Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние вопроса. цель и задачи исследования 11
1.1. Особенности профильного шлифования режущих деталей штампов 11
1.2. Инструментальные стали, применяемые для изготовления режущих деталей штампов 14
1.3. Особенности шлифования высоколегированных шгамповых сталей 17
1.4. Профильное шлифование труднообрабатываемых сталей и сплавов кругами из эльбора 20
1.5. Правка шлифовальных кругов 23
1.6. Смазочно-охлаждаюшая жидкость и её влияние на процесс шлифования 26
1.7. Тепловой режим шлифования 28
1.7.1. Эксперименгадьные методы изучения температурных полей 29
1.7.2. Аналитические методы определения температурных полей 29
1.7.3. Моделирование тепловых явлений, возникающих в процессе резания 31
1.8. Цель и задачи исследования 35
Глава 2. Методика экспериментальных исследований 38
2.1. Условия проведения экспериментов и исследуемые показатели 38
2.2. Методика расчета температурных полей и теплового баланса на электрической модели 39
2.2.1. Мощность теплового потока 49
2.3. Мегодика определения гепяофизических свойств материалов 49
2.4. Оборудование для проведения экспериментов 52
2.5. Мегодика измерения относительного расхода эльбора по массе 52
2.6. Мегодика изучения характера износа профильного круга 54
2.6.1. Особенность подготовки круга к работе 54
2.6.2. Мегодика определения размерной стойкости круга . 56
2.7. Затраты на шлифование 58
2.8. Аппаратура для измерения сил резания 58
2.9. Экспериментальное измерение температуры 59
2.10. Устройства для измерения величины абсолютного удлинения размеров вследствие температурного воздействия 61
2.11. Методика экспериментальных исследований качества поверхностного слоя заготовок 61
2.11.1. Шероховатость обработанной поверхности 61
2.11.2. Остаточные напряжения в поверхностном слое. 63
2.11.3. Микрогвердость поверхностного слоя 64
2.11.4. Определение остаточного аусгенита 64
2.12. Математическая обработка результатов .66
Глава 3. Теоретическое исследомние тепловых явлений при шлифовании режущих деталей штампов 69
3.1. Математическая формулировка задачи и выбор схемы элекгромоделирования 69
3.1.1. Расчет максимальной температуры в зоне резания 74
3.2. Исследование температуры на поверхности в зоне шлифования .75
3.3. Исследование теплообмена при шлифовании шгамповых сталей методом элекгромоделирования 79
3.3.1. Распределение тепловых потоков 79
3.3.2. Исследование температурных полей, полученных электромоделированием 84
3.4. Исследование температур в поверхностных слоях шля-фовального круга 97
3.5. Выводы 101
Глава 4. Исследование шлифования высоколегированных пггамповых сталей повышенной износостойкости 102
4.1. Исследование силы резания и мощности шлифования 103
4.2. Приведенная интенсивность шлифования .109
4.3. Удельная работа шлифования и коэффициент абразивного резания 112
4.4. Относительный расход эльбора по массе, затраты на шлифование 116
4.4.1. Размерная стойкость кругов при шлифовании 123
4.5. Исследование влияния химического состава на обрабатываемость шгамповых сталей специальной вьшлавки 131
4.5.1. Влияние химического состава на составляющие силы резания и мощность шлифования 131
4.5.2. Приведенная интенсивность шлифования сталей специальной выплавки 136
4.5.3. Удельная работа шлифования и коэффициент абразивного резания в зависимости от химического состава сталей 137
4.5.4. Влияние химического состава сталей на относительный расход эльбора по массе 139
4.6. Выводы 144
Глава 5. Исследование точности и качества обработанной поверхности 147
5.1. Исследование влияний температурных деформаций, возникающих при профильном шлифовании, на погрешности измерения 147
5.2. Исследование качества обработанной поверхности 162
5.2.1. Шероховатость обрабоганных поверхностей загоговок162
5.2.2. Исследование микрогвердосги обработанной поверхности 169
5.2.3. Остаточные напряжения, глубина проникновения и характер распределения 174
5.2.4. Исследование содержания остаточного аусгенига. 182
5.3. Выводы 187
Глава 6. Технико-экономическая эффективность внедрения кругов из эльбора при шлифовании еежувдх деталей штампов из высоколегированных марок сталей повышенной износо стойкости 190
6.1. Результаты внедрения процесса шлифования профильных поверхностей режущих деталей штампов из высоколегированных марок сталей 190
6.2. Экономическая эффективность внедрения штампов с режущими деталями из высоколегированных марок
сталей 192
6.3. Методические указания по профильному шлифованию режущих деталей штампов 193
6.4. Выводы 195
Список литературы 200
Приложения
- Профильное шлифование труднообрабатываемых сталей и сплавов кругами из эльбора
- Методика расчета температурных полей и теплового баланса на электрической модели
- Исследование теплообмена при шлифовании шгамповых сталей методом элекгромоделирования
- Исследование влияния химического состава на обрабатываемость шгамповых сталей специальной вьшлавки
Введение к работе
Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, .утвержденными ХХП съездом КПСС, предусмотрено дальнейшее .увеличение производства электродвигателей, которые б,уд.уг отвечать перспективному уровню развития мирового электромашиностроения конца нынешнего столетия.
С целью экономии меди, изоляционных и других материалов страны - члены СЭВ создали более экономичный двигатель новой серии АИ (асинхронные ИНТЕРэлекгро) взамен серии 4А. Мощность двигателей новой серии охватывает значительный диапазон от 0,25 до 400 кВт. В связи с этим возникает необходимость в создании специального высокопроизводительного оборудования, инструмента, оснастки, гарантирующих не только высокое качество электродвигателей, но и облегчающих груд людей, занятых в производстве электродвигателей.
Особое значение при этом приобретает надежная работа штампо-вой оснастки» от ресурса работы которой зависит ритмичная и эффективная работа штамповочных цехов электромашиностроительных заводов.
В настоящее время одним из главных направлений в повышении периода стойкости вырубных штампов для изготовления листов маг-нигопроводов электродвигателей является изготовление режущих деталей из более высокопрочных и износостойких материалов. Механические свойства существующих в настоящее время и широко применяемых сталей марок XI2M. ХІ2ФІ и др. для изготовления режущих деталей не отвечают современным требованиям интенсификации производства. Ускоренный выход из строя в процессе изнашивания рабочих деталей вызывает перебои в работе штамповочных цехов за
счег чаогых заточек шгампа. Наряду о этим, загупление режущих кромок приводит к низкому качеству штампованных заготовок.
С целью повышения периода стойкости штампов для вырубки листов магнитопроводов, при изготовлении режущих деталей рекомендуют использовать новые более износостойкие шгамповые стали. К ним относятся стали марок Х6Ф4М, ІІХ4В2С2ФЗМ, созданные Укр-ЕИИспецсгалью (г.Запорожье) совместно с ВПТЙэлекгро (г.Ленинград), также Х5ФЗСТ и ХІ2МСТ. созданные в Бакинском отделении ВНИИТэлекгромаш. Указанные стали в сравнении с широко применяемой сталью марки ХІ2М обладают повышенной износостойкостью, прочностью и др.
Внедрение указанных сталей при изготовлении режущих деталей позволяет существенно повыоить период стойкости штампов, снизить себестоимость вырубаемых листов мапшигопроводов и увеличить объем выпуска электродвигателей массового производства.
При изготовлении режущих деталей штампов наиболее сложной и ответственной операцией является профильное шлифование. От го-го, насколько качественно и точно изготовлены детали, целиком зависит надежная работа вырубного шгампа.
В настоящее время на электромашиностроительных заводах режущие детали штампов из сталей марки ХІ2М шлифуют кругами из элекгрокоруяда белого. Профильное шлифование проводят на плоско-шлифовальных станках моделей ЗГ7І, 3711 и др. Указанные круги позволяют в пределах заданных допусков обработать не более 8-Ю секторов матриц, при среднем количестве секторов матриц в комплекте 34-36 штук. Это приводит к частой правке абразивного круга, что снижает производительность обрабогки. Профильное шлифование сопровождается значительным тепловыделением в зоне резания, приводящим к образованию прижогов. Высокие температуры способствуют возникновению значительных температурных деформаций
детали, что приводит к погрешностям при измерении и. как следствие, к браку.
При профильном шлифовании режущих деталей, изготовленных из новых высоколегированных штамповых сталей, круги из обычных абразивных материалов засаливаются значительно бысгрее, чем при обработке стали марки XI2M, теряют режущую способность и практически становятся непригодными для эксплуатации. На обработанной поверхности наблюдаются сильные прижоги. Это становится причиной, одерживающей широкое внедрение новых марок штамповых огалей в промышленность.
Отсутствие опыта и опубликованных работ с рекомендациями по использованию кругов из эльбора для шлифования деталей из высоколегированных штамповых сталей повышенной износостойкости не дает возможности широкого применения этих кругов при профильном шлифовании.
Поэтому настоящая работа посвящена комплексному исследованию профильного шлифования режущих деталей штампов, изготовленных из высоколегированных штамповых сталей, обеспечивающих высокую эффективность процесса.
Работа выполнялась в Бакинском отделении ВНИИТэлекгромаш на основании заказ-наряда по теме EI7.50I8 "Разработка, исследование новых штамповых сталей для вырубки листов магнигопрово-дов из материалов повышенной прочности".
Данная тема выполнена согласно "Комплексному плану научно-исследовательских и опыгно-консгруктороких работ по технологии, механизации и автоматизации общемашиностроитедьных процессов на 1976-1980 годы", утвержденному Министерством электротехнической промышленности.
Наиболее существенные научные результаты, полученные в работе, следующие:
Проведены комплексные исследования силовых и температурных зависимостей при шлифовании высоколегированных штамповых сталей различных марок, методом элекгромоделирования тепловых процессов определено распределение тепловых потоков и поверхностных температур по длине контакта, получены температурные подя в круге и заготовке, исследовано влияние смазочно-охлаждаюшей жидкости (СОЖ).
Иссдедована закономерность износа профильного круга и определены режимы шлифования, обеспечивающие обработку одного комплекта деталей за один период стойкости круга между правками.
Экспериментально изучено влияние легирующих элементов в составе штамповых сталей на обрабатываемость шлифованием.
Показано влияние температуры, возникающей в зоне резания, на точность и качество обработанной поверхности режущих деталей штампов.
В результате проведенных исследований на основании комплексного плана Минэдектрогехпрома на машиностроительной базе Бакинского огдедения ВНИИТэдекгромаш создан участок по изгоговденяю эльборовых профильных кругов на бакелитовой связке БІ с относительной концентрацией 100 для обеспечения ими заводов отрасли.
Разработаны научно обоснованные рекомендации по режимам профидьного шдифования режущих деталей штампов, изготовленных из высоколегированных штамповых сталей. Рекомендации введены в
РГМ 16686.752-79.
Автор защищает:
Методику комплексного исследования процесса профильного шлифования режущих деталей штампов.
Предложенную электрическую модель процесса профильного
шлифования, позволяющую решить рян теплофизических задач и объяснить тепловые явления, возникающие в зоне резания.
Результаты экспериментальных исследований динамики процесса и основных закономерностей износа профильных кругов.
Результаты исследований обрабатываемости шлифованием штамповых сталей в зависимости от химического состава.
Практические рекомендации по выбору метода и оптимальных условий шлифования режущих деталей штампов эльборовыми кругами на бакелитовой связке.
Работа выполнена в Бакинском отделении ВНИИТэлекгромаш.
- II -
Профильное шлифование труднообрабатываемых сталей и сплавов кругами из эльбора
Профильное шлифование широко применяется на операциях обработки желобов я наружных колец подшипников, элементов шлицевых валов, профилей зубьев прямозубых и других колес, червячно-мо-дульвых фрез, шеверов, долбяков, протяжек, при вышдифовке сгруженных канавок концевого инструмента, при шлифовании профиля резца и т.д.
Шлифование сложной криволинейной поверхности - трудоемкий процесс, предусматривающий высокую точность профиля и высокие требования к качеству поверхностного слоя. Такие условия работы вынуждают вести шлифование на непроизводительных режимах и час-го править абразивные круги, причем производительность уменьшается при шлифовании наиболее грудных по обрабатываемости легированных сталей [35].
Исследования и опыт применения шлифовальных кругов из эльбора различными промышленными предприятиями показывают, что при профильной обработке труднообрабатываемых сталей круги из эльбора превосходят вое известные круги из обычных абразивных материалов ІЗЗ. 40, 63, 97, 98. 105}.
При обработке желобов подшипниковых колец из стали марки ЭИ-347 эльборовыми кругами взамен кругов из карбида кремния период стойкости кругов между правками повысился в 20-25 раз при обработке наружных поверхностей и в 25-30 раз при шлифовании внутренних поверхностей. При шлифовании кольца подшипников )1308 из отали марки ШХ-І5 замена кругов из элекгрокоруяда белого на круги из эльбора Л8 СТЗ 100$ позволила обработать 200 колец, вместо 10 [97].
Эффективность применения эльборовых кругов при шлифовании профилей желобов подшипников отмечены также в работах [2, 3, 90J.
В них приводятся рекомендации по выбору кругов и режимов шлифования. При обработке сложного профиля инструмента таких, как червячно-модульных фрез, шеверов, долбяков, протяжек и других эльборовые круги обладают высокой кромкостонкостью, режущей способностью, меньшим тепловыделением. Применение эльборовых кругов при шлифовании сложного профиля инструмента повышает производительность труда на 25-30$ [104].
На ЗИЛе при профильном шлифовании круговых протяжек для нарезания конических зубчатых колес кругами из монокорунда и хромиотого электрокорунда имели место прижоги даже при низкой скорости круга 8 м/с. Режущие сегменты протяжки изготавливаются из стали марки Р9Ф5. Припуск на шлифование - 0,2 мм. Обработке подвергалась дуга окружности радиусами 46,7 и 60.6 мм. Точность по профилю ±0,01 мм. Во время обработки правка круга не допускается. Обработка этих сегментов эдьборовыми кругами зернистостью ЛІ2, твердоотью МЗ на керамичеокой связке с относительной концентрацией эльбора 100 при скорости круга 15 м/с, продольной подачей - 1.5 м/мин, радиальной подачей - 0,02-0,05 мм/ход обеспечила отсутствие прижогов, засаливание режущей поверхности, шероховатость обработанной поверхности по параметру КО. - в пределах 0.32-0.16 мкм [40].
Для производства инструментов малого диаметра с высоким качеством необходимо применять метод вышдифовки стружечных канавок в закаленных заготовках. В данном случае одним из основных факторов при обработке является кромкосгойкоогь круга. Установлено, что при вышдифовке стружечных канавок развергок диамегром 4.5 мм оптимальным являегся круг Л0І0-І2 БІ56 100$. обеопечиваюпшй высокую кромкостойкооть [97].
Широкое применение подучили круги из эльбора при резьбошли-фовании грудношлифуемых быстрорежущих сталей марок PI2. Р9К5, Р9Ф5 и др. Производительность резьбошлифования кругами из эльбора на керамической связке в три-четыре раза выше,чем кругами из обычных абразивов [53].
Исследования процессов резьбошлифования метчиков из быстрорежущих сталей кругами из эльбора показали высокую кромкосгой-коогь этих кругов. Причем установлено, что наибольшая эффективность достигается при шлифовании труднообрабатываемых деталей сложной конфигурации [22, 78, 96]. Считается, что эдьборовые круги особенно эффективны при шлифовании резьб о мелким шагом [51]
Использование эдьборовых кругов взамен электрокорундовых при резьбошлифовании быстрорежущих сталей приводит также к существенному снижению сил резания, а, следовательно, и тепловых нагрузок [20]. К ходовым винтам, применяемым в металлорежущих станках и измерительных приборах, предъявляются высокие требования к точности и качеству обработанной поверхности. Обработка ходовых винтов из стали марки ХВГ эльборовыми кругами, по сравнению с электрокорундовыми и монокорундовыми, обеспечивают высокую точнооть формы резьб [65].
Исследование процеооа однониточного шлифования профиля радиусной резьбы специальных тонкостенных ходовых винтов с шагом 8,5 мм, наружным диаметром 33-43 мм, длиной резьбовой части 1060-1300 мм эльборовыми кругами Л0І0-І6 CIO СМІ-СТІ 100$ позволило разрабогагь и внедрить эффективный технологический процесс резьбошлифования ходовых винтов. Производительность груда при этом возросла более, чем в два раза, низкие температуры, сопровождающие эдьборовое шлифование, сократиди погрешности, связанные с тепловыми деформациями [66].
Так же установлено, что при шлифовании точных ходовых винтов из стали марки ХВГ период стойкости эльборовых кругов между правками в 50-70 раз выше стойкости кругов из элекгрокорунда [27].
Анализ приведенных литературных данных позволяет сделать следующий вывод. Несмотря на множество работ, посвященных профильному ельборовому шлифованию различных сталей и сплавов, отсутствуют данные по профильному шлифованию высоколегированных шгамповых сталей кругами из зльбора. Для повышения эффективности процесса профильного шлифования режущих деталей штампов, изготовленных из высоколегированных труднообрабатываемых шгамповых сталей, использование кругов из эльбора - необходимое условие.
Методика расчета температурных полей и теплового баланса на электрической модели
Метод электрического моделирования теплообмена двух быстро-перемещающихся, охлаждаемых и находящихся в тепловом контакте тел основан на авгономном эдекгромоделировании постоянной и переменной составляющих (по угловой координаге) периодического температурного поля, возникающего в каждом из них [82]. Под постоянной составляющей понимается среднеинге-гральное решение по углу V значение температуры о Переменная составляющая (Уг1Р,Р/ являегоя разностью между решениями задачи и If, Yv . т.е. значением температуры и постоянной составляющей Решение задачи (вычисляемая температура) сводится к определению суммы постоянной и переменной составляющих В работе [81] показано, что обладают различны ми свойствами. Постоянная составляющая определяется в основном размерами тела и теплоотдачей и не зависиг ог скорости вращения. Переменная составляющая в значительной степени зависит от скорости вращения и при больших скороогях (которые имеют место при шлифовании) практически не зависиг ог теплоотдачи.
Поэтому при решении задач теплофизики технологических процессов для описания Ui и иг целесообразнее ставить отдельные краевые задачи, которые удобны для изучения зависимости температуры ог парамегров - скорости вращения, коэффициента геплоогдачи, протяженности теплоисточника (площади контакта) и др. Таким образом, решение сложной (периодической) задачи разбивается на решение двух составляющих - менее сложных задач. При квазиуогановившемоя режиме постоянная составляющая получается размерностью на единицу меньше исходной задачи. Исследования проводили на модели, электрическая схема которой изображена на рис.2.I. Постоянная составляющая температурного поля круга решалась методом сеток на модели ( RAK ) обычным способом элекгрогепловой аналогии (ЭТА). По схеме врезного многопроходного шлифования по огоянную составляющую можно представить как решение некоторой осесиммегричной задачи (т.е. одномерной), тогда как переменная составляющая реализуется квазианалоговым методом элекгромодедиро-вания подвижных температурных полей в системе координат, связанной с тепловым источником Постоянная и переменная составляющие при выоокой скорости проникают на разную глубину в заготовку. Постоянная составляющая распространяется по всей заготовке (общий прогрев заготовки в процессе обработки), и её легко реализовать на модели. Наиболее трудоемка в реализации переменная составляющая, область проникновения которой значительно меньше. Поэтому при реализации области (необходимой для исследований приконгакгной зоны) проникновения переменной составляющей определяли на квазианалоге. Для воспроизведения области проникновения теплового потока по глубине (переменной составляющей) пользовались формулой [73]
Исследование теплообмена при шлифовании шгамповых сталей методом элекгромоделирования
Анализ теплового баланса при шлифовании штампових огалей имеет большое значение для объяснения тепловых явлений, происходящих в зоне резания.
Данные распределения тепла между кругом и заготовкой при шлифовании получены электромоделированием. Соогношение гоков, протекающих по НвК и IXBIL (см. рис. 2.1), соответствуют соотношению тепловых потоков, поступающих в круг и заготовку.
Результаты экспериментов показывают, что коэффициент распре деления теплового потока при изменении условий шлифования имеет разный характер. На коэффициент распределения тепловых потоков между заготовкой и кругом существенное влияние оказывают характеристика круга и условия охлаждения. Результаты, полученные при элекгромоделировании процесса шлифования сталей марок XI2M и XI2MCT элекгрокорундовым и эльборовым кругами с продольной подачей 12 м/мин и глубиной шлифования 0,010 мм/дв.ход., приведены в таблице 3.3.
Коэффициент теплопроводности стали марки XI2M практически равен коэффициенту теплопроводности стали марки XI2MCT. поэтому нет существенной разницы в величине коэффициентов распределения тепловых потоков, в зависимости от марки стали. На коэффициенты распределения тепловых потоков между заготовкой и кругом большее влияние оказывает характеристика шлифовального круга, и особенно заметно эго становится при шлифовании без СШ. При обработке элекгрокорундовым кругом доля гепла, идущая в деталь, меньше, чем при обработке кругом из эльборо. Эго связано с тем, чго теплопроводность элекгрокорундового круга в 1,3 раза выше, чем эльборового. При шлифовании с охлаждением влияние характеристики круга на распределение тепловых потоков менее заметно за счет действия охлаждающей способности СОЖ.
Из табл. 3.3 видно, что влияние СОЖ на распределение тепловых потоков значительно. Так. при шлифовании с применением СОЖ доля тепла, переходящая в заготовку, составляет 0,33-0,34, при шлифовании без СОЖ - 0,42-0,49, т.е. из общего количества тепла, выделившегося в зов резания при работе без СОЖ, почти половина поступает в заготовку.
Данные распределения тепловых потоков, полученные элекгромо-делированием, хорошо согласуются с экспериментальными данными, полученными с помощью проточного калорименгра в работе [62], где при шлифовании твердого сплава ВК-8 и сплава TI5K6 на распределение тепловых потоков большее влияние оказывают связка круга и условия охлаждения. Авторами экспериментально установлено, что при шлифовании сплава TI5K6 алмазным кругом с относительной концентрацией 100 в заготовку поступает 0,30, а в круг - 0,70 количества тепла.
Таким образом, между кругом и заготовкой в процессе шлифования происходит теплообмен по длине контакта, и на этот теплообмен существенное влияние оказывает СОЖ.
Рассматриваемый нами процесс происходит по схеме встречного шлифования. В связи с этим теплообмен в зоне контакта имеет некоторые особенности. Из приведенных на рис. 3.4 данных хорошо видно, что в начальный момент времени перед контактом температура на поверхности круга составляет 30С (сплошная линия), а на поверхности детали - 185С (точка I - пунктирная линия). В начальный момент контактирования (точка 2) тепло из более нагретой заготовки переходиг в менее нагретый круг, и в точке 3 поверхностная температура становится одинаковой. Затем температура в зоне контакта начинает расти и в точке 6 достигает наибольшего значения - 279С. Далее поверхностная температура начинает уменьшаться и, начиная с точки 7, тепло из более нагрегого круга переходиг в менее нагрегую область поверхности заготовки, движущейся навстречу. В момент выхода тел из контакта (точка 8) поверхностная температура круга составляет 223С, а температура детали - 139С. После выхода из контакта происходит охлаждение круга, т.е. его рабочая часть, участвовавшая в резании, вышла из зоны контакта. Точка 9 (на пунктирной линии) соответствует температуре близлежащих поверхностных слоев металла, подходящих к зоне обработки.
Таким образом, видно, что шлифовальный круг в определенной степени способствует охлаждению заготовки в процессе шлифования. Аналогичная картина наблюдается при шлифовании кругом из элекгро-корунда белого 24А.25ШІК8 без охлаждения, однако температура здесь значительно выше, чем при шлифовании кругом из эльбора (рис.3.46). Круг и заготовка вступают в контакт, будучи уже нагретыми соответственно до 246С и 295С (точка 2). В точке 3 поверхностная температура выравнивается и растет, достигая 351С. После выхода круга из контакта поверхностная температура довольно высокая и достигает 281С (точка 7 на сплошной линии).
Подходящие к зоне резания слои металла достаточно нагреты, и к моменту контакта температура достигает величины 176С (точка 7 на пунктирной линии). Из рис. 3.4 видно, что теплообмен между кругом и заготовкой происходит более интенсивно при шлифовании эльборовым кругом с охлаждением. Объясняется это тем, что скорости охлаждения тел при применении СОЖ увеличиваются. При этом повышается охлаждающий эффект круга, характеризующийся тем, что он интенсивней уносит тепло из зоны контакта. Поэтому количество тепла, поступающее в круг, увеличивается, а в заготовку - уменьшается (табл. 3.2). Заметного влияния режимов резания на распределение тепловых потоков в зависимости от марки стали не наблюдается, поэтому для анализа приведены результаты влияния продольной подачи и глубины шлифования на распределение тепловых погоков при шлифовании сгали марки XI2M. Шлифование проводилось эльборовым кругом Л0І2 БІ 100$ с применением 00Ж (рис. 3.5).
Изменение продольной подачи существенно влияет на распределение тепловых погоков. Из рис. 3.5а видно, чго с увеличением продольной подачи, при фиксированной глубине шлифования 0.010 мм/дв. ход, доля тепла, поступающая в заготовку, увеличивается от 0,29 до 0,39, в го же время доля гепла» поступающая в круг, уменьшаегся от 0,71 до 0,61. Указанное подтверждается при профильном шлифовании, когда увеличение продольной подачи приводит к заметному при-жогообразованию на поверхносги заготовок. Особенно это заметно при обработке заготовок из высоколегированных марок сталей. Такое изменение в распределении тепловых погоков в зависимости от продольной подачи можно объяснить тем, чго увеличение продольной подачи снижает время контакта круга с обрабатываемой заготовкой, что, в свою очередь, снижает охлаждающий эффект круга.
Исследование влияния химического состава на обрабатываемость шгамповых сталей специальной вьшлавки
Процеос шлифования протекает в условиях, способствующих интенсивному физико-химическому взаимодействию между компонентами обрабатываемого материала и шлифовальным инсгруменгом [46, 39]. Степень этого взаимодействия зависит от различных факторов. Главным является химический состав сталей, наличие в них твердых включений, карбидов и др.
Исследование динамики и геплонапряженносги шлифования штамповых сталей показывает, что наличие в химическом составе этих сталей различных карбидообразующих элементов резко ухудшает обрабатываемость шлифованием.
Для определения степени влияния основных легирующих элементов на обрабатываемость штамповых сталей в работе исследованы марки специальных сталей, выплавленных в Московском институте сталей и сплавов для экспериментальных работ. Химический состав этих сталей приведен в табл. 4.II. Для удобства анализа сгали разбиты на соответствующие группы. В группу А вошли стали о содержанием 12$ хрома, в группу Б - стали с содержанием о% хрома, в группу В - с 5-процентным содержанием хрома.
Результаты исследования составляющих силы шлифования показаны на рис. 4.16. По результатам эксперимента можно утверждать, что химический состав стали оказывает существенное влияние на динамику процесса шлифования. Например, радиальная составляющая силы резания Pg при обработке сталей марок ХІ2МФ, ХІ2МБ в 1,18-1,19 раз, сгали марки XI2MT в 1,21 раз выше, чем при шлифовании стали марки XI2M. Наибольшее влияние на силы резания в этой группе оказывает присутствующий в химическом составе гитан. Тангенциальная составляющая силы резания rt изменяется аналогично радиальной.
При шлифовании сталей группы Б и В также замечено увеличение составляющих силы резания, в зависимости от содержания в обрабатываемом материале ванадия иди гитана.
По результатам эксперимента можно заключить, что легирование штамповых сталей такими элементами, как ванадий и гиган, способствует значительному росту сид резания. Причем наибольшее влияние на рост сил оказывает гиган. При шлифовании всех марок сталей специальной выплавки получены результаты, по которым видно, что с уменьшением процентного содержания хрома составляющие силы резания растут, особенно это заметно при шлифовании сталей с 5-проценгным содержанием хрома.
Из приведенных на рис. 4.16 данных видно, что химический состав сталей на радиальную и тангенциальную составляющие силы резания влияет в разной степени. Например, радиальные составляющие сил резания при шлифовании сталей группы Б выше, чем в группе А. В то же время тангенциальные составляющие сил резания при обработке сталей группы А выше, чем группы Б. Это можно объяснить тем, что процентное содержание молибдена в сталях группы А выше, чем в группе Б. Известно, что присутствие в составе сталей молибдена способствует повышению вязкости и прочности материала [4"]. А обработка вязких материалов в сравнении с хрупкими характеризуется затратой дополнительной работы на преодоление сил трения [62].
В табл. 4.12 приведены данные влияния химического состава исследуемых сталей на эффективную мощность шлифования (продольная подача 12 м/мин, глубина шлифования 0,010 мм/дв.ход).
Наибольшая мощность шлифования наблюдается при обработке сталей группы В. Меньше всего мощности требуется для шлифования сталей марок XI2M и Х6Ф4 (1,30-1,09 кВт). Присутствие в составе сталей титана заметно увеличивает эффективную мощность.
