Производительность процесса шлифования сталь­ных деталей

Развитие экономики нашей страны и создание материально-технической базы коммунистического общества в первую очередь определяется темпами роста произво­дительности труда во всех отраслях народного хозяйства СССР, в том числе и в машиностроении. Одна из проблемных задач машиностроительной промышленности — увеличение производительности обработки деталей машин при одновременном повышении точности и качества их изготовления.

В технологии машиностроения производительность обычно оценивается штучным временем, необходимым для получения годной детали. В состав штучного времени входит основное (машинное) время обработки, составля­ющее обычно большую часть штучного и зависящее от производительности процесса обработки. Для повышения производительности процессов механической обработки и управления ими требуется установление функциональ­ных закономерностей между технологическими факторами, определяющими производительность и качество, главным образом точность обработки.

Основы такой связи разработаны в трудах кафедры технологии машиностроения Московского станкоинстру­ментального института, посвященных проблеме повыше­ния точности и производительности обработки на метал­лорежущих станках путем управления упругими пере­мещениями системы СПИД. Для расчета параметров управления требуется знание математических взаимо­связей между элементами режима резания (подачей, глубиной,’скоростью резания), определяющими произво­дительность процесса, и рядом технологических факто­ров, ограничивающих ее. К последним чаще относятся точность формообразования готовой детали, качество обработки, допустимое силовое нагружение инструмента, привода станка. Большинство этих ограничений связано

1* 3 с допустимыми системой СПИД (в силу тех или иных технических требований) силами резания или их состав­ляющими того или иного направления. Нередко увели­чение сил и вызванное этим снижение производитель­ности происходит в результате затупления инструмента.

Математическая формализация отдельных элементов этих связей, основанная на учете взаимодействия колеба­ний сил резания с точностью и качеством обработки, а также учитывающая физическую сущность процесса резания и пластического деформирования металлов, вы­полнялась в трудах многих советских и зарубежных уче­ных — Б. С. Балакшина, Н. Н. Зорева, В. А. Криво — ухова, Т. Н. Лоладзе, В. С. Корсакова, А. Я — Малкина, А. И. Исаева, Л. А. Глейзера, А. В. Подзея, Е. Н. Мас­лова, М. И. Клушина, А. М. Розенберга, П. И. Ящери — цына, С. Г. Редько, Г. В. Бокучавы, Л. В. Худобина, А. Н. Резникова, Б. И. Костецкого, В. Т. Мещерина, Г. А. Смирнова-Аляева, М. В. Сторожева, Э. Томсена и др. Работами этих ученых создана теоретическая база для установления общих функциональных связей между производительностью процесса и технологическими фак­торами, действующими непосредственно в период формо­образования поверхностей детали. Такие общие зависи­мости оказываются необходимыми, во-первых, для рас­чета наиболее производительных программ управления процессами обработки, особенно на станках с числовым программным управлением, а также станках, оснащен­ных адаптивными системами автоматического управле­ния и обрабатывающих станочных комплексов; во-вторых, для использования в нормативах по расчету режимов резания и норм основного времени. Выход таких зави­симостей важен для любых процессов резания металлов, но особенно существенное значение они приобретают для финишных операций обработки, где формируется готовая деталь, в частности для операций шлифования, которыми зачастую обеспечивается конечное формообразование и качество детали.

Шлифование является основным способом чистовой обработки деталей машин. Шлифованием достигается высокая точность форм и размеров деталей, высокий класс чистоты обработанных поверхностей, что опреде­ляет их износостойкость, а следовательно, и качество машины. Очевидно, что прогресс машиностроения в из­вестной мере зависит от возможностей получения более 4

точных деталей с более высоким классом чистоты поверх­ности и более износостойким поверхностным слоем.

При общей тенденции в машиностроении к уменьшению удельного веса механической обработки, а также в ре­зультате все более широкого применения высоколеги­рованных и жаропрочных сталей и сплавов, обработка резанием которых затруднена, возрастает объем при­менения абразивных операций.

Однако, несмотря на значительный удельный вес шлифовальных работ (а их насчитывается свыше 30 разновидностей), процессы шлифования в различных технологических условиях являются еще недостаточно изученными по сравнению с другими видами обработки металлов резанием.

Производительность шлифования деталей, одинако­вых по точности и качеству, но изготовленных из сталей разных марок, различна [14, 28, 29], обусловлена раз­личной их обрабатываемостью шлифованием. Обрабаты­ваемость шлифованием по производительности опреде­ляется обычно как средний съем металла за определенное время при неизменных технологических условиях об­работки.

Однако, несмотря на такую большую разницу в про­изводительности шлифования, нормативы режимов реза­ния и норм основного времени на шлифовальные работы 137, 38, 40, 54, 55] или не учитывали ее совсем, или давали ошибочно малую разницу (на 30%) между кон­струкционными и жаропрочными сталями. Принятие в нормативах единого уровня режимов шлифования для сталей разного химического состава обусловило значи­тельное занижение расчетных норм основного времени для сталей большинства марок.

Разные исследователи объясняют изменение произ­водительности при шлифовании сталей различными при­чинами: для одних сталей — влиянием твердых карбидов, находящихся в структуре стали, для других — удель­ным содержанием аустенита, для третьих — определен­ными сочетаниями различных показателей механических свойств (например, вязкости и прочности). В работах не содержится единых точек зрения на причины большой практической разницы в производительности шлифова­ния. Это может быть объяснено тем, что механические свойства сталей (прочность, твердость) не оказывают закономерного и однозначного влияния на производи­

тельность процесса шлифования в отличие от процессов резания металлов металлическим инструментом.

Кроме того, экспериментальные данные получены при разных методиках шлифования с оценкой производи­тельности по разным критериям, без учета точности обработки, износа кругов, при различном силовом воз­действии, что делает невозможным их обобщение и ис­пользование в заводской практике и нормативах. Изуче­ние результатов работ показало, что поставленная задача не может быть решена в общем виде, если продолжать исследования только на экспериментальном уровне, так как их результаты позволяют определить влияние тех или иных технологических факторов (в том числе и марок сталей) на производительность шлифования только для определенных условий, в которых проводился экспе­римент.

Изменение сочетаний технологических факторов, ко­торых в практике встречается множество, приводит к на­рушению полученных зависимостей и рекомендаций. Осо­бенно существенное влияние на изменение производи­тельности может оказывать изменение точности обработки, которое обычно в экспериментах не учитывается. Это вызывает необходимость разработки теоретических основ общих функциональных взаимосвязей между произво­дительностью шлифования разных сталей при одинаковой точности обработки и основными технологическими фак­торами, влияющими на производительность процесса.

Updated: 28.03.2016 — 16:38