В. Гусев, Л.П. Калафатова, Д.В. Поколенко // Резание и инструмент в технологических системах. - 2006. - Вып. 70.– С. 154-161.