книги из ГПНТБ / Сагарда А.А. Алмазно-абразивная обработка деталей машин

ШЛИФОВАНИЕ БЕСКОНЕЧНЫМИ ЛЕНТАМИ

Шлифование бесконечными лентами (свободной ветвью) целесообразно применять для окончательной обработки ци­ линдрических поверхностей, в том числе шеек коленчатых и распределительных валов двигателей внутреннего сгора­

тированным в оправку и име­ ющим наконечник, соответствующий диаметру обраба­

тываемой детали. Приспособление устанавливали на суп­ порт станка 7. Ролик 2 является ведущим, а ролик 6 — ве­ домым.

Алмазными лентами размером 20 X 1940 мм обрабаты­ вали образцы из стали 45 (HRC 48—52) длиной 150 мм и диаметром 50 мм.

В табл. 27 приведены результаты исследования влияния материала абразива (алмаза и кубонита), связки и зернисто­ сти на съем металла и шероховатость обработанной поверх­ ности. Шлифование производили лентами 100%-ной кон­ центрации при следующих режимах: скорость ленты ѵп — = 15м/сек\ скорость вращения детали ѵд = 7,5 м/мин, про­

= 2,85 кГІсм1-, СОЖ — смесь 75% керосина и 25% масла веретенного; машинное время Т = 5 мин.

По данным, приведенным в табл. 27, можно сделать вы­ вод о том, что для алмазных лент повышение жесткости

155.

Таблица 27

Влияние связки и зернистости на съем металла и шероховатость поверхности

связки (от эластичной Р1 до жесткой Р14Е) и увеличение зер­ нистости алмазов приводят к увеличению съема металла. При использовании всех связок, за исключением Р1, обеспе­ чивается снижение шероховатости обработанной поверхности на 1—2 класса по сравнению с исходной. Производитель­ ность обработки лентами из кубонита выше, чем алмазны­ ми лентами, и эта разница увеличивается с повышением жесткости связки.

Исследования, проведенные при различных скоростях ленты на связке Р9 100%-ной концентрации, показали, что с увеличением скорости ленты от 15 до 34 м/сек съем металла повышается в 2,5—6 раз, а шероховатость обработанной ■поверхности снижается на 1—3 класса и достигает Ѵ12а -при обработке мелкозернистыми лентами. При использоваңии лент из кубонита увеличение скорости не влияет на -чистоту обработанной поверхности (табл. 28).

При изменении направления движения ленты (все иссле­ дования проводились при встречном шлифовании), т. е. при попутном шлифовании, производительность снижает­ ся на 10—12%, а шероховатость обработанной поверхности не изменяется. Увеличение скорости вращения детали до 30 м/мин приводит к повышению съема и шероховатости

•156

поверхности, однако при дальнейшем увеличении скорости вращения детали съем поверхности снижается. Аналогич­ ные изменения этих величин и при увеличении продольной подачи детали до 0,3—0,4 мімин и выше. Снижение шерохо­ ватости наиболее интенсивно происходит в течение первых 5 мин работы, в дальнейшем ее величина стабилизируется и практически не снижается, а величина съема металла увеличивается пропорционально времени обработки.

Таблица 28

Влияние зернистости и скорости ленты на съем металла и шероховатость поверхности

В условиях шлифования свободной ветвью важными ха­ рактеристиками процесса являются площадь контакта ленты с деталью FKи фактическое давление в зоне контак­ та, которые изменяются в зависимости от натяжения ленты и глубины врезания. При проведении опытов учитывали минимальную площадь контакта. Фактическая же пло­ щадь контакта из-за рифлений, нанесенных на эластичные ленты, составляет 20—25% от номинальной при работе но­ вой лентой и увеличивается до 50% при полном износе риф­ лений ленты. Повышение удельного давления Рул приводит к пропорциональному увеличению съема металла. Наи­ меньшая шероховатость поверхности достигается при низ­ ких удельных давлениях. При дальнейшем повышении удельного давления свыше 2 кГІсм2 шероховатость поверх­

157

производительности и снижению шероховатости поверхнос­ ти, величина которой стабилизируется при FK= 2 см2.

Кроме исследований по шлифованию стали 45 (HRC 48— 52), были проведены исследования по шлифованию и ряда других металлов. Обработку производили лентами АСО

обработанных сталей несколько выше, а шероховатость об­ работанной поверхности ниже, чем закаленных. Обрабаты­ ваемость сталей различных марок примерно одинакова. При шлифовании кубонитовыми лентами съем металла на стальных деталях примерно в 2 раза выше, чем алмазны­ ми, но чистота обработанной поверхности в этом случае на 1—2 класса ниже, чем при шлифовании алмазными лен­ тами (табл. 29).

Таблица 29

Съем металла и чистота обработанной поверхности при шлифовании алмазными и кубонитовыми лентами

Шлифование алмазными эластичными лентами можно применять для обработки не только черных, но и цветных

158

металлов и сплавов. В процессе исследований определяли съем и шероховатость поверхности при обработке твердого сплава, латуни, меди, алюминия и титанового сплава. Об­ работку производили в три прохода лентами АСО 80/63— 100% — Р9, ACM20/14—100% - Р9и ACM2 0 /1 4 - 100% - Р1. Условия этого эксперимента аналогичны условиям пре­ дыдущего. Как видно из табл. 30, производительность ал­ мазных лент при обработке цветных металлов значительно выше, чем при обработке твердого сплава и закаленной стали. Максимальная чистота поверхности при обработке черных и цветных металлов — 12—13-й класс, а при обработ­ ке твердого сплава — 13—14-й класс. Засаливание алмаз­ ных эластичных лент при обработке всех перечисленных материалов отсутствует, поэтому чистка лент не произво­ дится.

КОНТАКТНОЕ ЛЕНТОЧНОЕ ШЛИФОВАНИЕ

Исследование процесса контактного ленточного шлифова­ ния проводили на модернизованном ленточно-шлифоваль­ ном станке ЛШ-1. Для обеспечения бесступенчатого регу­ лирования скорости вращения детали (вместо строчечной подачи) на станке был установлен гидромотор. Станок был разгружен системой противовесов для получения постоян­ ной силы прижима ленты (Ру) в процессе испытания. Окруж­ ную силу резания Рг измеряли методом тензометрирования с записью на двенадцатишлейфовом осциллографе Н-105. При исследовании использовали ленты зернистостью АСО 80/63

прижима ленты Ру (1,2; 2,4 и 4,2 кГ). Время обработки было постоянным (1 мин). В качестве СОЖ использовали веретен­ ное масло. Материал обрабатываемых образцов сталь 45 (HRC 48—52), размеры: диаметр 50 мм, длина 150 мм. Ма­ териал контактного ролика сталь закаленная. Предвари­ тельно образцы обрабатывали шлифованием на кругло­ шлифовальном станке до получения шероховатости поверх­ ности Ѵ8а—Ѵ8б.

Увеличение прижимного усилия Ру приводит к повы­ шению съема металла и усилий резания. Шероховатость

159

160

поверхности при этом снижается, что можно объяснить, бо­ лее полным снятием рисок от предыдущей операции за счет повышения съема. Благодаря эластичности связки повыше­ ние прижимного усилия не приводит к значительному уве­ личению глубины внедрения алмазных зерен в обрабаты­ ваемую поверхность.

При увеличении скорости вращения детали наблюдает­ ся повышение съема металла за счет увеличения числа встреч детали с лентой и удлинения элементарной риски (царапины) от каждого режущего зерна. Одновременно воз­ растают усилия резания и незначительно шероховатость

Влияние продольной подачи на шероховатость поверх­ ности не установлено. При изменении продольной подачи от 2 до 6 м/мин в условиях эксперимента шероховатость по­

лена в виде табл. 31. Из таблицы следует, что повышение скорости вращения ленты с 25 м/сек до 35 м/сек приводит к увеличению производительности в 1,5—2,0 раза, причем наибольшее повышение производительности наблюдается при наименьших усилиях прижима (Ру = 1,2 кГ). Значи­ тельное повышение производительности приводит к незна­ чительному повышению усилия резания (на 15—20%), т. е. резание протекает более эффективно, однако шерохова­ тость поверхности при этом повышается на 1—2 разряда.

В процессе исследований определяли также и влияние исходной шероховатости и времени обработки на показатели

161

процесса алмазного ленточного шлифования. Исходная шероховатость поверхности принималась V5 (после точе­ ния), Ѵ7 и Ѵ8 (после шлифования), время обработки — 0,5; ■1,0; 1,5; 2,0 и 3,0 мин. Обработка производилась лентами АСО 80/63 100%-ной концентрации на связке Р9. Режим обработки: ѵл = 30 м!сек\ ѵА = 25 м/мин\ 5 прод = 4 мімин;

Ру = 10 кГ.

Установлено, что через 30 сек шероховатость поверхно­ сти достигает оптимального значения (Ѵ9в) независимо от исходной.

Таблица 32

Чистота поверхности и съем металлов при обработке методом контактного ленточного шлифования

Усилия резания снижаются с увеличением времени об­ работки и возрастают при увеличении исходной шерохова­ тости. Съем металла и производительность процесса воз­ растают при увеличении исходной шероховатости. Съем металла во времени снижается.

Обрабатываемость металлов методом контактного алмаз­ ного ленточного шлифования исследовали на образцах из

162

различных металлов. Обработка производилась алмазными эластичными лентами зернистостью АСО 80/63 на связке Р9 100%-ной концентрации. Режим обработки оставался по­ стоянным (ѵл = 30 м!сек\ Уд = 25 мімин) 5 прод = 1 м/мин).

Результаты исследований приведены в табл. 32. Как вид­

металла — в 1,5—2,0 раза для всех обрабатываемых ме­ таллов. Обрабатываемость стальных дета чей практически не зависит от марки стали и твердости. При исследовании закаленных и нетермообработанных деталей получены при­ мерно одинаковые результаты, за исключением шерохова­ тости поверхности, которая при обработке закаленных деталей на 1—2 разряда ниже. Чистота поверхности в усло­ виях эксперимента повысилась на 1 класс для всех материа­ лов (кроме алюминия) и находилась в пределах 8—9-го класса. Съем чугуна и алюминиевого сплава значительно выше (чугуна в 2 раза, а алюминиевого сплава в 4 раза), а достигаемый класс чистоты ниже, особенно при обработ­ ке сплава АК 6.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШ ЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛМАЗНЫ Х ЛЕНТ

Промышленные испытания и внедрение алмазных эла'- стичных лент выполнены на ряде заводов. Суперфиниширо­ вание шеек коленчатых валов такими лентами внедрено на Московском автомобильном заводе им. Лихачева и Москов­ ском автомобильном заводе им. Ленинского Комсомола [15]. Материал коленчатых валов Сталь 45 (HRC 58—62). Пред­ варительная операция — суперфиниширование брусками ЭБМ20 и М2К до получения шероховатости поверхности V8. Обработка осуществлялась на полуавтоматическом станке фирмы «Нагель» и «Нортон». В станке фирмы «Нагель» предусматривается автоматическое перемещение абразив­ ной ленты на 2 мм после обработки каждого вала. Режим алмазной обработки: число оборотов детали — 100— 200 об/мин; число осциллирующих движений в минуту — 400; амплитуда колебаний — 4 мм\ прижим лент — гид­ равлический. В качестве СОЖ использовали керосин.

Алмазные эластичные ленты обладают очень высокой стойкостью (50—40 тыс. коренных и 40—60 тыс. шатунных

163

шеек). При уменьшении концентрации со 100%-ной до 50%- ной стойкость лент уменьшается приблизительно в 2 раза.

Благодаря хорошей предварительной подготовке шеек {шероховатость поверхности Ѵ8) и большой площади кон­ такта лент на специализированных станках (по 3/4 пло­ щади поверхности шеек) при использовании алмазных лент в условиях массового производства стабильно обеспечива­ ется повышение чистоты на 1—2 класса, т. е. в результате обработки получают шероховатость поверхности Ѵ9—Ѵ10. Экономия от применения одного комплекта алмазных лент составила около 500 руб.

На Свердловском турбомоторном заводе алмазные лен­ ты используют при обработке шеек коленчатых валов ди­ зельных двигателей. Материал валов — сталь 18Х2Н4ВА (.HRC 35—41).

До внедрения алмазных лент окончательная обработка коленчатых валов производилась на суперфинишном стан­ ке «Фостер» брусками ЭБМ28СМ1 на керамической связке с последующим полированием абразивной шкуркой КЗМ20; время суперфиниширования составляло 60 сек. При этом съем металла достигал 5 мкм и шероховатость поверхности Ѵ9—Ѵ10 при исходной шероховатости Ѵ8—Ѵ9.

Для испытаний были изготовлены алмазные ленты зер­ нистостью АСО 80/63, 50 и 100%-ной концентрацией на связках Р 1, Р4, Р9 и Р14Е. Между державкой и алмазной лентой прокладывали войлок для более плотного прилегания алмазной ленты к шейке коленчатого вала. На заводе опро­ бован также способ крепления алмазных лент непосредствен­ но на абразивные бруски. Для этой цели абразивные бруски прирабатывались к коленчатому валу, затем на них наклеи­ вали алмазные ленты целлулоидным клеем. Ширина алмаз­ ных лент была равна ширине брусков (20 мм), длина лент была больше длины брусков на 4—5 мм, а свободные кон­ цы прорезали в 7—8 местах, что позволяло лучше обрабо­ тать места перехода от цилиндрической части шейки к галтели.

Испытания алмазных лент проводили на суперфиниш­ ном станке «Фостер» при следующих режимах обработки:

164