RU98705U1

RU98705U1 - Абразивный круг

Info

Publication number: RU98705U1
Application number: RU2010114913/02U
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Бутенко; Дмитрий Сергеевич Дуров; Роман Григорьевич Шаповалов; Лиана Валерьевна Гусакова; Елена Сергеевна Фоменко
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2010-10-27

Abstract

Абразивный круг, выполненный из абразивной массы разной зернистости, в котором в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или с образованием формы синусоид с максимальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах, отличающийся тем, что диаметр стержней dcm принимается равным (0,10-0,12) высоты круга, их шаг вдоль синусоиды составляет 2dcm, а соотношение в стержне абразивов основной абразивной массы одной зернистости и абразива большей зернистости и повышенной твердости принимается равным 2:1.

Description

Полезная модель относится к области механической обработки материалов, а именно к шлифованию и тонкому шлифованию, и может быть использована в различных отраслях машиностроения при абразивной обработке вязких труднообрабатываемых жаропрочных и жаростойких материалов с обеспечением высокой точности геометрической формы и качества обрабатываемой поверхности детали.

Известен абразивный инструмент (см. авторское свидетельство №1611720, В24D 5/14, бюл. №45, 1990), содержащий корпус в виде металлической сетки, несущей абразив, а с целью повышения режущей способности инструмента абразив имеет различную абразивную способность и расположен в ячейках сетки, при этом каждый из абразивов расположен в ячейках в шахматном порядке, а в качестве абразива в ячейках сетки закреплены алмаз и карбид титана или в качестве абразива в ячейках сетки закреплены алмаз и электрокорунд.

Признаки, совпадающие: абразив имеет различную абразивную способность, при этом каждый из абразивов разделен по твердости.

Причины, препятствующие поставленной задаче: сложность технологии изготовления, не проявляется в достаточной мере зависимость различной величины размера зерна и твердости абразивного материала при обработке поверхности с обеспечением высокого качества, особенно деталей из вязких труднообрабатываемых жаропрочных и жаростойких материалов, к которым предъявляются требования высокой точности геометрических форм.

Известен абразивный круг (см. авторское свидетельство №1645124, В24D 17/00, бюл. №16, 1991) с переменной плотностью абразивной массы в каждом из поперечных его сечений, увеличивающейся с уменьшением его радиуса, отличающийся тем, что с целью повышения качества обработки за счет равномерности износа инструмента вдоль образующей круг выполнен конической формы и с переменной зернистостью абразивной массы, уменьшающейся с уменьшением радиуса инструмента.

Признаки, совпадающие: содержит абразив с переменной зернистостью абразивной массы.

Причины, препятствующие поставленной задаче: нужна достаточно сложная специальная технология изготовления абразивного круга, последний недостаточно эффективен при обработке поверхности с высоким качеством, особенно при шлифовании деталей из вязких труднообрабатываемых жаропрочных и жаростойких материалов, к которым предъявляются требования высокой точности размеров и геометрических форм.

За прототип принят абразивный круг (см. патент РФ №2282531, В24В 5/14, бюл. №24, 2006), выполненный из абразивной массы разной зернистости, отличающийся тем, что в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или с образованием формы синусоид с максимальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах.

Признаки, совпадающие: выполнен из абразивной массы разной зернистости, а в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или с образованием формы синусоид с максимальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах.

Причины, препятствующие поставленной задаче: невысокая эффективность абразивной обработки при шлифовании жаропрочных и жаростойких хромоникелевых сплавов из-за конструктивной неопределенности в размерах стержней, их расположения вдоль синусоиды и соотношения в них количества основной абразивной массы и абразива большей зернистостью и повышенной твердости.

Задачей полезной модели является повышение эффективности абразивной обработки при шлифовании жаропрочных и жаростойких хромоникелевых сплавов.

Технический результат заключается в том, что диаметр стержней d_cm принимается равным (0,10-0,12) высоты круга, их шаг вдоль синусоиды составляет 2d_cm, а соотношение в стержне абразивов основной абразивной массы и абразива большей зернистости и повышенной твердости принимается равным 2:1.

Изготовление предлагаемой полезной модели - абразивного круга осуществляют следующим образом.

Форму заполняют требуемой (основной) абразивной массой, предварительно спрессовывают, формируя углубления по заданной кривой, развернув и открыв форму, в углубления с рассчитанным шагом закладывают предварительно выполненные и спрессованные стержни рассчитанного диаметра основной абразивной массы с добавлением абразива с большей зернистостью и повышенной твердости при установленном соотношении между ними. Далее заполняют форму основной абразивной массой, спрессовывают и подвергают обжигу при использовании керамической связки или нагреву до определенной температуры при использовании органической связки, например, на основе эпоксидной смолы. При этом используются основная абразивная масса и абразивная масса стержней с одними связующими компонентами, что не нарушает прочностных характеристик абразивного круга.

Абразивный круг устанавливается на шпинделе шлифовального станка. Отличительная особенность заявляемого абразивного круга заключается в том, что при его работе возникают микроудары и микровибрации, которые происходят при входе крупнозернистого и более твердого абразива в соприкосновение с поверхностью обрабатываемой детали с постоянно меняющимися зонами контакта. Строго определенные размеры стержней и их шаг вдоль синусоиды, зависящие от высоты круга, обеспечивают постоянную частоту и амплитуду микровибраций. За счет этого уменьшается разброс шероховатости и величины технологических остаточных напряжений в поверхностном слое детали, значительно уменьшается засаливание круга, а также почти полностью исключаются прижоги на поверхности детали при шлифовании жаропрочных и жаростойких хромоникелевых сплавов. Это положительно влияет на повышение точности размеров и геометрических форм обрабатываемых деталей, поскольку микроудары и микровибрации постоянной частоты и амплитуды происходят в основном в зоне резания, а не между деталью и инструментом в целом. В результате может быть существенно повышена производительность операции шлифования за счет увеличения съема материала, улучшены качественные показатели поверхностного слоя обрабатываемых деталей из жаропрочных и жаростойких хромоникелевых сплавов, а также повышена стойкость абразивных кругов между его правками.

Об этом свидетельствуют данные, полученные в производственных условиях при шлифовании образцов из хромоникелевых сплавов ХН56ВМКЮ, ХН77ТЮР-ВД, широко используемых в двигателестроении. Шлифованию подвергались бруски, изготовленные из указанных сплавов и имеющие после чистового фрезерования поверхностей (Ra=1,25-1,60 мкм) размеры L×B×H=200×30×20 мм.

Шлифование образцов осуществлялось на плоскошлифовальном станке мод. 3Б722 с использованием опытных абразивных кругов типа ПП с размерами 320×40×120 мм. В качестве абразивных материалов при изготовлении кругов были использованы: электрокорунд белый марки 23А - основная абразивная масса; эльбор марки ЛКВ и зернистости 160/125 - абразив большей зернистости и повышенной твердости. В качестве связки при изготовлении опытных абразивных кругов использовалась диановая эпоксидная смола ЭД-5.

Были приняты следующие режимы обработки: скорость резания при использовании круга с абразивом большей зернистости и повышенной твердости (скорость вращения круга) V_кр=35 м/с, продольная подача стола станка S_пр=0,02 м/с, подача врезания S_вр=0,01 мм/дв.ход, число двойных ходов стола станка m=3. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости использовался 5-ти процентный водный раствор эмульсола «Укринол-1».

Параметр шероховатости обработанной поверхности образца Ra определялся на профилометре-профилографе мод 201; разброс параметра шероховатости поверхности Ra у обработанных образцов оценивался дисперсией D(Ra), количество прижогов на поверхности N_n устанавливалось визуально с помощью лупы с 5-ти кратным увеличением; съем металла G в процессе обработки за три прохода определялся весовым способом на аналитических весах мод. ВПР-200 с точностью до ±1 мг; время между правками абразивного круга Т_np вычислялось в зависимости от количества обработанных образцов; правка круга производилась при помощи алмазного карандаша МААС ТУ 88-663-79.

Результаты сравнительных испытаний абразивных кругов показали (см. таблицу 1), что предложенный абразивный круг способствует улучшению качественных показателей поверхностного слоя деталей из жаропрочных и жаростойких хромоникелевых сплавов (уменьшается шероховатость и ее дисперсия, уменьшается количество прижогов за счет снижения величины технологических остаточных напряжений), повышается производительность обработки за счет увеличения съема металла, увеличивается период стойкости круга между переточками за счет уменьшения его засаливания. Дополнительно отмечено, что получаемая топография обработанной поверхности детали способствует более эффективному удержанию и распределению смазки по обработанной поверхности за счет образовавшихся равномерно распределенных и одинаковых по размерам и конфигурации масляных микрокарманов

Таблица 1 Сравнительные испытания абразивных кругов различных конструктивных исполнений
Конструктивное исполнение круга	Сплав ХН56ВМКЮ					Сплав ХН77ТЮР-ВД
Конструктивное исполнение круга	G, г	Ra, мкм	D(Ra)·10^-2	N_n, шт	T_np, мин	G, г	Ra, мкм	D(Ra)·10^-2	N_n, шт	Т_np, мин
По прототипу (патент РФ №2282531, В24В 5/14)	1,284	0,73	0,96	7	4,2	1,263	0,85	0,99	9	3,6
d_cm=0,05B; S=2d_cm; V₁:V₂=1:1	1,317	0,68	0,85	6	4,2	1,296	0,79	0,91	8	4,2
d_cm=0,\OB; S=2d_cm; V₁:V₂=1:1	1,366	0,52	0,78	5	5,0	1,341	0,55	0,82	7	5,0
d_cm=O,12B; S=2d_cm, V₁:V₂=1:1	1,370	0,51	0,67	5	5,8	1,356	0,56	0,79	6	5,0
d_cm=0,\5B; S=2d_cm; V₁:V₂=1:1	1,375	0,49	0,72	5	5,8	1,362	0,54	0,72	6	5,0
d_cm=0,11B; S=1,5d_cm; V₁:V₂=1:1	1,391	0,46	0,69	4	6,7	1,387	0,48	0,76	5	5,8
d_cm=0,115; S=2d_cm, V₁:V₂=1:1	1,412	0,44	0,75	3	6,7	1,396	0,46	0,74	5	5,8
d_cm=O,UB;S=2,5d_cm; V₁:V₂=1:1	1,405	0,45	0,76	4	7,5	1,401	0,47	0,80	4	6,7
d_cm=OMB; S=2d_cm V₁:V₂=2:1	1,421	0,32	0,60	1	8,3	1,419	0,32	0,71	1	7,5
d_cm=0,11B; S=2d_cm; V₁:V₂=2,5:1	1,384	0,41	0,65	3	7,5	1,375	0,42	0,77	4	6,7
Примечание: В - высота круга; S - шаг стержней; V₁ - весовой объем абразива большей зернистости и повышенной твердости; V₂ - весовой объем основной абразивной массы

синусоидальной формы заданной направленности, которая формируется посредством продольной подачи инструмента. Это способствует повышению качества обрабатываемых поверхностей деталей из жаропрочных и жаростойких хромоникелевых сплавов, которое выражается в уменьшении количества прижогов на поверхности, уменьшении шероховатости, а также приводит к повышению как производительности обработки за счет увеличения съема материала, так и стойкости абразивного круга (увеличению времени между правками круга).

Предлагаемая конструкция приемлема для кругов цилиндрической формы при шлифовании как плоских поверхностей деталей на плоскошлифовальных станках, так и цилиндрических наружных и внутренних поверхностей деталей на соответствующих станках, причем предназначения для кругов больших типоразмеров.

Claims

Абразивный круг, выполненный из абразивной массы разной зернистости, в котором в основной абразивной массе одной зернистости в радиальном направлении размещены стержни, выполненные из абразива основной абразивной массы с добавлением абразива большей зернистости и повышенной твердости, при этом стержни размещены с образованием на периферии круга формы замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой или с образованием формы синусоид с максимальной амплитудой в середине и затухающей к краям в чередующихся секторах, отличающийся тем, что диаметр стержней d_cm принимается равным (0,10-0,12) высоты круга, их шаг вдоль синусоиды составляет 2d_cm, а соотношение в стержне абразивов основной абразивной массы одной зернистости и абразива большей зернистости и повышенной твердости принимается равным 2:1.