книги / Финишная обработка лепестковыми кругами
..pdfляли взвешиванием на аналитических весах. Для выполнения исследо ваний образны обрабатывали следующими методами:
1) шлифование кругом 24А25НС26К1 на станке ЗБ151 врезным
способом на |
режимах: v = 35 м /с, |
v = 30 м/мин, |
= 0,002 мм/об; |
||
|
|
к |
н |
0 |
|
2) шлифование в тех ж е условиях с последующим полированием ЛКП |
|||||
диаметром |
600 |
мм, зернистостью |
14А8 врезным |
способом при |
= |
= 35 м /с , |
= |
30 м/мин, 5 = 1,5 |
мм со снятием припуска 0,03 |
мм на |
диаметр.
Высота шероховатости образцов находилась примерно на .одном
уровне (Ra = 0 ,4 4 ...0 ,4 7 мкм). Поверхность, |
обработанная |
лепестко |
||
вым кругом, имела большое значение t |
= 52 |
% по сравнению |
с по |
|
верхностью, обработанной шлифованием |
= 43 % ). |
|
|
|
Полированный образец изнашивался в |
период приработки |
на |
10 - |
15 % меньше, чем шлифованный (рис.35). Причина - более благоприят ные микрогеометрические характеристики и физико-механическое сос тояние поверхности полированных образцов. Контртело, работавшее в паре с полированным образцом, имеет износ примерно на 20 % мень ший, чем контртело, работавшее со шлифованным образцом.
Д ля полирования шеек диаметром 178•0 16 и фасок крупногабарит
ных фланцев (диаметр фланцевой части 510 мм) |
из стали 45Х |
(HRC^ |
|||
5 6 .. .62) (рис.36) |
в условиях серийного |
производства |
была |
осущест |
|
влена модернизация |
плоскошлифовального |
станка |
ЗГ71. |
Колонна стан |
ка, несущ ая шлифовальный узел, с помощью сварной подставки была поднята на высоту 400 мм, а на столе станка было размещено приспо собление для установки и вращения фланца. Для полирования применя ют ЛКП диаметром 300 мм, зернистостью 14А4 специальной конструкции (см. рис.35). Круг состоит из цилиндрической части и более узкой - конической. Необходимость раздельной обработки цилиндрической час
ти |
и ф аски шейки фланца обусловлена следующим. Цилиндрическая шей |
|
ка |
работает в резинометаллическом уплотнении. При ее обработкена- |
|
носимые неровности должны располагаться строго в плоскости враще |
||
ния ф ланца. При нанесении |
их под углом к этой плоскости на поверх |
|
ности шейки образуется так |
называемый микрошнек, способствующий |
утечке масла |
из герметизируемого узла. Такая опасность возникает |
при обработке шейки и фаски сплошным лепестковым кругом. |
|
Назначение |
фаски - облегчение процесса сборки с резиновой ман- |
71
Рис. |
35 . |
Влияние |
метода |
обработки |
на износ образца |
(о) |
и контртела |
|
(б ) |
а паре |
трения |
"сталь 45 |
(HRC^ 5 2 |
... 5 4 ) — ЦАМ |
10 -5": |
|
|
/ — |
износ |
образца и контртела после шлифования; |
2 |
— |
износ образца |
|||
н контртела |
после полирования |
|
|
|
|
|||
Рис. |
36 . |
Схема полирования шеек крупногабаритных фланцев на модер |
||||||
низированном плоскошлнфовалыюм станке |
ЗГ71 |
|
|
|
жетой. Поэтому ее размеры строго не регламентируются. В том слу чае» когда размеры фаски минимальны» лепестки со стороны ф аски ра ботают с большими деформациями, чем со стороны цилиндрической час ти шейки. Разница эта нарастает по мере продвижения лепестка в зо не контакта. При этом рабочая кромка лепестка поворачивается, а траектория абразивных зерен и наносимых ими неровностей не нахо дится в плоскости вращения ф ланца. Раздельная обработка шейки и фаски исключает указанные явления.
Рассмотренный процесс внедрен взамен ручного полирования на то карном станке. Обработку вели шлифовальной шкуркой последовательно трех зернистостей. В результате внедрения существенно снизились затраты на инструмент, более чем в 4 раза повысилась производи тельность полирования, стабилизировалось качество обработки. На цилиндрической части шейки обеспечивается параметр шероховатости поверхности Ra = 0 ,2 мкм, на фасочной - Л а = 0 ,4 мкм. Предшестаую-
72
щей обработкой цилиндрической части является шлифование, фаски - чистовое точение.
Еще один пример финишной обработки фланцев. В этом случае после полирования цилиндрической шейки на нее наносят винтовые царапины определенного направления, шага и глубины. Это микрошнек, препят ствующий утечке масла через резинометаллическое уплотнение, в ко тором работает шейка фланца. Обе операции выполняют на токарно винторезном станке, на суппорт которого установлены полироёальная головка и устройство для нанесения микрошнека (рис.37), располо женные друг против друга. Полирование осуществляют ЛКП диаметром 300 мм, зернистостью 14А4, а нанесение микрошнека - шлифовальной шкуркой 14А12, закрепленной на резиновой подушке. Прижим шлифо вальной шкурки к заготовке осуществляют с помощью пневмоцилиндра, Операции производят последовательно. Вначале работает лепестковый круг, а после его отвода - устройство для нанесения микрошнека. На последней операции число оборотов шпинделя станка и скорость пода чи устанавливают исходя из шага винтовых царапин.
По существовавшей технологии финишная обработка хромированных поверхностей штоков гидроиилиндров (диаметром 20 и 25 мм, длиной
400 ...450 мм) складывалась из |
трех операций: круглого шлифования |
||||
(до Ra = 0 ,6 ...0 ,4 2 |
мкм), полирования ЛКП диаметром 600 мм, зер |
||||
нистостью |
14А4, |
с |
лепестками, |
установленными под углем 45 к |
|
радиальным |
плоскостям (до |
Ra |
|
||
= 0 ,2 6 ...0 ,1 8 мкм), |
полирова |
|
|||
ния алмазными эластичными го |
|
||||
ловками |
[1] |
(до |
Ra |
= |
|
0 ,1 6 ...0 ,0 8 |
мкм). |
После того, |
|
||
как на второй операции было |
|
||||
внедрено шаржирование ЛКП АТС |
|
||||
с зерном 25АМ 5, |
обеспечиваю |
|
|||
щее Ra = 0 ,1 6 ...0 ,0 8 |
мкм, |
не- |
|
Рнс. |
3 7 . Полироильный узел |
( / ) |
и устройство для нанесе |
ния мнкрошнека (2) на шейки
фланцев |
автомобиля, |
установ |
|
ленные |
на |
суппорт |
токарного |
станка |
|
|
|
73
обходимость в операции полирования алмазными эластичными головками отпала.
Штоки |
полируют |
не только после покрытия хромом, но и перед |
|||||||
ним, что |
улучшает |
качество |
покрытия. М атериал |
штоков - |
стал 45 |
||||
(HRC |
52 |
m in) и сталь 45Х |
(HRC |
5 2 ...6 2 ). Параметр исходной шеро- |
|||||
Э |
|
|
|
|
9 |
шлифования Ra = 0 ,8 мкм, |
|
||
ховатости поверхности штоков |
после |
дости |
|||||||
гаемый полированием |
- Ra = 0,2 |
мкм. |
|
|
|
||||
В |
ряде случаев |
полирование |
лепестковыми |
кругами |
внедрено |
||||
взамен |
чистового шлифования |
мелкозернистыми |
кругами |
на |
баке |
литовой связке с графитовым наполнителем. Здесь наряду со
снижением |
себестоимости |
обработки |
наблюдается улучшение ее |
качества, |
особенно в тех |
случаях, |
когда обрабатываемые поверх |
ности имеют повышенное биение или искажение формы. Так, например,
биение шеек диаметром |
112 0,07 мм чашек |
шарнира из |
стали |
12Х2Н4А (HRCЭ 5 8 ...6 2 ) |
после предварительного |
шлифования |
доходит |
до 0,05 мм. При окончательном шлифовании заготовок с таким биением кругами с графитовым наполнителем в течение 30 с параметр шерохо
ватости |
Ra поверхности шейки |
заготовки колеблется |
в диапазоне |
|||
0,19 - |
0,44 мкм. Увеличение продолжительности шлифования до |
1 мин |
||||
сужает |
диапазон рассеивания Ra |
до |
0 ,1 ...0 ,3 5 |
мкм, |
однако |
даль |
нейшее |
увеличение продолжительности |
обработки |
практического |
эф |
фекта не дает. При полировании ЛКП диаметром 600 мм биение загото вок 0,05 мм, приводящее к незначительным колебаниям деформации
круга в радиальном направлении (в рассматриваемом примере - от 1,2
до 1,25 мм), естественно не может привести к существенному рас сеиванию высоты микронеровностей. На практике оно находится в
пределах |
Ra |
= 0 ,1 7 ...0 ,2 3 мкм. |
Достигается |
это при обработке в |
||
течение |
20 |
- |
30 |
с. |
|
|
Д ля |
решения |
задач оптимизации |
условий наружного круглого поли |
|||
рования |
ЛКП |
проведены исследования влияния |
технологических ф акто |
ров на производительность обработки Q, удельный износ шлифовальной шкурки q и на ряд параметров шероховатости поверхности. При выборе этого ряда исходили из следующего. ГОСТ 2789 - 83 предусматривает параметры шероховатости поверхности Ra, Rz, RmsK> $т> S и / . И з
этих параметров Rz ~ 5Ra, а параметр 5 - средний шаг по вершинам локальных выступов - в исследованиях широкого распространения не получил. Кроме стандартизованных, в исследованиях контактного взаимодействия заготовок применяются дополнительные параметры ше
74
роховатости, из которых чаще всего используются: |
R^ - |
расстояние |
|||
меж ду линией выступов и средней линией профиля; |
v и Ь - параметры |
||||
степенной аппроксимации кривой для определении |
А |
- |
безразмер |
||
ный комплекс |
И .В . |
Крагельского и В.С. Комбалова, |
- |
радиус мик |
|
ронеровностей, |
- |
радиус впадин. Параметры v, Ь, А, |
р^, р^ могут |
быть получены расчетом по установленным исследователями зависимос тям [2, 71, для чего необходимо знание параметров Ra, Rр, Rmax, Sт
и / . Так, |
для |
параметров v и Ъ установлены зависимости: |
||
v - |
21 |
Rn |
|
|
5 ^ - |
- 1; |
(13) |
||
|
т Ra |
|
|
|
b = |
/m |
[ Rmax |
(14) |
|
|
|
|||
Измерение параметров Ra, R |
Sm и / производили на профиломет |
ре-профилографе ”Суртроник-3" фирмы "Тейлор Гобсон” (Англия). В
экспериментах на образцах из стали 45 (HRC |
52...54) и чугуна |
СЧ20 |
||
измеряли весь ряд |
параметров, в экспериментах на образцах |
из |
нор |
|
мализованной стали |
45, латуни Л62 и сплава АЛ4 - параметр |
Ra. |
||
Д ля получения |
математико-статистических |
зависимостей, позволяю |
щих прогнозировать производительность обработки, удельный износ шлифовальной шкурки и параметры шероховатости обработанной поверх ности, были реализованы полные факторные эксперименты (ПФЭ) типа
23 по методике, рассмотренной в работе [5]. Эксперименты проводили на станке ЗБ151 ЛКП диаметром 600 мм. Факторы и интервалы их варьирования для этих исследований отбирали по результатам одно факторных экспериментов. В экспериментах на образцах из стали 45
(HRC^ 5 2 ...5 4 ) |
и |
нормализованной и |
из |
чугуна |
СЧ20 |
5 = |
0 ,7 5 ... |
||||
1,75 мм, |
|
= |
18,4 ...35 |
м /с; на |
образцах из |
латуни |
Л62 |
- 8 - |
|||
= 0 ,6 5 ... |
1,25 |
мм, |
= |
18,4...30 |
м /с; |
на |
образцах из |
алюминиевого |
сплава АЛ4 - 5 = 0 .5 ...1 мм, о^ = 18,4...30 м /с. Зернистость круга
во всех случаях изменялась от 14А4 до 14А12. Полученные по резуль татам ПФЭ зависимости имеют вид
75
Q = b S V *N |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(15) |
|||||
|
O |
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
с |
с |
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а = |
|
' 1 |
v |
2», 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(i6) |
||
с 8 |
|
N |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0 |
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
d |
d o |
d 9 |
|
|
|
(17) |
|
Q |
|
|
|
|
, |
, |
/ = |
d f i |
w |
2tf |
2. |
|
|
|
||
R , R . R |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
p |
max |
r n |
m |
O |
K |
|
|
|
|
|
|||||
Значения |
коэффициентов |
- b^t |
|
|
и |
|
приведены в |
|||||||||
табл. 9 и |
10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
9. |
Значения коэффициентов b |
- b ; b' |
co " V |
■ с'; |
с' |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
o |
v • ' V |
V |
1 |
|
при наружном круглом полировании ЛКП диаметром 600 мм |
||||||||||||||||
Коэффн- |
|
|
|
|
|
Марка обрабатываемого |
материала |
|
|
|||||||
цнент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сталь |
45 |
|
|
Сталь |
4 5, |
|
СЧ20 |
|
Л 62 |
АЛ4 |
||||
|
|
(HRC |
|
|
|
нормализо |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
52 |
- |
|
54) |
|
|
ванная |
|
|
|
|
|
|
|
|
6о |
|
5 ,8 4 * Ю"4 |
|
6 * ю ’ 4 |
|
8 * 10"4 |
|
0 ,3 8 * 10~4 |
1 ,0 9 * 10"4 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,07 |
|
|
|
|
1 .02 |
|
|
1.04 |
|
1,72 |
1 .8 5 |
|||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1.95 |
|
|
1.91 |
|
3 ,6 4 |
3 .3 4 |
||
|
|
0 ,5 9 |
|
|
|
|
0 ,6 9 |
|
|
0 .5 9 |
|
0 ,4 3 |
0 ,4 6 |
|||
6; |
|
123 |
|
|
|
|
152 |
|
|
150 |
|
'74 |
87 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6; |
|
- 0 . 6 |
|
|
|
|
- 0 ,5 5 |
|
|
- 0 ,5 7 |
|
- 0 ,4 8 |
- 0 ,5 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
со |
|
162. |
|
|
|
|
147 |
|
|
148 |
|
127 |
130 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С! |
|
- 0 .1 2 |
|
|
|
- 0 ,0 8 |
|
|
- 0 .1 5 |
|
- 0 ,3 1 |
- 0 ,2 2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С2 |
|
~ 0 ,4 |
|
|
|
|
- 0 ,4 5 |
|
|
- 0 .4 4 |
|
- 0 ,7 3 |
- 0 ,6 8 |
|||
сз |
|
- 0 .3 6 |
|
|
|
- 0 .2 8 |
|
|
- 0 ,1 7 |
|
- 0 ,3 9 |
- 0 . 4 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
со |
|
4.52* Ю"3 |
|
3,93* Ю”3 |
|
|
|
|
|
|
-3 |
|||||
|
|
|
3.34* Ю"3 |
2,88* 10‘ 3 |
2 .3 * 1 0 |
|||||||||||
с\ |
|
0 .8 3 |
|
|
|
|
0 ,8 3 |
|
|
0 .6 3 |
|
0 .6 4 |
0 .4 4 |
76
10. Значения коэффициентов d ^ dy. d^u d3
при наружном круглом полировании ЛКП диаметром 600 мм
Коэффн-
цненты
“ о
rf,
d2
d3
do
d ,
d 2
*3
do
d 2
rf3
Значения коэффициентов для расчета параметра
Ra |
Я |
R |
S |
t |
|
Р |
max |
m |
m |
|
Сталь 45 |
(HRC 52 - |
54) |
|
|
|
э |
|
|
0 .3 |
0 .4 6 |
0 .5 7 |
58.1 |
74 .7 |
0 .4 3 |
0 .6 4 |
0 .4 6 |
0.14 |
— |
|
|
|
|
|
—0 ,3 9 |
—0 ,3 5 |
-0 ,1 9 |
- 0 ,3 ; |
— |
0 ,7 7 |
1 |
0,87 |
0,37 |
-0 .2 1 |
|
Чугун СЧ20 |
|
|
|
0 .3 6 |
1.02 |
0 .3 |
98,9 |
7 2 ,3 |
0 .4 |
0 .5 7 |
0 .4 |
0,15 |
— |
|
||||
- 0 ,3 6 |
-0 .2 1 |
- 0 .1 2 |
—0 ,4 3 |
— |
|
|
|
|
|
0 .6 7 |
0 .8 4 |
0 .8 8 |
0 ,3 6 |
-0 ,1 7 5 |
Значения коэффициентов для расчета параметра Ra
при обработке материалов
Сталь 45 |
Л62 |
АЛ4 |
нормализованная |
|
|
0 .1 9 |
0 .0 3 |
0 .0 6 |
0 ,3 7 |
0 ,5 6 |
0 .3 8 |
- 0 . 2 В |
0 .6 |
0 ,3 8 |
0 .7 8 |
0 ,6 7 |
0 .69 |
77
Как отмечалось в п. 2, отношения производительности обработки Qp и удельного износа шлифовальной шкурки Цр при снятии слоя
исходных микронеровностей к производительности Q и удельному изно су q при снятии слоя, лежащего под слоем исходных микронеровнос тей, являются величинами, практически не зависящими от условий об
работки |
и определяемыми |
высотой |
исходных микронеровностей |
Ra . Эти |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
зависимости имеют вид |
|
|
|
|
|
|
||
рг~ - b'Ra |
или |
Qp —b'Ra |
Q; |
(18) |
||||
ц? |
О н |
|
|
г |
0 |
н |
|
|
Y |
с'1 |
или |
|
|
С' |
1 |
(19) |
|
— |
= c'Ra |
qP = c'Ra |
q, |
|||||
q |
О н |
|
г |
|
0 |
н |
|
|
где Q и q определяются по приведенным выше формулам, а коэффициенты 6 '; 6 '; с '; с ' - по табл. 9. Последние зависимости
получены для условий, при которых снимаемый припуск Д^ - 5Ra^ (в
диапазоне Ra
н
При расчетах машинного времени и норм расхода шлифовальной шкурки на обработку одной заготовки q могут быть использованы следующие зависимости:
Т
м
где |
|
и q ^ - машинное |
время и расход |
шлифовальной шкурки на |
|||
снятие |
слоя исходных |
микронеровностей; |
|
и q - машинное время |
|||
и расход шлифовальной шкурки на снятие дефектного слоя. |
|||||||
При |
диаметре |
заготовки D , ее длине |
L |
и коэффициенте перебега |
|||
круга Кп |
|
|
3 |
3 |
|
||
|
|
|
|
|
|||
Т |
- |
tiDЭ L 3КП |
J, |
vD3L 3КпДд |
|
|
|
MS " |
QpB |
1 |
* v = |
QB |
: |
|
|
q |
- rrD L qP; |
q |
- nD L A q. |
|
|
||
aS |
|
з з г |
^aV |
з з д* |
|
|
78
Анализ |
зависимостей |
(17) |
показывает, |
что требуемые значения Ra |
во многих |
случаях могут |
быть |
получены |
применением различных ком |
бинаций режиме® обработки и зернистости круга. Критерием для оцен ки выбранного варианта может служить себестоимость полирования, которая может быть представлена в виде суммы затрат на заработную
плату и инструмент. Затраты, связанные с |
амортизацией оборудования |
||
и оснастки, расходами на электроэнергию |
и |
т .п ., |
можно не учиты |
вать, так как в рассматриваемой задаче они |
или не |
изменяются, или |
|
изменяются на очень небольшую величину. |
|
|
|
В приведенном ниже примере решалась задача оптимизации режимов наружного круглого полирования ЛКП диаметром 600 мм заготовок из
чугуна |
СЧ20. П^и |
этом с целью упрощения оценивалась себестоимость |
|||||||
CQ снятия 1 мм |
дефектного слоя металла, которая может быть опре |
||||||||
делена из выражения |
|
|
|
|
|
||||
|
= С |
К |
+ С tf, |
|
|
|
|
||
С л |
л п |
|
|
|
|
||||
Ц |
|
з .п |
Ц о |
|
ш |
|
|
|
|
где С |
- |
тарифная |
ставка |
рабочего с |
учетом |
накладных |
расходов; |
||
З.П |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Сш - стоимость 1 |
|
|
|
|
|
||||
см |
шлифовальной шкурки (в круге). |
|
|||||||
Подставив значения Q и q, записанные на основании выражений |
|||||||||
(15) и |
(16) |
и |
табл. 9, |
получим |
|
|
|
||
СЛ = С |
|
|
|
|
|
Н8Сш |
(20) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
« |
|
з п |
8 - , O' V |
I 0 V |
I!V >S9B |
«°-5Л |
44№ - 31 |
■ |
С использованием выражения (17) и данных табл. 10 запишем зависи мость для определения Ra для условий рассматриваемой задачи:
|
Ra = 0 ,3 6 5 °’V |
0,36^ |
67. |
(21) |
||
|
|
|
|
К |
|
|
|
Как |
показывает анализ двух последних зависимостей, с увеличе |
||||
нием v |
значения Сп и Ra снижаются. Поэтому целесообразно работать |
|||||
|
к |
|
|
ч |
|
На рис.38, а приведены результаты |
с |
максимально |
возможными |
||||
однофакторных |
экспериментов по определению влияния ^ на параметры |
|||||
Q, |
<7 и |
Ra, а |
на |
рис.38, |
б - |
результаты расчетов себестоимости сня- |
79
Рнс. 38. Зависимости параметров обработки от скорости круга для
определения оптимальных режимов наружного круглого полирования ЛКП
диаметром |
600 |
мм заготовок из |
чугуна СЧ20 |
|
тия |
3 |
|
|
|
1 мм |
металла CQ и ее составляющих: затрат на заработную плату |
|||
CQ |
и инструмент CQ . Как |
видно из приведенных зависимостей» при |
||
> 35 м /с |
не только падают темпы роста Q и ухудшаются параметры |
|||
q и |
Rat |
но |
и возрастает |
себестоимость обработки. Таким образом» |
значение о - 35 м /с является в данной задаче оптимальным,
к
При увеличении зернистости ЛКП и его деформации [зависимость (20)] CQ такж е снижается, однако высота микронеровностей (21) воз
растает. Поэтому для выбора оптимальных 5 и N следует сопоставить себестоимость обработки при всех возможных сочетаниях их значений, обеспечивающих требуемую высоту микронеровностей.
На рис.39 приведены |
зависимости Ra и CQ от зернистости и дефор |
мации круга (при v = |
35 м /с ), построенные с помощью уравнений |
(20) и (21), показывающие, например, что значение Ra = 0,25 мкм может быть обеспечено только при полировании ЛКП зернистостью 14А4
80