Экспериментальное исследование. производительности шлифования сталей. разных марок

Как было сказано выше, шлифование необходимо про­изводить с постоянной радиальной силой, что, помимо стабилизации точности и других технологических усло­вий обработки, позволяет правильно оценивать произво­дительность шлифования по количеству металла, сошли — фованного за определенное время. Для этой цели было спроектировано и изготовлено специальное приспосо­бление, с помощью которого при шлифовании обеспечи­вается постоянный радиальный прижим шлифуемой де­тали к кругу (это не исключает колебаний радиальной силы вследствие биения шлифуемой заготовки, круга и других причин).

Челябинским тракторным заводом создано приспо­собление, хорошо зарекомендовавшее себя при проведе­нии работы по выбору средств и режимов безалмазной правки кругов. Шлифуемый образец в приспособлении может вращаться, чем создаются реальные условия для работы круга. Чтобы исключить влияние диаметра об­разца и его окружной скорости на производительность шлифования, образец в этом приспособлении прижима­ется к кругу торцом. Поэтому условия шлифования об­разца значительно отличаются от действительных усло­вий круглого шлифования.

Приспособление, показанное на рис. 81, позволяет устанавливать в неподвижные центры различные детали или образцы. Это приспособление устанавливают на стол круглошлифовалыюго станка 3153. Нижнюю плиту 1 приспособления неподвижно закрепляют на столе станка, верхняя плита 2 двигается на шариках, помещенных в на­правляющих верхней и нижней плит, образующих ласточ­кин хвост. Верхняя плита перемещается в направлении, перпендикулярном направляющим стола, т. е. к шлифо­вальному кругу. Поверхности плит и направляющих, по которым перемещаются шарики, цементированы и зака — 194

.чоны. На верхней плите, со стороны шлифовального круга, и неподвижных центрах установлена оправка со шлифуе­мым образцом 3. Вращательное движение образцу сооб-

Экспериментальное исследование. производительности шлифования сталей. разных марок

Рис. 81. Схема приспособления для круглого шлифования с постоян­ным радиальным прижимом

щается двигателем (N = 0,52 кВт, п 1400 об/мин), установленным на специальной плите, которая под дей­ствием винта 8 может перемещаться вместе с двигателем. На валу двигателя посажена головка 5, которая может 13* 195

перемещаться вдоль оси двигателя под действием сильной (20 кгс) пружины 6, и удерживается от провертывания относительно вала двумя винтами, скользящими по осе­вым пазам.

На конец головки насажен конус из ферродо (угол при вершине конуса 90°). С помощью контакта этого ко­нуса с чугунным конусом 4 большого диаметра вращение передается последнему и далее через ременную передачу шкиву, посаженному на подшипнике на неподвижном центре. Поводок, закрепленный на этом шкиве, вращает оправку с деталью. Частота вращения образца изменя­ется путем перемещения плиты с двигателем с помощью винта 8. Верхняя плита вместе со всеми частями приспо­собления, помещенными на ней, под действием груза 13, подвешенного на пластинчатой цепи, стремится откатиться в сторону круга. Под действием этой силы шлифуемый образец прижимается к кругу.

Интенсивность съема металла и износ круга в процессе шлифования определяются по индикатору 7, закреплен­ному на столе станка. Верхняя плита после отвода образца от круга устанавливается в требуемом положении с по­мощью фиксатора, стержень которого под действием пру­жины заскакивает в сооответствующие отверстия нижней плиты. Для нормальной работы приспособления необхо­димо было предусмотреть специальное устройство, кото­рое, с одной стороны, позволяло бы перемещаться верхней плите только под действием постоянного груза, с другой стороны, жестко стопорило бы ее при движении назад. Шлифовать без такого устройства оказалось невозможным: ПОД действием даже небольшого биения крутя НЯ ЇЇРТДДИ появлялись неровности IB виде волн), которые быстро нарастали и приводили к сильному дроблению.

Для устранения этого недостатка в приспособлении предусмотрен специальный храповой механизм (рис. 82). На верхней плите (см. рис. 81) в углублениях, чтобы не мешать ей двигаться, были установлены попарно четыре собачки 11, которые могут свободно поворачиваться на осях (сходятся и расходятся). Собачки изготовлены из стали ХВГ, закалены, а концы их остро заточены и дове­дены. Между каждой парой собачек по пазам проходит клин 12, который при движении вперед раздвигает их. Клинья под действием пружинок 9 все время стремятся раздвинуть собачки, которые при этом острыми концами упираются в чугунные колодочки 10, закрепленные на 196

неподвижном кронштейне нижней плиты. Колодочки (примерно на 10°) разведены. Это в сочетании с клином п создает стопорящее действие при попытке отвести верх­нюю плиту назад. Для отвода образца от круга необхо­димо вначале за проволочки оттянуть клинья, что позво­лит собачкам сходиться. Таким образом, этот механизм, не препятствуя (кроме трения собачек о колодки) движе-

Экспериментальное исследование. производительности шлифования сталей. разных марок

Рис. 82. Храповой механизм приспособления для обеспечения радиальной жесткости

нию верхней плиты вперед, жестко стопорит ее при отводе назад.

С помощью пружинного динамометра приспособле­ние тарируется, т. е. определяется, какая радиальная сила создается под действием того или иного груза. Ра­диальная сила определялась при вращающемся образце при условии медленного и плавного спуска. Этим же динамометром периодически в процессе работы приспо­собления проверяют одинаковость радиальной силы при­жима и плавность хода.

При использовании этого приспособления условия шлифования соответствуют реальным условиям наруж­ного круглого шлифования с радиальной подачей (взаим-

ное расположение образца и круга, наличие вращения шлифуемого образца, необходимая жесткость в направле­нии силы Ру, неподвижные центры); кроме того, можно применять бесступенчатое регулирование частоты враще­ния образца в широком диапазоне и изменение попереч­ной подачи путем изменения груза. Для оценки резуль­татов экспериментов был проведен ряд предварительных опытов [29] для проверки стабильности работы приспо­собления. Опыты показали, что затупление круга во вре­мени при постоянных условиях шлифования на описанном приспособлении идет одинаково при неоднократном пов­торении; диаметр образца в значительной мере влияет на линейный съем с образца и при пливке алмазным ка­рандашом—цепочкой—круг не имеет одинаковых режу­щих свойств, что можно объяснить как изменением микро­рельефа круга в результате затупления алмазного зерна (положение зерна при правке сохранялось постоянным), так и тем, что при разных правках на поверхности круга каждый раз наблюдалось разное количественное соотно­шение зерна и связки, что практически хоть и маловероят­но, но может иметь место вследствие некоторой неодно­родности массы круга.

Поэтому последующими предварительными опытами ставилась цель, во-первых, установить наиболее стабиль­ный способ правки и, во-вторых, выяснить, в какой мере на производительность шлифования влияет диаметр изделия.

Анализируя результаты опытов [29] по выбору средств, обеспечивающих наиболее стабильную правку круга, можно сделать следующие выводы: а) при правке кругов карандашами типа ЦМ затупление алмазного зерна, его форма и изменение положения в оправке приводят к тому, что режущие свойства круга после разных правок значи­тельно меняются; это явление может возникнуть и при работе с карандашами марки СС; б) карандаши типа НВМ могутбыть рекомендованы поэкономическимсоображениям только для правки мелкозернистых кругов; в) наиболее стабильным по производительности правящим инстру­ментом, обеспечивающим также достаточно высокую (хотя и меньшую, чем алмазные карандаши) производительность, следует признать абразив, поэтому в последующих экспе­риментах была принята правка их абразивным инстру­ментом.

Из опытов по влиянию диаметра детали на съем ме­талла можно сделать следующие выводы: а) при постоян — 198

it ом радиальном давлении образца на круг за равное время снимается равный объем металла независимо от диаметра шлифуемого образца; б) большое влияние на производи — н-лыюсть шлифования оказывает создаваемый радиаль­ный прижим; в) при постоянстве радиального прижима окружная скорость детали прямого влияния на произво­дительность шлифования (оцениваемую по объемному минутному объему) не оказывает.

После проведения серии предварительных опытов и та­рировки приспособления по радиальному прижиму были проведены эксперименты по исследованию производитель­ности шлифования разных сталей. На приспособлении с грузом 2,5 кгс шлифовали образцы сталей 22 марок, химический состав которых, режимы термической обра­ботки и структура приведены в табл. 6. Образцы стали каждой марки (см. рис. 34) имели исходный диаметр 60 мм и ширину 36 мм. Таким образом, радиальный прижим составлял 0,8 кгс на см ширины круга (так как ширина круга 40 мм и перекрывала ширину образца). Для шлифо­вания применяли круг ПП350Х40x 127 3925С1К; ско­рость круга 35 м;с; скорость детали 20 м/мин.

После правки круга на указанных выше режимах производили шлифование образца из стали одной марки 3 раза по 5 мин. После каждых 5 мин измеряли съем ме­талла и определяли сошлифоваиный объем. Затем круг правили и опыт повторяли снова на стали той же марки, по на другом образце одинакового исходного диаметра. Для стали каждой марки делали 3—5 повторений в зави­симости от разброса опытных данных.

В табл. 15 приведены данные по сравнительной про­изводительности шлифования разных сталей за первый в третий пятиминутные периоды работы, откуда следует, что по мере затупления круга (увеличения /3) съем металла для сталей всех марок уменьшается, а в табл. 16 приве­дены средние за 15 мин шлифования значения удельного съема металла для стали каждой марки, там же для сравне­ния приведены расчетные данные по обрабатываемости шлифованием разных сталей, выполненные по формуле (30) для условий опыта шлифования.

При расчете сделано допущение, что температура остывания (в момент входа очередного зерна круга в ме­талл) составляет 600° С для сталей всех марок по анало­гии с данными, полученными расчетом для сталей семи марок — представителей разных групп. Шкала значе-

ниййу имеет масштаб, обеспечивающий получение сравни­тельно близких по размеру опытных значений ау (на диа­грамме) к экспериментальному удельному съему Q.

Таблица 15

Производительность шлифования сталей по мере затупления круга

Стали

мм3

Стали

Q

мм*

И

Q

мм*

D чин кгс

ыии *rv

я

m

с. —

■ а

г. ю

i|j

° 8~ г >- — Т-

1

X

Г; “ 2

СО

СП ю

ий~

3

с

££

в

. •>;

ч Э|2

и 2"

nfcs

40ХНМ

196

96

120

96

Х20Н80ТЗ

88

57

12Х2Н4А

175

147

1Х17Н

116

80

Х18Н10Т

77

42

35Х2ГСВ

154

91

65 Г

108

60

Р18М

57

27

18Х2Н4ВА

152

80

4ХВ5ФМ

108

56

Р6МЗ

44

23

ХВГ

140

76

17СГ2Ф

104

60

Р18

43

20

5ХНМ

125

78

1X13

92

57

Р9

22

9

ЗОХ

123

64

Таблица 16

Расчетная толщина среза и экспериментальный средний удельный съем для сталей разных марок

Стали

fly В ММ

Q

мм3

Стали

Оу В мм

Q

мм3

мин кгс

мин кгс

12ХН4А

0,036

170

30

0,030

92

40ХНМА

0,036

140

У10А

0,024

90

35Х2ГСВ

0,032

118

4Х2В5ФМ

0,020

80

18Х2Н4ВА

0,030

116

1X13

0,010

69

Х5М

0,028

109

Х18Н10Т

0,011

54

ЗОХ ГСМ А

0,032

98

ХН35ВТ

0,012

44

5ХНМ

0,027

96

Р18

0,007

38

1Х17Н2

0,026

92

Р9

0,009

18

Можно отметить достаточно удовлетворительное сов­падение закономерности изменения относительной про­изводительности шлифования, полученной расчетным пу­тем, с данными эксперимента.

Для иллюстрации влияния факторов на степень обра­батываемости разных сталей шлифованием, выдвинутых 200

и качестве определяющих в теоретических предпосылках работы, на рис. 83 приведены сравнительные пределы прочности сталей при температуре U = 20° С, интенсив­ности напряжений при скорости деформации шлифованием н рассчитанном интервале температур металла в момент начала резания зернами круга, а также диаграмма сравне­ния рассчитанных значений обрабатываемости по ау с экспериментальными данными по обрабатываемости

Экспериментальное исследование. производительности шлифования сталей. разных марок

Рис. 83. Сравнение предела прочности разных сталей аВ10<> и интенсив­ности напряжений 0[. (при температуре шлифования) с производи — еішл

тельностью обработки разных сталей шлифованием

тех же сталей. Для сравнения взяты стали семи марок, для которых была рассчитана температура.

Закономерность изменения предела прочности ов20* для сталей исследуемых марок совершенно не отражает закономерность экспериментальной и расчетной сравни­тельной производительности шлифования этих сталей (рис. 83). В то же время интенсивность напряжений для разных сталей в диапазоне возможной температуры ме­талла перед выходом в работу очередного зерна круга отражает закономерность изменения производительности, установленную опытным путем. Причем эта закономер­ность прослеживается во всем диапазоне рассчитанной температуры остывания от 600 до 800° С (за исключением

сталей Р18 и Р9, кривые ст,. —U которых пересека-

*Іиіл

ются). Следовательно, при любой ошибке расчета темпе­ратуры в этом диапазоне закономерность сравнительной обрабатываемости совпадает с изменением ст(.. для раз­вит

ных сталей.

Эти результаты, а также совпадение расчетных и экспе­риментальных данных по сравнительной производитель­ности шлифования сталей 16 марок свидетельствуют, что несмотря на ряд допущений и приближений, сделанных ^ в расчетах напряжений и температуры шлифования, теоретические положения исследования отражают физи­ческую связь между высокой температурой при шлифо­вании металла, интенсивностью напряжений (зависящей от механических свойств разных сталей втемпературпоско — ростном интервале деформаций шлифования), геометрией и степенью затупления зерна круга и относительной производительностью шлифования разных сталей.

Updated: 28.03.2016 — 16:38