Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние проектирования эксплуатации алмазных кругов 11
1.1.Анализ производства порошков и кругов из синтетических алмазов в РФ 11
1.2 Анализ рекомендаций по эксплуатации алмазных кругов 13
1.3 Технологический анализ схем формообразования поверхности твердосплавных изделий и инструментов 17
1.4 Выводы 29
1.5 Цель и задачи исследования 29
Глава 2 Исследования влияния параметров шлифования на работоспособность и износ алмазных кругов 31
2.1 Определение оптимальных марок и зернистости алмазного порошка 31
2.2 Исследование режимов затачивания твердосплавных инструментов кругами из синтетического алмаза 50
2.3 Исследование закономерностей износа алмазных кругов 68
2.4 Выводы 76
Глава 3 Исследования контактного давления при алмазном шлифовании и заточке твердосплавных изделий 78
3.1 Определение силовых зависимостей возникающих при алмазном шлифовании 78
3.2 Исследование влияния среднего контактного давления на эффективность алмазного шлифования 90
3.3 Характеристика срезаемого слоя при шлифовании 98
3.4 Выводы 103
Глава 4 Закономерности формоизменения алмазного круга в зависимости от схемы обработки и режимов 104
4.1 Классификация сложных поверхностей 104
4.2 Исследование кинематики схем формообразования и анализ их сточки зрения точности и производительности обработки 117
4.2.1 Закономерности формоизменения алмазного круга при обработке прямолинейных участков 117
4.2.2 Закономерности формоизменения алмазного круга при обработке фасонных поверхностей 125
4.3. Выводы 127
Глава 5 Результаты практического использования исследований 129
5.1 Разработка специального шлифовального станка 129
5.2 Сравнительный анализ действующего и усовершенствованного технологического процесса изготовления твердосплавной вставки на базе твердосплавной пластины типа LNUX301940 135
5.3 Расчет экономической эффективности от внедрения станка 140
Заключение 147
Список литературы 149
Приложения
- Технологический анализ схем формообразования поверхности твердосплавных изделий и инструментов
- Исследование режимов затачивания твердосплавных инструментов кругами из синтетического алмаза
- Исследование влияния среднего контактного давления на эффективность алмазного шлифования
- Закономерности формоизменения алмазного круга при обработке прямолинейных участков
Введение к работе
Актуальность темы. Изготовление фасонных твердосплавных инструментов, восстановление изношенных твердосплавных пластин и изготовление на их базе других инструментов требует съема больших припусков. Стоимость алмазного шлифования определяется двумя основными параметрами: производительностью обработки и расходом алмазных кругов на единицу продукции.
Высокой производительности, экономичности и точности можно достичь только в том случае, если в процессе алмазного шлифования круг не подвержен существенному износу и не требуется периодическая его правка и переналадка. Наибольшее влияние на эти параметры оказывает схема шлифования, выбор оптимальной характеристики кругов и режимов обработки.
Анализ операций заточки твердосплавных изделий показал низкую стойкость алмазных кругов. Удельный расход алмазов значительно превышает справочные и приведенные в Интернете данные. Приемлемого объяснения противоречий между теорией и заводской практикой в литературе не обнаружено. Большие сложности возникают в получении экспериментальных данных на предприятии, так как одни и те же круги применяются на различных операциях. Нет возможности определить целесообразность применения основных схем формообразования и иных факторов. Всё это предопределило необходимость исследования процесса шлифования и заточки твердосплавных изделий для анализа и рационального выбора схем формообразования, режимов обработки и разработки более эффективного обрабатывающего оборудования.
Анализ литературных данных и проведенные исследования показали, что доминирующим фактором, определяющим производительность и стойкость кругов, является величина среднего контактного давления в зоне шлифования. Вопросы методики расчета, методов получения поверхностей с учетом оптимальной величины среднего контактного давления являются новыми к актуальными и имеют теоретическое и практическое значение.
Цель работы. Обеспечение максимальной производительности алмазного шлифования и заточки при минимальном расходе алмазов за счет выбора схем формообразования, режимов шлифования и характеристики круга. Научная новизна заключается том что:
-
установлен интервал среднего контактного давления (1.5 - 3.0 МПа) при алмазном шлифовании кругами на органической связке, при котором обеспечивается максимальная производительность и минимальный удельный расход алмазов;
-
выявлены закономерности влияния схем формообразования, режимов обработки, площади контакта и характеристики кругов на среднее контактное давление и разработана методика технологического анализа схем формообразования на операции алмазного шлифования, позволяющие обеспечить оптимальную величину среднего контактного давления и следовательно максимальную производительность и минимальный удельный расход алмазов,'
-
установлено, что адаптивное управление подачей может осуществляться путем регулирования расчетной предельной мощности привода главного движения с целью обеспечения оптимальной величины среднего контактного давления;
-
установлено влияние размеров алмазного зерна на величину контактной температуры, что позволило установить предельную зернистость в 200мкм. При большей зернистости контактная температура превышает температуру графитизации алмаза.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Математическая модель, описывающая влияние схем и режимов обработки, характеристик кругов на параметр среднего контактного давления.
-
Методика технологического анализа схем формообразования при алмазном шлифовании и их совершенствование по параметру среднего контактного давления.
Методика исследования. Обработка результатов теоретических и экспериментальных результатов выполнена в математических средах Mathcad, Excel. При конструировании использовалось двухмерное моделирование в системе автоматизированного проектирования КОМПАС. Экспериментальная часть исследований выполнена на базе ФГУП ОМО им. Баранова и в лабораториях кафедр ОмГТУ. При проведении использована методика обработки экспериментов с применением ЭВМ, применялись микроскопы различных моделей, профилометр 170622, динамометрическая аппаратура.
Достоверность научных положений, выводов и заключений обусловлена корректностью исходных посылок, использованием апробированного математического аппарата, логической обоснованностью выводов, согласованностью расчетно-теоретических результатов с экспериментальными данными, полученными на метрологически аттестованной аппаратуре. Промышленным применением оборудования. Среднеквадратичное отклонение теоретических и экспериментальных данных не превышает 5%. Практическая ценность заключается в
- в разработке ресурсосберегающей технологии заточки твердосплавных
изделий, позволяющей повысить производительность и снизить расход кругов за
счет исключения пульсации контактного давления, возникающей в период
врезания затачиваемой поверхности в рабочую поверхность круга;
- в разработанной и доведенной до удобной и наглядной формы программе,
позволяющей рассчитать режимы обработки;
- в разработке технологической оснастки и специального станка для реализации технологического процесса шлифования твердосплавных изделий.
Реализация результатов работы. По результатам научных исследований предложена новая технология формообразования поверхности твердосплавных пластин. Разработанные технологические рекомендации по расчету режимов резания апробированы на ФГУП ОМП им. П.И. Баранова и в лабораториях
кафедры «Металлорежущие станки и инструменты» ОмГТУ при выполнении хоздоговорных работ. Реализация предложенной технологии в конструкции специального станка позволила повысить производительность обработки в 5 раз и снизить удельный расход алмазов в 5 раз. За счет обеспечения более высокой производительности и снижение удельного расхода алмазов на разработанном специальном шлифовальном станке, а, следовательно, и невысокой стоимости работы, при изготовлении цельных твердосплавных резцовых вставок и пластин для обработки деталей вагонов, чем на имеющемся на предприятиях оборудовании, с 2001 года заключено и выполнено с предприятиями только Западно-Сибирской железной дороги хозяйственных договоров на сумму 600 тысяч рублей.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на 5 международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (г. Омск), а также на заседаниях кафедр «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» Омского государственного технического университета.
Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 6 публикациях из них одна монография. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Министерства образования Российской Федерации
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы.
Выражаю особую благодарность Кушнеру B.C. за оказанную помощь в написании диссертационной работы.
Технологический анализ схем формообразования поверхности твердосплавных изделий и инструментов
Область эффективного применения алмазной обработки твердосплавных инструментов в настоящее время достаточно широка и непрерывно расширяется. Эффективность и качество обработки в значительной степени зависит от качества заточки и доводки лезвия твердосплавного металлорежущего инструмента, которая осуществляется алмазными кругами. Таким образом, алмазная обработка обеспечивает высокое качество инструмента, увеличение его стойкости и срока службы, улучшение условий труда заточников и повышение технической культуры инструментального производства.
Изготовление монолитного твердосплавного инструмента методом вышлифовки и изготовление нового инструмента на базе отработавших первый ресурс инструментов и деталей требует снятия больших припусков. Такая же проблема возникает при изготовлении фасонных инструментов.
В настоящий момент черновая обработка (обдирка) твердосплавных изделий осуществляется, преимущественно, алмазными кругами на бакелитовой связке.
Классификация способов алмазной обработки твердосплавных изделий может быть, по назначению: черновое шлифование, получистовое шлифование, чистовое шлифование, заточка и доводка лезвия твердосплавного металлорежущего инструмента.
При шлифовании и заточке твердосплавных изделий на предприятиях используются общепринятые схемы формообразования (Табл. 1.1)
При этом возникают большие сложности в получении данных по удельному расходу алмазов. Причиной этого являются: превышение рекомендуемых значений подач для достижения максимальной производительности и недостатки общепринятых схем шлифования, а именно значительные пульсации контактного давления в зоне шлифования, которые приводят к разрушению связки.
Для оптимизации режима шлифования по производительности и удельному расходу алмазов целесообразно разделить процесс шлифования на два этапа — установившийся период и период врезания.
В указанной таблице приведены режимы обработки при шлифовании твердосплавных изделий, а также параметры алмазного шлифования (удельный расход алмазов q, интенсивность съема Q, контактное давление (Рк). Величина контактного давления изменяется в достаточно больших пределах. Так при шлифовании наружного диаметра твердосплавных фрез происходит врезание кромки зуба фрезы в рабочую поверхность круга. При этом происходит пульсация контактного давления, что приводит к разрушению связки круга (рис. 1.1). Для достижения оптимальной величины контактного давления при данной схеме обработки необходимо понижать частоту вращения заготовки, но это приведет к снижению производительности. Достичь оптимальной производительности возможно путем увеличения скорости вращения алмазного круга путем соответствующего повышения глубины резания.
Тоже самое происходит при шлифовании передней и задней поверхности зуба твердосплавной фрезы. При установившемся периоде контактное давление, а, следовательно, и производительность шлифования, тесно связаны с мощностью привода заточного станка, которой в ряде случаев недостаточно, а в период врезания, вследствие уменьшения площади контакта, контактные давления практически всегда значительно выше оптимальных, что приводит к появлению зоны интенсивного износа рабочей поверхности круга в результате разрушения его связки(рис.1.2).
Анализ и исследования факторов при алмазной заточке показали, что именно выявление закономерности изменения контактного давления позволит принимать обоснованные решения по выбору схемы обработки и режимов. В связи с этим необходимо провести анализ всех факторов влияющих на контактное давление как основной параметр процесса алмазного шлифования. На контактное давление влияют: режимы резания, площадь контакта, характеристика алмазного круга, вид обрабатываемого материала, величтна засаливания (рис.1.3).
Большое влияние на ресурс круга оказывает температура в зоне шлифования [1], [22], [25], [33], [35], [63], [64], [66], [82], [86], [87], [94], [ПО]. С точки зрения теплофизики имеют место две главных особенности процесса шлифования. Первая из них состоит в том, что зерна на поверхностях подавляющего большинства алмазных инструментов расположены стохастически, т. е. не упорядоченно, а случайно, по вероятностным законам. В месте соприкосновения каждого из зерен с материалом заготовки выделяется теплота, возникающая в результате процесса срезания отдельной стружки. Расположение этих локальных источников тепловыделения на поверхности контакта между заготовкой и шлифующим инструментом непрерывно меняется во времени. Это содействует выравниванию температур на всей контактной поверхности заготовки. Выравниванию температур содействует также самозатачивание, свойственное большинству алмазных инструментов при правильно организованном процессе обработки. Самозатачивание состоит в том, что зерна, которые в процессе шлифования затупились, покидают рабочую поверхность круга, а вместо них в работу вступают острые режущие элементы, расположенные в более глубоких слоях связки.
Термический процесс в поверхностном слое детали характеризуется высокой скоростью и мгновенной температурой нагрева, кратковременностью выдержки при такой температуре и высокой скоростью охлаждения (особенно при работе с охлаждением).
При шлифовании вся механическая мощность микрорезания преобразуется в тепловую, так как лишь незначительная часть мощности (десятые доли процента) переходит в скрытую энергию изменений кристаллической решетки обрабатываемого материала.
Исследование режимов затачивания твердосплавных инструментов кругами из синтетического алмаза
Режимы резания при шлифовании, заточке и доводке твердосплавного инструмента назначаются в зависимости от характеристики применяемого алмазного круга, выполняемой операции, обрабатываемого материала, требований, предъявляемых к качеству обрабатываемой поверхности и применяемому оборудованию.
Проведенные исследования показывают, что режимы затачивания (скорость круга, продольная подача, поперечная подача и глубина резания) оказывают большое влияние на износ алмазного круга, производительность обработки, качество обработанной поверхности, температуру затачивания и т.д. Неправильно выбранные режимы резко увеличивают износ алмазных кругов при их эксплуатации, ухудшают качество обработки (вплоть до появления трещин) и уменьшают производительность.
Для установления рациональных режимов шлифования и затачивания твердосплавного инструмента были исследованы: скорость круга, подача глубина резания.
Изучалась работоспособность алмазных кругов на бакелитовой связке при фасонном шлифовании эллипсоидных канавок в твердосплавных пластинах Т14К8. Использовались круги типа 1А1 (АС2, АС4, АС6) 100/80 В2-01 100% диаметром 125мм с шириной алмазоносного слоя 1,5мм и круги типа 12А2-200 диаметром 75мм и шириной алмазоносного слоя 1,5мм. При проведении однофакторных экспериментов постоянными принимали следующие режимы обработки были: скорость резания V = 20м/с, продольная подача S = 0,9м I мин и поперечная подача Snon = 0,05мм І дв.ход с применением СОЖ.
Исследования влияния параметров режима резания (скорости резания, глубины шлифования и подачи) на массу удаленного материала до полного износа алмазоносного слоя круга на бакелитовой связке показали следующее: наибольшее влияние на износ зерен алмазного порошка оказывает скорость резания, так, при увеличении скорости резания в 1,5 раза с 20 м/с до 30 м/с масса удаленного материала уменьшилась примерно в 2 раза (рис. 2.13).
Следующим параметром режима резания по влиянию на износ зерен алмазного порошка является глубина шлифования. Так, при увеличении поперечной подачи в 2 раза с 0,03мм/дв.ход ход до 0,06мм/дв.ход масса удаленного материала уменьшилась примерно в 1,5 раза (рис. 2.14).
Последним из изучаемых параметров режима резания, оказывающим влияние на массу удаленного материала до износа, является подача при шлифовании. Так, при увеличении подачи шлифования в 2 раза с 0,5мм/мин до 1,0мм/об масса удаленного материала уменьшилась примерно в 1,3 раза (рис. 2.15).
Основным показателем износа инструмента из синтетических сверхтвердых материалов является удельный расход алмазов (q , мг/г).
Удельный расход синтетического алмаза характеризует износ алмазного круга и определяет количество алмаза, израсходованного на снятие определенного количества обрабатываемого материала.
Основным показателем, определяющим стоимость алмазного инструмента, является концентрация алмазов, которая характеризуется весовым содержанием их в рабочем слое.
Исходными данными для расчета весового содержания алмазов в инструменте являются объем алмазоносного слоя, (см ), и концентрация алмазов в алмазоносном слое, (%) [3].
В США и Англии за 100% концентрацию принято содержание 72 карат алмазов в одном кубическом дюйме алмазоносного слоя. При переводе в метрическую систему это составляет 72/(2,54) —4, 3937 карат/см3. Для расчетов рекомендуется принимать содержание 4,4 карат алмазов в 1см3 алмазоносного слоя.
Для определения расхода алмазов при шлифовании применяются два метода: линейный и весовой. В нашем случае отдается предпочтение линейному методу измерения, потому что, при данном методе измерения износа, круг можно не снимать со шпинделя станка, что исключает погрешности базирования и повышает точность измерений. Плюс ко всему при весовом методе практически не устраняется влияние веса посторонних веществ, зафязняющих рабочую поверхность круга в результате его засаливания.
Линейный метод предусматривает определение изменения высоты рабочего слоя круга за определенный период его работы, которое производится при помощи приспособлений с микронными индикаторами.
Анализ полученных зависимостей показал, что ужесточение режимов резания до определенных оптимальных значений приводит к плавному увеличению скорости износа алмазных зерен. Так, увеличение скорости резания с 25 м/с до 30 м/с привело к росту удельного расхода алмазов в 1,3 раза, а увеличение скорости резания в диапазоне от 30м/с до 35м/с привело к росту удельного расхода алмазов в 3,5 раза (рис. 2.16). Увеличение глубины шлифования с 0,03 мм/дв.ход до 0,04 мм/дв.ход привело к росту удельного расхода алмазов в 2 раза, увеличение глубины шлифования с 0,04мм/дв.ход. до 0,06мм/дв.ход привело к росту скорости износа алмазных зерен в 4 раза (рис. 2.17). Увеличение S с 0,5м/мин до 1,5м/мин привело к росту удельного расхода алмазов в 1,2 раза, а увеличение S с 2м/мин до Зм/мин привело к росту удельного расхода алмазов в 2,1 раза (рис. 2.18). Обобщая полученные результаты исследований влияния режимов обработки на работоспособность алмазных кругов, были сделаны следующие выводы. Увеличение параметров режима резания до определенного значения приводит к плавному увеличению скорости износа алмазных зерен. При увеличении параметров режима резания больше определенного критического значения происходит резкое увеличение скорости износа алмазных зерен.
В процессе исследований устанавливалось также влияние режимов затачивания при торцевом шлифовании твердосплавных пластин Т15К6 кругами типа 12А2-45 125 10 5 100/80- В2-01-100 (рис. 2.19) на следующие параметры: качество поверхности режущего инструмента (шероховатость поверхности, выкрашивание режущей кромки, наличие микротрещин и сколов), удельный расход алмаза, производительность обработки.
Исследование влияния среднего контактного давления на эффективность алмазного шлифования
Следует различать контактное давление на алмазное зерно и среднее контактное давление на всю площадь. Для того чтобы осуществить процесс резания необходимо создать определенное среднее контактное давление между обрабатываемой поверхностью и рабочей поверхностью круга с целью обеспечения внедрения вершин алмазных зерен в обрабатываемую поверхность. Среднее контактное давление оказывает влияние на стойкость алмазных кругов и производительность шлифования.
Основное влияние на величину среднего контактного давления оказывают режимы резания (скорость резания, подача, глубина резания) и площадь контакта.
Подавляющее большинство заточных станков работает при частоте вращения круга, обеспечивающей скорость 25-35 м/с. С увеличение скорости резания при шлифовании пропорционально скорости увеличивается число вершин алмазных зерен, проходящих зону шлифования и снимающих стружку в единицу времени и соответственно уменьшается число вершин зерен, которые только пластически деформируют обрабатываемого материала, оттесняя его в стороны без образования стружки (эти зерна не совершают полезную работу, а только нагревают обрабатываемую поверхность). В результате снижается среднее контактное давление, но увеличивается работа трения и пластического деформирования обрабатываемого материала, а значит и контактная температура шлифования. Кроме того, более интенсивный воздушный поток вокруг вращающегося круга препятствует проникновению СОЖ в зону шлифования. Неблагоприятные циклические силовая и тепловая нагрузки на вершины алмазных зерен и связку круга, характерных для высоких скоростей резания, требует увеличение прочности и износостойкости алмазных зерен.
При увеличении площади контакта (SK) рис 3.7, уменьшается величина среднего контактного давления. На величину площади контакта основное влияние оказывают следующие параметры: характеристика круга, размеры обрабатываемого изделия, глубина резания.
Отсюда видно, что площадь контакта при плоском шлифовании можно изменять меняя ширину шлифования В, радиус круга R и глубину шлифования /.
Среднее контактное давление это есть отношение радиальной составляющей силы резания к площади контакта
Анализ данных зависимостей показал, что среднее контактное давление растет с увеличением величин продольных, поперечных подач, а так же при увеличении глубины резания. Снижение величины среднего контактного давления возможно в случае увеличения скорости резания и площади контакта.
Данные зависимости относятся к установившемуся периоду и позволяют выбрать оптимальные режимы обработки по параметру среднего контактного давления, а, следовательно, и по производительности обработки, которая характеризуется интенсивностью съема. Зависимости силы шлифования Р и интенсивности съема Q от давления инструмента могут быть изображены графически (рис. 3.12).
До значения среднего контактного давления 0,1 Н/мм материал с детали не снимается. Зёрна только скользят по обрабатываемой поверхности - происходит процесс трения. При увеличении среднего контактного давления часть зерен, находящихся на рабочей поверхности круга, начинает внедряться в обрабатываемую поверхность.
В диапазоне средних контактных давлений от 0,1 до 1,5 Н/мм2 интенсивность съема постепенно возрастает, однако кривая Q = f\P) имеет очень небольшой угол наклона. После достижения среднего контактного давления 1,5 Н/мм начинается интенсивное резание.
В диапазоне средних контактных давлений 1,5-2,5 Н/мм" интенсивность съема резко возрастает, так как с увеличением среднего контактного давления все большее число зерен, разновысотно расположенных на рабочей поверхности шлифовального круга, внедряется в шлифуемый материал. После достижения среднего контактного давления свыше ЗН/мм" начинается процесс разрушения, происходит интенсивный износ рабочей поверхности круга. Таким образом, из зависимости (3.12) видно, что увеличение скорости круга и площади контакта приводит к снижению среднего контактного давления.
Влияние среднего контактного давления на интенсивность съема твердого сплава в зависимости от зернистости алмазного круга приведены на рис 3.13
Среднее контактное давление на круг может возрастать только до определенной величины, при достижении которой оно уже не увеличивается. Этот пик среднего контактного давления можно объяснить следующими факторами:
- связка, вследствие высоких нагрузок и температур в зоне шлифования, претерпевает структурные изменения и разрушается;
- большая площадь контакта алмазного круга с обрабатываемой поверхностью при увеличении среднего контактного давления, приводит к остановке круга.
- врезание кромки пластины в алмазоносный слой круга сопровождается повышенным износом круга, и значительным пульсациям среднего контактного давления, что приводит к резанию алмазного круга кромкой пластины.
По данным проведенных исследований [3] видно, что увеличение скорости и площади контакта сначала приводит к снижению удельного расхода алмазов (рис.3.14), это объясняется снижением удельного давления, но потом расход алмазов начинает возрастать. Это явление происходит из-за возрастания температуры при шлифовании.
Закономерности формоизменения алмазного круга при обработке прямолинейных участков
Наиболее простую поверхность - плоскость, можно получить по многочисленным схемам, каждая из которых имеет достоинства и недостатки (таблица 4.1). Попробуем проанализировать эти схемы с позиций точности получения плоскости, стойкости кругов и производительности обработки.
Основное влияние на производительность, точность обработки и удельный расход алмазов оказывают режимы, схемы обработки и площадь контакта. Величина скорости резания V оказывает определяющее влияние, так как от нее зависит силовая и тепловая нагрузки на режущий клин и условия отвода тепла из зоны резания. При работе с большими скоростями резания происходит интенсивный нагрев обрабатываемой поверхности и рабочей поверхности алмазного круга. Из-за высокой теплопроводности алмаза, основное тепло уходит в алмазный инструмент, что приводит к его интенсивному износу. Таким образом, для повышения эффективности шлифования необходимо вместе с возрастанием скорости резания увеличивать твердость алмазных зерен и теплостойкость связки. За счет возрастания скорости резания снижается величина контактного давления, что позволяет уменьшить площадь контакта. Площадь контакта в свою очередь влияет на радиальную составляющую силу резания. С увеличением площади контакта повышается радиальная составляющая сила резания, которая приводит к отжиму технологической системы и увеличению температуры в зоне обработки. На рисунке (4.9 а) представлена схема изменения площади контакта в период торцевого шлифования(таблица 4.1 а и 4.1 б.).
При шлифовании поверхности по данной схеме площадь контакта изменяется в широком диапазоне. Происходит пульсации контактного давления в период врезания рабочей поверхности круга в обрабатываемую поверхность и выходе его из зоны обработки. Величина данных пульсаций зависит от режимов обработки и характеристики круга. При установившемся режиме величина контактного давления значительно ниже оптимальных, что приводит к снижению производительности (таблица 4.1а). Для искусственного уменьшения площади контакта, рабочую поверхность алмазного круга располагается под углом от 1 до 3 относительно обрабатываемой поверхности (таблица 4.16). Данная схема позволяет повысить производительность алмазного шлифования до 30% рис.4.10, но при этом наблюдается повышенный износ алмазоносного слоя до 60% рис.4.11. При данной схеме точность получения поверхности ниже (рис.4.12), чем при шлифовании по схеме табл.4.1а, так как угол наклона рабочей поверхности круга оказывает влияние на высоту остаточных гребешков (шероховатости) на обработанной поверхности (рис.4.13), величина которых возрастает с увеличением угла наклона рабочей поверхности круга, величины поперечной подачи и с уменьшением наружного диаметра алмазного круга. Данную схему, возможно, использовать при черновой обработки поверхности.
Недостатком данных схем является пульсации контактного давления в период врезания. Избавиться от этого можно, только в результате изменения движения обрабатываемого изделия, путем добавления осциллирующего движения пластины не выводя её за пределы рабочей поверхности круга. Тем самым будет достигнут оптимальный интервал контактного давления величина которого находится в пределах 1,5-3 Н/мм .
Примером успешного технического решения является схема обработки плоскости, когда продольная подача заменена на вращательное движение пластины (табл. 4.1 в), пульсации контактного давления при такой схеме будут не высоки (рис.4.14), так как площадь контакта изменяется в небольших пределах (рис. 4.9, б). Но с увеличением площади контакта возрастает тангенциальная составляющая силы резания, что приводит к снижению частоты вращения круга. Это объясняется недостаточной мощностью электродвигателя привода главного движения, которыми оснащены универсально заточные станки. Для расчета номинальной мощности электродвигателя привода главного движения используется зависимость.
Для устранения данной погрешности необходимо установить ось вращения пластины на край режущей части (табл. 4.1 г). Тем самым становится возможным устранить данную погрешность путем поворота поверхности пластины относительно рабочей поверхности круга. Это позволит компенсировать погрешность, которая возникает в результате наклона горизонтальной оси шпинделя.
Черновую обработку поверхности пластин возможно производить по схеме представленной в таблице 4.1е Данная схема обеспечивает оптимальную величину контактного давления(рис. 4.14), что позволяет осуществлять процесс шлифования в высокой производительностью (рис.4.10) и минимальным удельным расходом алмазов (рис.4.11).
Величина продольной подачи Snp в большей степени влияет на, удельный расход алмаза и производительность шлифования и в меньшей - на качество обработанной поверхности. Поперечная подача Smm при торцевом шлифовании является основным фактором, влияющим на производительность алмазного шлифования.
Оптимальные значения режимов обработки определяются в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала, схем обработки, мощности привода, точности изделия, характеристики алмазного инструмента и оптимальной величины контактного давления.
С учетом выше изложенных исследований разработана программа в среде программирования ДЕЛФИ, для расчета эффективной мощности шлифования и оптимальной скорости резания с учетом оптимальной величины контактного давления, характеристик алмазных кругов и режимов обработки.
