НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o156.Pdf (1293.41Кб)

УДК 67.05

Россия, ОАО ВНИИИНСТРУМЕНТ МГТУ им. Н.Э. Баумана

Силы резания при алмазном шлифовании влияют на качество обработанной поверхности. По уровню сил можно оценить степень износа алмазного круга и своевременно прибегнуть к восстановлению его режущих свойств. Для решения этой задачи необходимо найти взаимосвязь между износом шлифовального круга и силами резания. В литературных источниках такая зависимость не обнаружена.
Для нахождения взаимосвязи между износом круга и силами резания рассматриваются силы, действующие на единичное изношенное алмазное зерно. Основные силы, действующие на алмазное зерно – это: сила реакции обрабатываемого материала, сила трения по площадке износа зерна и суммарное давление на контактной поверхности зерна и обрабатываемого материала. По результатам расчетов силы резания при шлифовании прямо пропорциональны твердости обрабатываемого материала и зависят от износа зерна, а также режимных параметров процесса.
Для определения суммарной силы резания при шлифовании приводится методика расчета числа режущих (активных) зерен на единице поверхности алмазного круга. Число режущих зерен зависит от свойств алмазного круга и режимных параметров процесса шлифования.
Суммарные силы резания при шлифовании рассчитываются через силы резания единичным зерном, число режущих зерен на единице поверхности шлифовального круга и площади контакта между кругом и заготовкой. Теоретический расчет сил проводится при условии, что вылет всех рабочих зерен из связки одинаков и все зерна изношены максимально, т.е. площадка износа зерна максимальна.
Расчет по предложенным теоретическим формулам сравнивается с расчетом по степенным формулам, приведенным в литературных источниках. Сравнение производится при варьировании режимных параметров процесса шлифования. Сходимость результатов в пределах 5-20% расценивается как допустимая.
На базе МГТУ им. Н.Э. Баумана были проведены эксперименты по плоскому алмазному торцевому шлифованию заготовок из твердого сплава марки Т15К6. Эксперименты проведены на универсальном плоскошлифовальном станке 3Г71М с использованием алмазного шлифовального круга 6А2 250х20х4х29х76 АС6 160/125 А1 100% М1-01 по ГОСТ 16170-91. Режимы резания, реализуемые на данном оборудовании составляют: скорость шлифования - 35 м/с, продольная подача стола находится в пределах от 3 до 12 м/мин.
Заготовка закреплялась в тисках. Тиски устанавливались на приспособление УСП-15. Приспособление УСП-15 устанавливалось на трехкомпонентный динамометр для измерения усилий резания марки Kistler 9257B.
Шлифование осуществлялось на следующих режимах: продольная подача S_прод= 3 м/мин, глубина t = 20 мкм. Шлифование проводилось с использованием охлаждения эмульсией на водной основе. Скорость вращения круга составляла 35 м/с. Динамометр был  настроен на частоту снятия сигнала, равную 250 Гц.
После обработки экспериментальных данных их сравнили с данными расчета по теоретическим формулам. Максимальное расхождение между расчетными и экспериментальными данными составило 17%.
Благодаря приведенной расчетной модели возможно получить данные об износе алмазного инструмента в процессе резания по изменению тангенциальной составляющей силы резания. При назначении максимального износа алмазного круга можно рассчитать пороговое значение тангенциальной составляющей силы резания. При достижении порогового значения тангенциальной составляющей силы резания алмазный круг необходимо подвергнуть правке. Своевременная правка круга позволит избежать снижения качества обрабатываемой поверхности.
Контроль сил в зоне резания трудно организовать, процедура может быть осуществлена посредством контроля мощности привода шлифовальной бабки через контроль силы тока.
Поскольку расхождение между данными теоретического расчета, расчета по степенным формулам и экспериментальными данными было существенным, в предложенную модель необходимо внести поправки.
Для адаптации предложенной модели к случаю обработки хрупких материалов необходимо более подробное рассмотрение стружкообразования при шлифовании хрупких материалов.

1. Шавва М.А., Захаревич Е.М. Экспериментальная установка для алмазного шлифования с применением непрерывной электрохимической правки шлифовального круга // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 3. С. 44-58. DOI: 10.7463/0314.0699920
2. Резников А.Н. Абразивная и алмазная обработка материалов. М.: Машиностроение, 1977. 391 с.
3. Бакуль В.Н., Захаренко И.П., Кункин Я.А., Мильштейн М.З. Справочник по алмазной обработке металлорежущего инструмента / под ред. В.Н. Бакуль. Киев: Техника, 1971. 208 с.
4. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. М.: Машиностроение, 1974. 320 с.
5. Попов С.А., Малевский Н.П., Терещенко Л.М. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов. М.: Машиностроение, 1977. 263 с.
6. Байкалов А.К. Введение в теорию шлифования материалов. Киев: Наукова думка, 1978. 207 с.
7. Кузнецов А.А., Федотов В.В. Определение силы резания, действующей на единичную режущую кромку изношенного абразивного зерна // IV Всероссийский конференция-семинар «Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы» (г. Сызрань, 22-23 мая 2009 г.): тр. Филиал СамГТУ, 2009. Режим доступа: http://www.sstu.syzran.ru/MECHFAK/downloads/ntt/kuznecov_fedotov.pdf (дата обращения 01.10.2014).
8. Осипов А.П. Моделирование шероховатой поверхности методом суперпозиции относительных опорных кривых // Вестник СамГТУ. Сер. Физико-математические науки. 2002. Вып. 16. С. 168-175.
9. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки. М.: Машиностроение, 1981. 279 с.
10. Рыжов Э.В., Сагарда А.А., Ильинский В.Б., Человецкий И.Х. Качество поверхности при алмазно-абразивной обработке / под ред. А.А. Сагарды. Киев: Наукова думка, 1979. 244 с.
11. Дубовик Н.П., Мендельсон В.С. Устройства для правки шлифовальных кругов алмазными инструментами. Киев: Наукова думка, 1982. 128 с.
12. Наерман М.С. Справочник молодого шлифовальщика. М.: Высшая школа, 1985. 207 с.
13. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М.: Высшая школа, 1974. 587 с.