1496

Рис. 139. Схемы шлифования сотовых уплотнений: а – попутное; б – встречное; в – с реверсом круга

Рис. 140. Схема взаимодействия единичного зерна с заготовкой при круглом шлифовании

на одно зерно шлифовального круга. При данной глубине резания t шлифовальный круг и заготовка соприкасаются на части цилиндрической поверхности, ограниченной дугой АСА1 (рис. 140).

Пусть время перемещения точки С круга в точку А равно T. Тогда длина дуги АС = L = Vк T. Кроме того, тогда С (отпечаток зерна на заготовке) имеет относительное движение со скоростью Vз. Так

301

как за время T обрабатываемая заготовка повернется на дугу АВ = Vз T/60, траектория движения точки С по обрабатываемой заготовке изобразится дугой ВС. Когда точка С перейдет в положение А, ее место займет точка А1, следовательно, объем материала заготовки, соответствующий площади АВС, будет срезан зернами, находящимися на поверхности круга, определяемой дугой АС. Если количество зерен, приходящихся на единицу дуги АС, обозначить через m, а наибольшую высоту площадки АВС в направлении радиуса ВВ1 – через t1, то средняя глубина резания, приходящаяся на одно зерно,

t1m = t1/Lm.

При малых значениях углов α и β приближенно

ВВ1 = АB sin(α + β).

Следовательно,

t1 = VзT sin(α + β)/60

и

t1 = VзT sin(α+β)/60Lm = VзT sin(α + β)/60Vк Tm = Vз sin(α + β)/60Vк m.

Из этого уравнения следует, что для получения большей чистоты поверхности, а соответственно и меньшей величины заусениц, нужно обрабатывать с возможно большей скоростью круга, с малой скоростью подачи детали и глубиной шлифования. При действительных условиях производства наименьшие достижимые скорость детали, глубина шлифования и подача ограничены возможностями оборудования, а скорость круга – максимально допустимой скоростью, указанной на каждом круге.

Расчет количества опытов. Образцы представляют собой пластинки с напаянными на их поверхность сотами (рис. 141).

Напаянные соты имеют размеры: Lсот = 120 мм, Hсот = 4 мм, Bсот = = 20 мм. Изготовлено 4 образца, ширина образца, необходимая для

проведения одного эксперимента Amin = 15 мм, следовательно, максимально возможное количество опытов Nmax = 4Lсот/Аmin = 4·120/15 = 32.

302

Рис. 141. Общий вид образцов с сотами для шлифования

Обработка образца сот проводится восемью кругами характеристик, приведенных выше. Проведено по 3 опыта с каждым из исследуемых кругов. Шлифование образца осуществлялось на следующих режимах: число оборотов круга n = 3120 об/мин; продольная подача S = 5…8 м/мин; глубина резания t = 0,025 мм/ход; количество ходов nх = 100.

Заусенцы удаляются с поверхности образца с последующим их взвешиванием. Для удаления заусенцев использована кардощетка 904-81 производства «ЮГЛАСЗИЕДС».

Средствами для оценки результатов эксперимента являются микроскоп МБС-9 и весы ВЛР-200.

По результатам данных опытов выбирается круг, образующий наименьшие легко удаляемые кардощеткой заусенцы.

Эксперименты проводились на заточном универсальном станке 3М642. В табл. 35 приведены результаты экспериментов.

303

Таблица 35 Результаты обработки образцов кругами различных характеристик

При анализе результатов обработки образцов вышеназванными кругами установлено следующее:

304

1. Круг характеристики 1-100×20×20 54С М14 СГФ 35Б (прямой, плоский круг из карбида кремния черного, зернистостью М14 на глифталевой связке) производства ОАО «Опытный абразивный завод».

При обработке образца данным кругом геометрия поверхности и форма сот не нарушаются. После обработки соты чистые, не забитые связкой абразивного круга. На кромках некоторых сот остаются незначительные по длине и толщине частицы металла, которые легко удаляются продувкой сжатым воздухом. На количестве ходов n = 100, при глубине шлифования t = 0,025 мм/ход данный круг обеспечил съем металла на глубину 2,3 мм. Круг мелкозернистый (величина зерна основной фракции 14 мкм), поэтому заусенцы получаются мелкие, так как известно, что чем мельче зерно, тем меньше величина сечения среза стружки, что и подтверждено опытом. Связка глифталевая, поэтому круг мягкий, прочность сцепления зерен невысокая, поэтому износ круга составил 0,4 мм. При выполнении операции шлифования сотовых уплотнений наблюдается большой расход кругов.

2. Круг характеристики 1-150×15×32 25А 25 ГТВ6 18Б (прямой плоский круг из электрокорунда белого, зернистостью 25 на вулканитовой связке) производства ОАО «Опытный абразивный завод».

При обработке данным кругом геометрия поверхности и форма сот не нарушается. После обработки в сотах образуются большие, крепко держащиеся на кромках, сильно загнутые внутрь сот заусенцы. Большие заусенцы образуются ввиду высокой твердости круга и большой величины зерна основной фракции 250 мкм. После обработки соты не забиты связкой абразивного инструмента. На количестве ходов n = 100, при глубине шлифования t = 0,025 мм/ход данный круг обеспечил съем металла на глубину 1,8 мм. Износ круга составил 1,4 мм. Этот круг не отвечает требованиям по величине заусенцев и, кроме того, имеет очень высокий износ, поэтому наблюдается большой расход кругов.

305

3.Круг характеристики 1-150×40×32 64С 16 ЭКП 120 20 м/с (прямой плоский круг из карбида кремния зеленого, зернистостью 16 на поропластовой связке) производства ОАО «Опытный абразивный завод».

При обработке данным кругом нарушается геометрия поверхности детали, так как поропластовая связка быстро изнашивается. После обработки на дне сот обнаружены частицы связки абразивного инструмента, на кромках сот образуются большие заусенцы, более короткие и тонкие, чем при обработке кругом № 2, сильно загнутые внутрь, прилегающие к стенкам сот. На количестве ходов n = 100, при глубине шлифования t = 0,025 мм/ход данный круг обеспечил съем металла на глубину 1,0 мм. При обработке круг сильно и неравномерно изнашивается, теряет изначально заданную геометрию износ составил 3 мм, т.е. круг требует частой правки. Данный круг не соответствует требованиям производства по качеству обработки, по геометрии обрабатываемой поверхности и по износу.

4.Круг характеристики 1-125×40×32 54С 12 ЭКП 120 (прямой плоский круг из карбида кремния черного, зернистостью 12 на поропластовой связке) производства ОАО «Опытный абразивный завод».

При обработке данным кругом геометрия поверхности и форма сот не нарушается. После обработки соты на всю высоту забиты связкой абразивного инструмента, заусенцы в сотах мелкие. Но данный круг за 100 проходов, при глубине шлифования t = 0,025 мм/ход показал очень незначительный съем металла – 0,7 мм. Высокий износ круга 3,6 мм обусловлен тем, что в данном круге использована поропластовая связка. Из-за высокого износа данный круг не подходит для шлифования сотовых уплотнений.

5.Круг характеристики 1-150×20×32 СГА 160/125 С52 4 В1-09 (прямой плоский круг, зернистостью 16 на гексанитовой связке).

При обработке данным кругом геометрия поверхности и форма сот не нарушается. Но на кромках сот образуются большие, не загнутые внутрь заусенцы, которые почти полностью запечатывают соты.

На количестве ходов n = 100, при глубине шлифования t = 0,025 мм/ход данный круг обеспечил съем металла на глубину

306

2,1 мм, так как при шлифовании возникают высокие усилия резания отжимающие шпиндельную головку. Износ круга составил 0,03 мм. Связка круга очень прочная, плотная, зерно крупное, поэтому образуются трудноудаляемые, большие заусенцы. Данный круг также не пригоден для шлифования сотовых уплотнений.

6. Лепестковый круг характеристики КЛ150×30×32 25А16 (прямой плоский круг, изготовленный из эластичной шкурки из электрокорунда белого, зернистостью 16).

При обработке данным кругом нарушается геометрия поверхности детали (завал кромки, т.е. разброс высотного размера на величину до 1,4 мм). Кромки сот рваные, с заусенцами средней величины (меньшей, чем при обработке кругом № 3) загнутыми внутрь сот, неплотно прилегающие к стенкам сот. Соты не забиты связкой абразивного инструмента. На количестве ходов n = 100, при глубине шлифования t = 0,025 мм/ход данный круг обеспечил съем металла на глубину от 0,7 до 2,1 мм по ширине образца. Износ круга составил 1,8 мм. Этот круг не обеспечивает геометрию обрабатываемой поверхности, поэтому он не пригоден для использования при шлифовании сотовых уплотнений.

7. Высокопористый круг характеристики 1-150×25×32 25А 12П ЗИ 37 12К (прямой плоский круг из электрокорунда белого, зернистостью 12 на керамической связке) производства фирмы «Нортон», США.

При обработке данным кругом геометрия поверхности не нарушается, но кромки сот смятые. После обработки на кромках сот образуются большие заусенцы, не загнутые внутрь. Соты не забиты связкой абразивного инструмента. На количестве ходов n = 100, при глубине шлифования t = 0,025 мм/ход данный круг обеспечил съем металла на глубину 2,4 мм. Износ круга составил 0,15 мм.

8. Высокопористый круг характеристики 1-90×40×20 25А 12П ЗИ 41 12 К5 35 м/с КФ40 1 кл А ТУ 2-036-979–86 (из электрокорунда белого, зернистостью 12 на керамической связке, порообразователь КФ40 – фруктовая косточка, размер пор 400 мкм) производства ОАО «Абразивный завод “Ильич”».

307

При обработке данным кругом геометрия поверхности и форма сот не нарушается. После обработки соты не забиты связкой абразивного инструмента. На кромках сот после обработки образуются большие заусенцы, часть из которых загнута внутрь. На количестве ходов t = 100, при глубине шлифования t = 0,025 мм/ход данный круг обеспечил съем металла на глубину 2,4 мм. Износ круга составил

0,065 мм.

После зачистки кардощеткой и продувки сжатым воздухом (Р = 4,5 атм) проведен осмотр образцов (табл. 36).

308

Для определения среднего веса заусенца были взвешены образцы заусенцев. Результаты измерений приведены в табл. 37.

Из анализа данных табл. 37 следует, что наименьшие заусенцы образуются кругами № 1 и 4 (1-100×20×20 54С М14 СГФ 35Б и 120×40×32 54С 12 ЭКП 120). Однако круг № 4 имеет низкую режущую способность.

Наименьший износ показал круг № 5 (1-150×20×32 СГА 160/125 С52 4 В1-09). Наилучший съем металла обеспечили круги № 7 и 8 (1-150×25×32 25А 12П ЗИ 37 12К и 1-90×40×20 25А 12П ЗИ 41 К5 35 м/с

КФ40 1 кл А соответственно).

Кругом, образующим при шлифовании сот наименьшие по величине заусенцы, является круг № 1 (1-100×20×20 54С М14 СГФ 35Б), остальные круги не удовлетворяют требованиям по качеству обработки.

С целью удаления заусенцев из ячеек тонких сотовых уплотнений предложено применить полимерно-абразивные щетки более мелкой зернистости. В результате реализации этого предложения удалось успешно механизировать данную операцию со значитель-

309

ным снижением трудоемкости и обеспечением более высокого и стабильного качества обработки.

Таким образом, исследование показало, что наилучшие результаты по обеспечению минимальной величины заусенцев и по легкости их удаления из сот имеет круг № 1 характеристики 1-100×20×20 54С М14 СГФ 35Б. Данный эффект обеспечивается за счет малой величины зерна. Следует учесть, что данный круг имеет значительный износ, поэтому необходимо провести работы по повышению стойкости этих кругов. Одним из вариантов повышения стойкости мелкозернистых кругов является изготовление их на керамической связке. Однако изготовление кругов требуемой характеристики для внедрения в производство представляет значительные трудности из-за отсутствия необходимого оборудования на абразивных заводах России и стран СНГ. Требуемая характеристика круга для производства

6-150×40×32 М14…М28 М1…М3 К.

2.7. Исследование и выбор оптимальной характеристики абразивных лент для профильного ленточного шлифования спиральных роторов буровых насосов

Фирма «Радиус-Сервис» была создана в 1992 году и занимается производством гидравлических забойных двигателей для глубокого горизонтального бурения (рис. 142).

При помощи двигателей (рис. 143), выпускаемых фирмой «Ра- диус-Сервис», пробурено более 1000 горизонтальных скважин крупнейшими нефтяными и сервисными компаниями: ОАО «Сургутнефтегаз»; НК «ЛУКОЙЛ»; НК «Сибнефть»; НК «Славнефть»; НК «Роснефть»; «Schlumberger» и рядом совместных предприятий.

Конструктивно-технологические особенности этих двигателей:

•оптимальная длина, высокая жесткость и управляемость двигателей при бурении;

•использование надежных клеевых составов для свинчивания резьбовых соединений, подверженные раскреплению в процессе работы;

310