сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
УДК 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
ГРНТИ 55.13 Технология машиностроения
Представлены результаты исследования точности обработки деталей импрегнированными дийодидом хрома шлифовальными кругами и эффективности применения данного способа. Приведены исследования качественных параметров и структурного состояния материала поверхностного слоя деталей после обработки импрегнированным инструментом, которые являются частью научной работы, начатой коллективом авторов в 2012 году.
деталь, абразивный инструмент, импрегнирование, дийодид хрома, стойкость, структура, поверхностный слой, шероховатость
Введение
Повышение эффективности абразивной обработки поверхностей деталей машин является важной задачей в современном машиностроительном производстве, которая может быть решена в том числе и импрегнированием абразивных инструментов поверхностно-активными веществами (ПАВ).
Существует довольно большое разнообразие способов пропитки абразивных инструментов различными веществами и композициями [1-8], как органического, так и неорганического происхождения, подтвердивших свою эффективность при абразивной обработке деталей.
Для повышения эффективности работы абразивного инструмента был использован способ [11] импрегнирования шлифовальных кругов в водном растворе дийодида хрома, который включает пропитку инструмента водным раствором в емкости, содержащим 20-
мин,
где V – объём абразивного инструмента, см3; а0 – нормативная пористость абразивного инструмента из заданного абразива, связки и состава, принимаемая в соответствии с ГОСТ Р 52781-2007 "Круги шлифовальные и заточные. Технические условия"; а – пористость импрегнированного абразивного инструмента из того же абразива, связки и состава, определяемая весовым способом в соответствии с рекомендациями, изложенными в работе [14].
Исследование эффективности применения импрегнированных дийодидом хрома шлифовальных кругов осуществлялось путем обработки образцов из стали 12ХН3А диаметром
Исследования точности обработки
В настоящем исследовании определялось изменение стойкости шлифовальных кругов Т после их правки, результаты которого показывают, что стойкость импрегнированных дийодидом хрома шлифовальных кругов в процессе их правки уменьшается: вначале существенно, затем медленнее, в среднем на 3-5% после каждой последующей правки, а далее начинает расти по отношению к стойкости стандартного инструмента, что может быть объяснено непрерывным вымыванием применяемой смазочно-охлаждающей жидкостью дийодида хрома из межзеренного пространства шлифовального круга и особенностями приработки импрегнированного шлифовального круга.
Исследования состояния поверхностного слоя образцов из стали 12ХН3А, подвергнутых шлифованию, импрегнированным дийодидом хрома абразивным инструментом [8, 13] показывают, что в процессе шлифования активный йод взаимодействует с ювенильными поверхностями деталей, образуя на них иодиды железа, которые имеют слоистую структуру и обладают низким коэффициентом трения.
Одним из важнейших показателей эффективности использования шлифовальных кругов является обеспечение ими необходимой точности размеров обрабатываемых деталей в течение всего периода стойкости инструмента [15, 16]. В связи с этим была проведена обработка шлифованием валов из стали 12ХН3А, при которой определялись поля рассеивания размеров партии деталей в пределах стойкости шлифовального круга. Подконтрольной обработке подвергались валы диаметром обрабатываемых поверхностей
Стандартный круг новый
а)
Стандартный круг правка
б)
Рис. 1. Распределение размеров в партии обработанных деталей стандартным кругом:
в начале работы – а и перед правкой круга – б
Импрегнированный круг новый
а)
Импрегнированный круг правка
б)
Рис. 2. Распределение размеров в партии обработанных деталей
импрегнированным кругом: в начале работы – а и перед правкой круга – б
Также были проведены исследования точности обработки путем сравнения полей рассеивания при обработке первой 
, 
и последней 
, 
партии деталей, как новыми кругами, так и постепенно изношенными в этом процессе и требующих переточки. Результаты изменения за период стойкости инструмента при допустимом диапазоне изменения размеров обрабатываемых деталей в обобщенном виде представлены на рис. 3.
Рис. 3. Рассеивание размеров партий деталей в пределах поля допуска на размер Td
при обработке обычным и импрегнированным кругом
Исследования параметров качества обработки
В рассмотренных случаях обработки имеет место превышение полей рассеивания размеров деталей, обработанных новыми кругами по отношению к таковым, полученным кругами на исчерпании периода их стойкости. Это может быть объяснено уменьшением числа режущих зерен и увеличением сглаживающих и давящих [12]. Об этом свидетельствует также уменьшение параметра шероховатости Ra обработанных поверхностей деталей и увеличение величины технологических остаточных растягивающих напряжений в материале поверхностного слоя σост (рис. 4) при одновременном уменьшении съема металла в единицу времени.
При этом имеет место закономерность изменения полей рассеивания размеров деталей, обрабатываемых стандартным и импрегнированным кругами ˃ и ˃ .
Степень влияния принятого вида и способа применения ПАВ на точность получаемых размеров обрабатываемой детали может быть оценена коэффициентом [8]
где Δω1 = – ; Δω2 = – .
При этом Δω1 ≥ Δω2.
Данные подконтрольной обработки шлифованием деталей, позволили определить ориентировочные значения коэффициента КΔ при обработке деталей из стали 12ХН3А в поле допуска 8h квалитета точности размера и способа применения импрегнатора (в данном случае, дийодида хрома), которые составили 1,8-1,9. Эти значения коэффициента КΔ можно использовать при выборе способа применения ПАВ для абразивной обработки шлифовальными кругами 14АF60К7V.
Рис. 4. Изменение параметра шероховатости обработанной поверхности детали Ra и
технологических остаточных напряжений σост за период стойкости Т
стандартного и импрегнированного шлифовального круга
Заключение
Таким образом, абразивная обработка деталей импрегнированными дийодидом хрома кругами позволяет увеличить стойкость используемых инструментов, повысить точность размеров обрабатываемых деталей, улучшить качественные показатели поверхностного слоя, а также создать на обработанных поверхностях деталей структуры, обладающие низким коэффициентом трения, что является важным для деталей трибосистем.
1. Рудометов, Ю. И. Применение абразивных инструментов, пропитанных суспензиями импрегнаторов / Ю. И. Рудометов // Станки и инструмент. - 2012. - № 11. - С. 34-37.
2. Патент № 2047476 РФ, МПК B 24 D 3/34 (1995). Импрегнатор для шлифовальных кругов : № 2047476: заявл. 1993.01.11: опубл. 1995.11.10 / Сердюк В. В., Куценок Ю. Б., Степанов А. Б., Ашкинази Л. А. ; заявитель: Сердюк В. В.
3. Чирков, Г. В. Влияние импрегнирования шлифовального круга на качество обработки / Г. В. Чирков // Технология машиностроения. - 2007. - № 2. - С. 22-23.
4. Никитин, А. В. Шлифование труднообрабатываемых материалов импрегнированными кругами как способ повышения их режущих свойств / А. В. Никитин // Инструмент и технологии. - 2010. - № 28. - С. 52-58.
5. Patent № 101791786 CN, B 24 D 3/34 (2010). Impregnant for impregnated grinding wheels and application thereof in preparing impregnated grinding wheels / Li Wei, Tian Qianjun, Zhang Bo.
6. Tsai, M. Y. Development of a micro-graphite impregnated grinding wheel / M. Y. Tsai, S. X. Jian // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2012. - V. 56. - Pp. 94-101.
7. Носенко, В. А. Повышение эффективности шлифования с использованием галогенообразующего импрегнатора / В. А. Носенко, А. П. Митрофанов, А. А. Крутикова // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2015. - № 8 (665). - С. 65-72.
8. Butenko, V. Method for improving the quality of the product obtained by abrasive treatment with impregnated tools / V. Butenko, L. Gusakova, D. Durov, B. Safoklov, O. Dolgov // Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal Vol. 5, No. 6, 398-402 p. (2020).
9. Патент РФ № 2618682 С1 МПК B24D 3/34(2006.01). Способ импрегнирования абразивных инструментов. заявл. 2015-11-17: опубл. 10.05.2017 Бюл. № 13 / В. И. Бутенко.
10. Бутенко, В. И. Наукоемкие технологии создания высокоресурсных деталей машин / В. И. Бутенко, Д. С. Дуров, Р. Г. Шаповалов. - Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2014. - 404 с.
11. Патент РФ №2703063 РФ МПК B24 D 3/34 (2019). Способ импрегнирования абразивных инструментов: заявл. 2019-05-21 : опубл. 2019-10-15 / В. И. Бутенко, К. В. Давиденко; заявитель Бутенко В. И.
12. Рыжкин, А. А. Физические основы обработки металлов резанием: учеб. пособие / А. А. Рыжкин, В. С. Дмитриев, М.М. Климов [и др.]. - Ростов-на-Дону: Издат. центр. ДГТУ, 1996. - 354 с.
13. Бутенко, В. И. Технологическая совместимость функциональных слоев и покрытий / В. И. Бутенко. - Ростов-на-Дону, 2020. - 169 с.
14. Островский, В. И. Теоретические основы процесса шлифования / В. И. Островский. - М.: Машиностроение, 2010. - 284 с.
15. Димов, Ю. В. Математическая модель для определения производительности обработки деталей полимерно-абразивными кругами / Ю. В. Димов, Д. Б. Подашев // Вестник машиностроения. - 2018. - № 8. - С. 56-63.
16. Подашев, Д. Б. Оптимизация финишной обработки деталей эластичным инструментом: монография / Д. Б. Подашев. - LAP Lambert Academic Publishing, OmniScriptum GmbH&Co. KG (Германия), 2017.
