Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние вопроса и постановка задач исследования 8
1.1. Общий обзор и классификация методов абразивно-алмазной обработки 8
1.2. Хонингование (Хн); сущность процесса и технологические возможности 12
1.3. Нетрадиционные технологические схемы Хн 28
1.4. Технические требования и особенности обработки отверстий большой длины (на примерах деталей летательных аппаратов) 32
1.5. Цель и задачи исследований 37
Глава II. Теоретические предпосылки и обоснование возможности хонингования некруглых отверстий переменного сечения длинномерных деталей 39
2.1. Механизм процесса микрорезания при Хн 39
2.2. Феноменологическая модель интенсивности микрорезация и износа инструмента при Хн 54
2.3. Феноменологическая модель формирования шероховатости поверхности при хонинговании 63
2.4. Обоснование возможности и пути повышения эффективности Хн фасонных отверстий длинномерных деталей 66
2.5. Анализ возможности применения водорастворимых технологических жидкостей (СОТС) при Хн 69
Глава III. Методика экспериментальных исследований 79
3.1. Разработка конструкции опытного инструмента для Хн некруглых отверстий 79
3.2. Оборудование 80
3.3. Инструмент для Хн отверстий 82
3.4. Инструмент для Хн отверстий 82
3.5. Выбор характеристики абразивных брусков 83
3.6. Материал, форма и размеры образцов 83
3.7. Определение съема металла 85
3.8. Определение износа абразивных брусков 85
3.9. Определение шероховатости поверхности 86
3.10. Контроль точности размеров 87
3.10. Контроль микротвердости 87
3.11. Математическая обработка результатов экспериментов . 89
Глава IV Теоретико-экспериментальные исследования 90
4.1. Разработка и технологические испытания специального инструмента для Хн некруглых отверстий 90
4.2. Исследование основных закономерностей процесса 98
4.3. Исследование износа абразивных брусков 127
4.4. Исследование влияния длины обрабатываемого отверстия на интенсивность съема металла 132
Глава V Практическое применение результатов исследований 135
5.1. Сравнение и технико-экономическая оценка результатов исследований 135
5.2. Некоторые примеры практического применения результатов исследований 139
5.3. Разработка исходных данных для проектирования специального инструмента и оборудования (технологического оснащения - т.о.) для Хн некруглых отверстий длинномерных деталей 141
Общие выводы и рекомендации 146
Литература 148
Приложения 156
- Хонингование (Хн); сущность процесса и технологические возможности
- Феноменологическая модель интенсивности микрорезация и износа инструмента при Хн
- Математическая обработка результатов экспериментов
- Исследование влияния длины обрабатываемого отверстия на интенсивность съема металла
Введение к работе
Повышение качества изделий машиностроения сопровождается возрастающими требованиями к совершенствованию технологии их изготовления. Важная роль в решении задач технологического обеспечения качества деталей и изделий принадлежит финишным методам абразивно-алмазной обработки - шлифование, хонингование, суперфиниш и др.
Среди упомянутых методов обработки широкое применение имеет хонингование преимущественно для окончательной обработки цилиндрических отверстий. Привлекательность хонингования (Хн) объясняется высокой производительностью и технико-экономическими показателями, достаточно обстоятельной его изученностью и опытом применения в технологии металлообработки, наличием соответствующего технологического оснащения - оборудования и инструмента.
Применительно к обработке отверстий длинномерных деталей различной формы сечения (в том числе некруглых отверстий) эта проблема представляется малоизученной, требующей дальнейших обстоятельных исследований.
К настоящему времени в нашей стране и за рубежом выполнено значительное количество работ, в которых достаточно полно представлены различные аспекты исследуемого процесса (Хн). Большой вклад в развитие и совершенствование Хн внесли работы Акмаева O.K., Бабичева А.П., Богомолова Н.И., Волкова И.А., Гораецкого Н.И., Чеповецкого И.Х., Шумячера В.М., Сагарды А.А., Соколова СП., Рыжова Ю.Э., Кремень З.И., Ящерицына П.И., Зайцева А.Г., Кедрова СМ., Королева А.В., Орлова П.Н., Попова С.А., Редько С.Г., Худобина Л.В. и др.
Большинство имеющихся работ посвящены исследованию и применению Хн в условиях массового и крупносерийного производства, при съеме относительно небольших припусков (0,05-0,1мм на диаметр). Лишь в
5 некоторых работах затронуты отдельные аспекты Хн при съеме повышенных припусков, высказаны предложения о сокращении при этом количества предшествующих хонингованию операций обработки отверстий. Относительно обработки отверстий длиною 5000-10000мм и более информация еще более ограничена. В работе [8] упоминается о проведении технологического эксперимента по Хн некруглого отверстия длиною 6000 мм. Эти сведения могут служить лишь подтверждением целесообразности намерений проведения дальнейших исследований Хн отверстий с упомянутыми геометрическими характеристиками.
Тем не менее в имеющихся работах по исследованию процесса Хн в традиционных условиях широко представлены вопросы производительности, шероховатости обработанной поверхности, механика процесса микрорезания, влияние характеристики абразивно-алмазного инструмента, режима обработки, состава и свойств ТЖ на результаты обработки. Значительное внимание уделено совершенствованию конструкций хонинговального инструмента и оборудования. Эти сведения являются важной основой для дальнейших исследований эффективного применения Хн некруглых отверстий длинномерных деталей, в условиях съема относительно больших припусков до 0,5-1мм на диаметр и более. Важным аспектом преимуществ Хн является возможность участия (введение) в работе одновременно огромного количества режущих-царапающих (рабочих) элементов - абразивных зерен за счет увеличения размеров и количества абразивных (алмазных) брусков. Так, например. При сравнении внутреннего шлифования и Хн, отмечается, что при Хн количество одновременно работающих абразивных зерен в 1850 раз больше, чем при внутреннем шлифовании. При Хн отверстий большой длины упомянутое превышение может быть и более значительным.
Дальнейшее повышение производительности Хн и увеличение снимаемого припуска открывает еще более широкие возможности в снижении себестоимости изготовления деталей типа цилиндров, направляющих, полых лонжеронов, полых валов трансмиссий, подкосов шасси и др. за счет
сокращения количества операций в промежутке от черновых до окончательных. Решение этой задачи позволяет осуществлять Хн после растачивания, зенкерования, сверления, развертывания, а также после термообработки, при тщательном выполнении последних.
В порядке обоснования целесообразности проводимых исследований отмечено, что при обработке длинномерных деталей, до 10000-15000мм, выполнение подготовительных операций, весьма проблематично и Хн поверхности после прессования, горячего раскатывания и калибрования является высокоэффективным.
Такое построение технологии изготовления длинномерных деталей приобретает особенно большое значение для предприятий авиационной промышленности, где в конструкции летательных аппаратов (самолетов, вертолетов) встречается большое количество ответственных деталей указанного класса.
Учитывая стремление к повышению точности заготовок и снижению припусков на последующую обработку (прессование, калибрование, точное литье и т.п.) есть достаточно оснований осуществлять Хн таких деталей без предварительной обработки (растачивания, зенкерования, внутреннего шлифования).
Анализ результатов исследований и опыта предприятий авиационной и других отраслей машиностроения показывает, что в настоящее время отсутствует научно-обоснованный подход к решению технологических задач обработки некруглых отверстий методом хонингования, отсутствуют сведения о возможности Хн отверстий сверхвысокой длины (до 10-15м) и особо отверстий некруглого сечения. Вместе с тем доля финишной обработки указанного типа деталей достаточно велика. Поэтому изыскание возможности и определение условий Хн некруглых отверстий вообще и длинномерных особенно, является весьма актуальной задачей.
В этой связи целью работы является научное обоснование и разработка перспективной технологии хонингования некруглых отверстий
7 длинномерных деталей, установление научно-обоснованных рекомендаций по созданию специальных средств технологического оснащения (инструмента и оборудования) и режимов обработки.
В результате выполненного комплекса теоретических и экспериментальных исследований в работе решена важная научно-техническая проблема - хонингование некруглых отверстий длинномерных деталей.
Исследованы особенности и закономерности процесса, предложены оригинальные конструкции специальных инструментов для Хн и технологические схемы с обоснованием конструкций специального оборудования. Рассмотрены феноменологические модели процесса микрорезания, формирования шероховатости поверхности, износа абразивных брусков при хонинговании некруглых отверстий большой длины. Представлены результаты практической апробации результатов исследований в производственных условиях предприятия авиационной промышленности.
Научная новизна диссертации представлена раскрытием механизма процесса микрорезания абразивными брусками при съеме больших припусков Хн некруглых отверстий; моделированием процесса съема припуска, формирования шероховатости поверхности и износа абразивных брусков.
Практическая значимость раскрывает технологические возможности Хн «гибким» инструментом, создание и апробацию оригинальных конструкций инструмента и оснастки.
Хонингование (Хн); сущность процесса и технологические возможности
Хонингование (Хн) - метод окончательной обработки преимущественно гладких отверстий абразивными брусками 1 специального инструмента — хонинговальной головки. Его сущность состоит в снятии припуска хонинговальной головкой 2, связанной со шпинделем станка 3 шарнирно или жестко и совершающей вращательное движение вокруг оси детали 4 (а иногда и осевое колебательное) и возвратно-поступательное. В результате такого сочетания движений абразивные бруски движутся по винтовым линиям, как показано на рис. 1.2. Съем припуска при хонинговании осуществляется в результате микрорезания (царапания) обрабатываемой поверхности большим количеством абразивных зерен, беспорядочно расположенных на рабочей поверхности брусков. Абразивные зерна обеспечивают срезание большого количества тонких стружек. Процесс микрорезания происходит в результате внедрения контактирующего выступа абразивного зерна в граничный слой обрабатываемого материала. Так как у реальных абразивных зерен вершины не абсолютно острые, а скруглены по некоторому радиусу, наряду со срезанием частиц металла относительно острыми зернами имеет место вытеснение его в стороны и многократное пластическое передеформирование, приводящее в конечном итоге также к разрушению (выкрашиванию) граничного слоя.
В процессе хонингования абразивные бруски могут снимать припуск на диаметр от 0,01 до 1 мм и более. При этом удаляются как гребешки микронеровностей, так и основной металл. Процесс сопровождается обильной подачей СОЖ в зону микрорезания, чем обеспечивается удаление продуктов износа из пор абразивных брусков и с обрабатываемой поверхности. В качестве СОЖ применяют керосин чистый или с добавкой масла. Значительно реже используются некоторые эмульсии. В процессе обработки абразивные бруски выходят из отверстия на некоторую величину / называемую перебегом, что необходимо для обеспечения правильной геометрической формы обрабатываемого отверстия и равномерного износа брусков.
Неправильное установление величины 1п ведет к образованию конусности, бочкообразности или корсетности отверстия. Угол сетки рисок определяется отношением скоростей вращательного и возвратно-поступательного движения головки: где V0 - окружная скорость; Ven - скорость возвратно-поступательного движения.
С целью исключения прохождения абразивных брусков (и их зерен) по пройденной ранее траектории брускам даётся перекрытие (сдвиг в окружном направлении бруска в конце двойного хода на величину К).
Основными параметрами процесса являются окружная V0 и возвратно-поступательная скорость движения головки, величина радиальной подачи брусков (или удельное давление), а также их зернистость. Скорость V0 в зависимости от характеристики обрабатываемого материала и точности обработки может изменяться от 10-15 до 100-120 м/мин. Большие значения V0 приемлемы при обработке относительно хрупких материалов невысокой прочности (чугуна, некоторых марок бронзы и латуни, алюминиевых сплавов); при обработке- сталей V0 обычно не превышает 20-35 м/мин.
Скорость возвратно-поступательного движения при хонинговании Ven ограничивается конструктивными возможностями станка я изменяется от 1-2 до 15-20 м/мин. Съем металла характеризуется уравнением где Км, К3 - коэффициенты,, учитывающие соответственно обрабатываемый материал и зернистость брусков; Ъ - эмпирический коэффициент; V0 - окружная скорость инструмента, м/мин. Величина радиальной подачи абразивных брусков S изменяется в пределах 0,1-3,0 мкм/об головки. Скорости движения хонинговальной головки определяются ио формулам: Радиальная подача абразивных брусков может осуществляться с постоянным прижимом при определенном удельном давлении р или в виде жесткой подачи S с регулируемой скоростью. Увеличение удельного давления или скорости радиальной подачи повышает интенсивность съема металла, что приводит к увеличению шероховатости. Удельное давление может изменяться от 2-10 до 14-10 Па, а величина Sp - от 0,1-0,3 до 2,5-3,2 мкм/об головки. Зернистость абразивных брусков для хонингования изменяется в пределах М14-16 и обычно не превышает 16. Для съема повышенных припусков могут быть применены бруски с большой зернистостью: 25-63 и более. При хонинговании наряду с абразивными применяют бруски алмазные и эльборные. С увеличением размеров зерен съем металла возрастает, а шероховатость увеличивается. Важное значение при хонинговании имеет СОЖ, обеспечивающая удаление продуктов износа абразивных брусков и металла из рабочей зоны и нормальное протекание процесса микрорезания. В качестве СОЖ преимущественно используется керосин (для предварительного хонингования) или керосин с добавлением 10-15% индустриального масла для окончательной обработки. Хонингование предназначено в основном для окончательной обработки гладких цилиндрических отверстий диаметром от 3-5 до 500-800мм различной длины. При использовании специальных конструкций хонинговальных головок хонингуют конусные, шлицевые, прерывистые отверстия. Встречаются сообщения о хонинговании отверстий диаметром 0,3мм. Величина снимаемого припуска обычно колеблется в пределах 0,05-0,5мм на диаметр. При съеме повышенных припусков (силовом хонинговании) эта величина может достигать 1мм и более. Достигаемая точность 1-3-й класс и выше (6-9 квалитет); шероховатость Ra = 1,25-0,05мкм (6-8 квалитет). Глубина деформируемого слоя обычно не превышает 10-20мкм. При хонинговании на обработанной поверхности образуется характерная перекрещивающаяся сетка рисок (следов обработки), обеспечивающая ей хорошие маслоудерживающие свойства.
Феноменологическая модель интенсивности микрорезация и износа инструмента при Хн
Интенсивность процесса микрорезания при Хн, возможность производительного съема повышенных припусков определяются важнейшими параметрами процесса - режимом обработки (V0,Ven), величиной разжима брусков {р), зернистостью абразивных брусков, характеристикой и составом технологической жидкости (ТЖ). Рассмотрение влияния упомянутых факторов процесса на его протекание и результаты осуществлено с помощью феноменологической модели процесса микрорезания и износа инструмента. Попытки получения аналитических зависимостей, учитывающих влияние режимов обработки, характеристики абразивного инструмента (абразивных кругов, брусков) свойств ТЖ предприняты в ряде работ. Большая часть их относится к исследованию процесса шлифования и в меньшей мере рассматривались процессы обработки абразивными брусками - хонингованием, суперфиниш. Попытка получения аналитических взаимосвязей условий и результатов обработки при Хн представлена в работе [81, 87]. Приведенное уравнение ин гёнсивносттгхъема металла при Хнгвключает широкий спектр параметров исследуемого процесса: где Vp - скорость микрорезания; b - ширина брусков; q - давление разжима брусков; rj - вязкость ТЖ; пб - количество брусков в головке; D - диаметр обрабатываемого отверстия; Сд и Съ - эмпирические коэффициенты; 8 -величина зазора в контакте брусок - обрабатываемая поверхность. Как отмечено в работе [89], приведенное уравнение не отражает характеристику обрабатываемого материала, а влияние ТЖ на режущую способность инструмента сводится лишь к учету ее вязкости. В работах [81, 87, 75] введено понятие о: коэффициенте режущей способности абразивного инструмента кр, определяемом как отношение фактической зоны пластического контакта зерен к общей фактической площади контакта инструмента: где - А - фактическая площадь пластического контакта абразивных зерен; Аг - фактическая площадь контакта инструмента; Ага - фактическая площадь контакта зерен; Агсв - фактическая площадь контакта связки. Как видно из (2.4), действие ТЖ на кр может быть выражено в изменении характеристик контакта пары «брусок-заготовка».
В работе [87] приведены результаты исследований влияния состава ТЖ на характеристики контактного взаимодействия заготовки и инструмента и коэффициент его режущей способности. Влияние керосина на характеристики контакта (табл. 2.4) незначительно. Фактическая площадь контакта зерен уменьшается на 10-12%, пластическая (А) - на 15-22%, а количество контактирующих зерен Nk - на 7-11% в сравнении с аналогичными показателями для контакта без ТЖ. При использовании синтетической водной ТЖ СИНХОб количество упруго-пластически контактирующих зерен увеличивается в 3 раза в сравнении с керосином. Количество режущих зерен увеличивает в 2 раза, а коэффициент режущей способности возрастает в 3 раза. Полученные данные свидетельствуют о том, что используемые в расчетной зависимости (2.4) показатели в явном виде не учитывают свойств ТЖ, действие которых ограничивается влиянием на параметры контактного взаимодействия инструмента и заготовки. В работе [81] получено уравнение для определения режущей способности бруска при хонинговании: где Kv - коэффициент объема зазора в контакте «брусок-заготовка»; qc контурное давление в контакте «брусок-заготовка»; qr - фактическое давление в контакте «брусок-заготовка»; Rm и Rm максимальная шероховатость поверхностей инструмента и заготовки; Ас - контурная площадь контакта «брусок-заготовка».
Уравнение (2.5) также не учитывает влияние ТЖ на режущую способность инструмента при хонинговании. Вместе с тем, следует отметить, что коэффициент объема зазора в контакте «брусок-заготовка» является наиболее значимым по влиянию на режущую способность инструмента. Коэффициент Kv изменяется от 130 при хонинговании чугуна СЧ20 до 565 при обработке стали 40Х. В то же время другие параметры уравнения (2.3) изменяются незначительно. Условием непрерывного диспергирования микрорезания металла при хонинговании является следующее выражение [88] где V3 - объем контактной зоны (зазора) пары «брусок-заготовка». Объем зазора в контакте «брусок-заготовка» должен быть в Kv больше объема удаляемой стружки. Реальным путем интенсификации съема металла при хонинговании является увеличение шероховатости абразивного инструмента (зернистости), контурной площади контакта. Проведенные исследования показали, что состав ТЖ существенно влияет на показатели процессов, протекающих в подбрусковом пространстве. В частности, введение в состав ПАВ способствует измельчению микростружки, что улучшает условие ее размещения в зазоре, т.е. фактически уменьшает Kv при заданной характеристике инструмента. В работе [88] представлено уравнение для расчета режущей способности абразивного бруска при Хн, в котором учтены свойства ТЖ. Произведя преобразование (2.6): и разделив левую и правую части (2.7) на время t, в течение которого удаляется припуск объемом Vc тр: приняв при этом, что : Vcmp/t = Qm, тогда Qm = V3/Kv, здесь V3 - объем подбрускового пространства. Вместо V3 подставим значение, определяемое из приведенного выше уравнения (2.6): где Ь0 и v - параметры опорной кривой профиля инструмента; Р - сила прижима бруска; ат - предел текучести обрабатываемого материала; Ас -контурная площадь контакта «брусок-заготовка»; i?max - сумма максимальных высот микровыступов инструмента и заготовки.
При выводе (2.9) коэффициенту ка была придана роль параметра, характеризующего сопротивление контакта «брусок-заготовка» течению системы продуктов диспергирования (ПД). Приняв коэффициент сопротивления перемещению абразивного зерна в потоке упомянутой системы равным: где Ъп - ширина абразивного зерна основной фракции; тогда сопротивление контактной зоны течению через нее системы ПД можно найти, умножив правую часть (2.11) на число абразивных зерен, находящихся в контакте с заготовкой. Согласно [81,87], количество абразивных зерен, участвующих в диспергировании металла можно определить из уравнения:
Математическая обработка результатов экспериментов
Задачей математической обработки экспериментальных данных является их критический анализ, настолько полный и всесторонний, чтобы можно было не только оценить правильность и пригодность полученных результатов, но и установить на основании их, те закономерности, которые имеют место в данном процессе. Для такого всестороннего анализа экспериментальных результатов разработаны соответствующие методы и приемы. К их числу относят графический метод, метод средних, метод интерполяционных формул, метод наименьших квадратов и др. Графическое изображение результатов опыта является в силу своей наглядности, наиболее распространенным методом показа и обобщения полученных опытных данных. Графики строятся на основании экспериментальных результатов, предварительно сведенных в специальные таблицы. По виду кривых, получаемых на графиках, представляется возможным выяснить общий характер функциональной зависимости между исследуемыми величинами. По характеру графиков видно, является ли данная функция возрастающей или убывающей и какому общему закону следует ее изменение. По виду кривой можно подобрать эмпирическую формулу.
Графический метод является менее точным. Другой метод - метод наименьших квадратов является более точным и может обеспечить вполне надежные результаты, если все вычисления производить с достаточной точностью. Подробно эти методы применены при обработке экспериментальных данных зависимостей Q-V0,Q-HB и др. Для осуществления процесса Хн соответствующий инструмент хонинговальная (абразивная) головка включает следующие основные конструктивные элементы: корпус для размещения и обеспечения перемещения в радиальном направлении абразивных брусков; элементы присоединения к станочной системе, сообщающей инструменту вращательное и возвратно-поступательное движения; колодки (башмак) для крепления абразивных брусков требуемой характеристики; конструктивные элементы, обеспечивающие разжим брусков в радиальном направлении для создания условий внедрения абразивных зерен в материал детали и осуществления процесса микрорезания разжимной конус, гибкое устройство (пневматическая, гидравлическая камера); вспомогательные элементы в виде пружин удерживающих и возвращающих после обработки абразивные бруски в исходное положение.
Схема предлагаемой конструкции опытного инструмента представлена нарис. 4.1. Инструмент состоит из центральной трубки, на которой с двух сторон расположены специальные гайки и переходник 2, удерживающие первый и последний башмаки 3 с абразивными брусками 4. Разжим башмаков с брусками осуществляется резиновой камерой 5 заполняемой сжатым воздухом, поступающим по центральной трубке 1, имеющей выходные поперечные отверстия в зоне расположения пневмокамеры. Необходимое удельное давление (5-10 кгс/см ) абразивных брусков на обрабатываемую поверхность достигается путем регулирования давления- сжатого воздуха. Инструмент прикрепляется к полому шпинделю хонинговального станка, сообщающему ему вращательное, возвратно-поступательное и осциллирующее движения. Разработка специального инструмента осуществлена с учетом4 упомянутых условий. Ее отличительной особенностью и оригинальностью является размещение абразивных брусков в гибкой системе многозвенных цепочек шарнирно соединенных между собой и прижимаемых к обрабатываемой поверхности с помощью пневмокамеры, в которую подается сжатый воздух регулируемого давления. Таким образом происходит равномерный съем материала с поверхности некруглого (например, эллипсовидного) отверстия, в том числе с изменяющейся по длине формой сечения. Экспериментальные исследования преследовали своей целью проверку работоспособности инструмента на нескольких фиксированных режимах, прежде всего усилия прижима (разжима) абразивных брусков к обрабатываемой поверхности, вращение и возвратно-поступательное движение; отметить при этом величину снимаемого припуска, износ абразивных брусков, проверить состояние многозвенных цепочек (конструктивную прочность, отсутствие деформаций и поломок). Исследования проведены на двух вариантах конструкции инструмента: 1-ая четырехрядная (в каждом ряду по 4 звена) с размерами брусков 10x10x100; общее количество брусков в контакте с обрабатываемой поверхностью 8 шт.; общая площадь - 8000мм ; зернистость 80, связка керамическая, твердость СТ1. В качестве образцов приняты отрезки толстостенной трубы из стали 40ХНМАШ, HRC40, с размерами: Ід =400мм,сІн =\38мм,сївІІ = 122,8лш . Исходное состояние поверхности после растачивания, шероховатость поверхности Rz = ЗОмкм. 2-й вариант конструкции инструмента предусматривал усиление конструкции звеньев цепочек, на которых крепятся абразивные бруски и увеличение их размеров для крепления 6-ти брусков размерами 20x20x200 (увеличение ширины и длины бруска).
В этом случае рабочая поверхность абразивных брусков составила 24000мм2. Увеличение размеров рабочей поверхности брусков основывалось на результатах экспериментальных исследований, показавших увеличение съема металла при увеличении рабочей поверхности брусков (ширины и длины). Остальные условия Хн для обоих вариантов конструкции инструмента были аналогичными, в том числе: количество оборотов инструмента (частота вращения) поб = ЪЪобIмин.; количество двойных ходов пдх = 25д.х./мин.; давление разжима абразивных брусков изменялось ступенчато. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости применялся традиционный состав: смесь керосина, масла индустриального и добавки олеиновой кислоты соответственно в процентах: 80-15-5%.
Исследование влияния длины обрабатываемого отверстия на интенсивность съема металла
При этом в работе не ставилась цель подробного и всестороннего изучения влияния твердости абразивных брусков при хонинговании, а имелось в виду лишь уточнить и проверить существующие положения в условиях обработки упомянутых материалов при съеме повышенных припусков.
Твердость абразивных брусков изменялась от СМ1 до СТ2; изменялась также VQ от 15 до 95 м/мин. обрабатываемые материалы: стали (сталь 3, сталь ЗОХГСА сырая и закаленная), алюминиевые сплавы (ДТ1, Д16Т, Д1, АЛ9).
На основе полученных результатов установлено, что обработку сталей (сырых и закаленных) абразивными брусками зернистостью до М40 целесообразно вести наиболее твердыми брусками (С2 - СТ2 и выше) на низких скоростях микрорезания (V0 =20 — 25м/мин.). Сравнительно лучшие результаты были достигнуты при работе абразивными брусками зернистостью 6, твердостью С2 - СТ2, на керамической связке. Применение более мягких абразивных брусков и повышение VQ в данном случае резко ухудшает результаты работы, вызывая их повышенный износ, выкрашивание и задиры на обрабатываемой поверхности. Это объясняется следующими причинами.
При работе мягкими абразивными брусками на низких VQ происходит их интенсивный износ главным образом путем выкрашивания целых зерен, что объясняется повышенной нагрузкой на каждое зерно, обусловленной пластической деформацией и упрочнением срезаемого металла. При этом вследствие деформации снимаемой стружки, впереди режущего зерна скапливается деформируемый металл и нагрузка на зерно располагается не у вершины (как это имеет место при срезании зерном небольшой стружки), а выше, что и вызывает не разрушение зерна, а полное его «выкрашивание» из связки.
Повышение V0 способствует уменьшению нагрузки на каждое абразивное зерно, однако, при повышении V0 происходит ускоренное затупление абразивных зерен, бруски не успевают самозатачиваться; работа затупленными абразивными брусками вызывает увеличение нагрузки на них и последующее выкрашивание или поломку.
Работа абразивными брусками твердостью С2-СТ2 и выше на низких VQ обеспечивает длительную работу брусков без затупления. Повышения V0 с целью увеличения стойкости брусков в данном случае не требуется. Увеличение же V0 с целью повышения съема металла не дает положительных результатов, т. .к вызывает ускоренное затупление зерна, засаливание брусков и затем выкрашивание их года поломку.
При обработке алюминиевых сплавов наблюдается несколько иная зависимость V0 и твердости абразивных брусков; выбор твердости происходит несколько иначе, чем для сталей. У всех перечисленных материалов не отмечается такого быстрого затупления абразивных зерен (как это имеет место при обработке сталей), несмотря на значительно меньший износ абразивных брусков и, следовательно, меньшую «обновляемость» их режущей поверхности. Вследствие более низкой твердости и вязкости указанные материалы позволяют вести обработку на высоких V .
При обработке алюминиевых сплавов с повышением VQ увеличивается стойкость брусков; однако, в этом случае, при увеличении V0 следует уменьшать твердость. Так, например, при обработке алюминиевого сплава Д1Т на V0 =20-25м/мгт. бруски твердостью С1 (КЗ 4С1Б) показали удовлетворительные результаты. Увеличение VQ до 40-60 м/мин. вызывало выкрашивание брусков. Применение брусков твердостью СМ1 (КЗ 4СМ1Б) при повышенных скоростях показало удовлетворительные результаты. Отмечается в этом случае также зависимость твердости брусков от твердости обрабатываемого материала. С увеличением твердости обрабатываемого материала твердость бруска выбирается- более низкой. Например, при обработке алюминиевого сплава с Нв = 45кГс/мм2 удовлетворительные результаты показали бруски твердостью С1. При обработке этими брусками алюминиевого сплава с Нв=\00кГс/мм2 наблюдалось выкрашивание их, а удовлетворительные результаты показали бруски твердостью СМ1. Таким образом, при обработке алюминиевых сплавов выбор твердости абразивных брусков зависит от V0 и твердости обрабатываемого материала. С увеличением V0 и твердости обрабатываемого материала твердость абразивных брусков должна быть меньшей.
