Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Теория и практика повышения эффективности шлифования материалов.

ГЛАВА ПЯТАЯ СОВРЕМЕННЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ ШЛИФОВАНИЯ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

5.1. ЗАТОЧКА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ

Анализ технологических возможностей высокоскоростного шлифования труднообрабатываемых сталей и сплавов кругами из эль- бора позволил сформулировать основные преимущества применения высоких скоростей резания.

Однако наиболее обоснованное установление оптимальных характеристик эльборовых кругов и параметров режима шлифования может производиться только на основании комплексных заводских испытаний работоспособности режущих инструментов в зависимости от условий их заточки.

Оптимальные параметры режима заточки определялись в процессе испытаний на стойкость проходных резцов из стали Р6М5 и разверток из стали Р6М5К5(Н11С 63...65). Сравнительные испытания износостойкости разверток после заточки выполнялись на вертикально-сверлильном станке модели 2А125 при обработке заготовок из стали 40Х. Развертывание производилось на рекомендуемых режимах [80, 124], откорректированных в процессе серии опытов: V = 30 м/мин; t = 0,1 мм; в = 0,2 мм/зуб с охлаждением 5%-ным водным раствором эмульсола. Геометрические параметры режущей части развертки: у = 0°; ак 8°; а3 = 8°; ср = 15°; / = 0,2...0,22 мм. Режимы заточки разверток: Ук = 17...70 м/с; Рд = 5...20 м/мин; ? = 0,01...0,05 мм; критерий износа разверток Лл = 0,3 мм.

Сравнительные испытания износостойкости резцов после заточки выполнялись на токарно-винторезном станке модели 16К20 при точении заготовок из стали 45. Режимы обработки и геометрические параметры резцов приведены в табл. 5.1. Точение производилось как с охлаждением 5% -ным водным раствором эмульсола, так и без охлаждения. Режимы заточки были такие же, как и у разверток. За критерий износа был принят износ по задней поверхности Н3 = 0,4 мм.

Таблица 5.1 Результат испытаний на стойкость резцов из стали Р6М5 (НИС 63...65), заточенных кругом ЛО Л16С1К7

Режим заточки

Стойкость

резцов

Рк, М/С

Г»,

м/мин

?, мкм

Гер, МИН

17

10

10

59

17

10

30

50

17

40

10

45

70

10

10

59

17

40

30

20

70

40

10

50

70

10

30

58

70

40

30

40

35

20

20

50

Примечание', параметры испытаний на стойкость: V = 60 м/мин; в = 0,04 мм/об; I = 1,0 мм. Геометрия режущей части инструмента: у = 5°, а = 15°, <р = 45°, ф1 = 45°, г = 1 мм.

Табл и ц а 5.2

Результаты испытаний на стойкость разверток из стали Р6М5К5 (НЙС 63...65), заточенных кругом ЛО Л12СМ1К8 при разных скоростях резания и разных скоростях продольной подачи (4 = 0,01 мм)

Продольная подача, м/мин

Стойкость Т р, мин, при скоростях, м/с

Износ по задней поверхности, мм

II

5

240

0,20

10

210

0,21

20

150

0,27

Г„ = 35

5

220

0,18

10

200

0,23

20

120

0,30

О

г-

II

5

230

0,20

10

210

0,21

20

150

0,28

Примечание: обрабатываемый материал — сталь 40Х.

Результаты стойкостных испытаний показали, что зернистость эльборовых кругов в диапазоне Л010...Л016 практически не влияет на износостойкость инструмента. Данное явление объясняется тем, что, как было показано выше, при шлифовании инструментов из быстрорежущих сталей эльборовыми кругами указанной зернистости силы резания и другие выходные параметры процесса обработки практически не отличаются друг от друга. Зависимость износостойкости разверток от скорости резания, продольной подачи и глубины резания приведены в табл. 5.2, 5.3. Зависимость износостойкости резцов от параметров режима заточки представлена в табл.5.1.

Из таблиц видно, что с увеличением скорости резания от 17 до 70 м/с износостойкость разверток практически не изменяется. С ростом продольной подачи от 5 до 20 м/мин износостойкость разверток уменьшается в 1,5... 1,7 раза. Это объясняется ухудшением микрогеометрии режущей части инструмента, увеличением силы резания и температуры в зоне шлифования, что приводит к ухудшению состояния металла поверхностного слоя и снижению

Т а б л и ц а 5.3

Результаты испытаний на стойкость разверток из стали Р6М5К5 (НИС 63...65), заточенных кругом ЛО Л12СМ1К8 при разных скоростях и глубине резания (Рд = 5 м/мин)

Глубина

резания,

мкм

Стойкость Гер, мин, при разных скоростях резания, м/с

Износ по задней поверхности, мм

Глубина

резания,

мкм

Стойкость Тор, мин, при разных скоростях резания, м/с

Износ по задней поверхности, мм

V,, = 17

30

200

0,24

10

240

0,20

50

120

0,31

30

190

0,25

V, = 70

50

100

0,32

10

230

0,20

V,, = 35

30

220

0,24

10

220

0,18

50

180

0,28

Примечание: обрабатываемый материал — сталь 40Х.

Таблица 5.4

Качество заточки и стойкость разверток после шлифования кругом ЛО Л12СМ1К8 и после доводки кругом Л 50/40 Б1 100%

Режим заточки

Показатели качества заточки

Показатели качества доводки

Рк, м/с

V*,

м/мин

1, МКМ

Г, мин

До,

МКМ

р, МКМ

Г, мин

Да,

мкм

р, мкм

17

5

10

240

0,50

6

300

0,3

5

30

190

0,60

7

300

0,3

5

35

5

10

220

0,45

6

300

0,3

5

30

200

0,55

7,5

300

0,3

5

70

5

10

230

0,35

6

300

0,3

5

30

220

0,40

7

300

0,3

5

Т а б л и ца 5.5

Результаты испытаний на стойкость резцов из стали Р6М5 (НИС 63...64)

Параметры режима заточки

Значения Т, мин, из серии опытов

X,

$?

Рк, м/с

м/мин

С мм

1

2

3

4

17

10

0,01

65

60

55

55

235

59

22,6

35

10

0,01

55

60

50

60

225

56

22,6

70

10

0,01

60

60

55

60

235

59

6,3

70

10

0,03

55

60

60

55

230

58

8,7

Примечание: круг Л О Л16С1К7; сталь 45.

износостойкости разверток. С увеличением глубины резания шероховатость поверхности режущих кромок увеличивается незначительно вследствие заглаживающего действия связки круга. Однако сила резания и температура в зоне шлифования увеличиваются, что также приводит к снижению износостойкости. Тем не менее, влияние глубины резания на износостойкость разверток оказывается меньше, чем влияние продольной подачи. С увеличением скорости круга эта разница уменьшается. Так, при скорости 70 м/с увеличение глубины резания в 3 раза — с 0,01 до 0,03 мм — уменьшает износостойкость инструмента всего на 5%, что соизмеримо с погрешностью самого эксперимента. Доводка режущей части (ленточки) развертки эльборовым кругом Л 50/40 Б1 100% при Ук = 20 м/с; Рд = 1,0 м/мин и t = 0,005 мм (два хода с врезанием и два хода без подачи на глубину) увеличивает износостойкость разверток в 1,5 раза (табл. 5.4). Как видно из табл. 5.5, режимы заточки в указанных пределах мало влияют на износостойкость резцов из стали Р6М5. Из данных испытаний также следует, что несколько большее воздействие на износостойкость оказывает продольная подача и меньшее — глубина резания. Однако с увеличением скорости шлифования зависимость от этих факторов уменьшается.

Острота режущей кромки, которая характеризуется радиусом округления р, существенно влияет на стойкость режущего инструмента и качество обработанной поверхности. Радиус округления определяет минимальную толщину снимаемой стружки, удельные силы резания и теплообразование, что особенно важно для инструментов, работающих с малыми сечениями срезов. В связи с этим были выявлены закономерности изменения радиуса округления при заточке резцов с разными скоростями эльборового круга Л016С1К7 (рис. 5.1).

Результаты выполненных исследований показали, что скорость резания при заточке не оказывает существенного влияния

Рис. 5.1

Зависимости изменения радиуса округления режущей кромки инструмента из стали Р6М5 от режимов заточки:

  • 1 — Уд = 10 м/мин; * = 10 мкм;
  • 2 — Уд = 40 м/мин; < = 10 мкм;
  • 3 — У, = 40 м/мин; / = 30 мкм.

на изменение радиуса округления режущей части резцов. Несколько большее воздействие на увеличение радиуса округления оказывает продольная подача (скорость стола). При увеличении последней возрастают объем материала, снимаемого в единицу времени, сила резания и нагрузка на каждый участок режущей кромки, увеличивается размер ее сколов. Максимальный радиус режущей кромки при заточке инструмента в указанном диапазоне режимов обработки составил 12 мкмпри Ук = 17 м/с, Ид = 40 м/мин и ? = 0,03 мм. При доводке режущей части инструмента эльборовым кругом Л 50/40 Б1100% приИк = 20 м/с, Ид = 1,0 м/мин и ^ = 0,005 мм минимальное значение радиуса округления 4,5... 5 мкм.

Как следует из результатов испытаний на стойкость металлорежущего инструмента из быстрорежущих сталей, заточенных при различных режимах, скорость шлифовального круга (в исследуемом диапазоне) не оказывает существенного влияния на стойкость инструмента. Для оценки влияния скорости шлифовального круга на стойкость заточенного инструмента воспользуемся приемами математической статистики. Результаты испытаний, а также вычисленные значения среднеарифметических х, и дисперсий в? по каждой серии опытов для соответствующих значений скорости круга Ук приведены в табл. 5.5.

Прежде всего, необходимо установить, являются ли выборки случайными. Для этой цели можно воспользоваться способом последовательных разностей и определить С2, т. е. оценку а2 по данным выборки 1 [31, 156]:

Где #2 А: 1, и2 — Хд А?2, ... , &п-1 **"/! ^п-1*

В то же время известна оценка а2 в виде Б2 = 22,6. Определим критерий т:

Изданных таблиц в литературе [37,143,144] имеем, что полученное т больше нижнего допустимого значения хд при 5% -ном значении доверительного интервала. Следовательно, гипотеза случайности выборки верна.

Проведя аналогичные вычисления с другими значениями скорости круга, получим результаты вычислений С2 и т (табл. 5.6).

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИИ ШЛИФОВАНИЯ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ 213

Таблица 5.6

Результаты вычислений несмещенной оценки ст2 по данным выборки, обозначенной С2, и критерия т для установления случайности этой выборки при каждой серии опытов

Режимы шлифования

С2

в2

X

ТО. Об

Ук, м/с

мм

17

0,01

8,3

22,6

0,37

0,29

35

0,01

37,4

22,6

1,65

0,29

70

0,01

8,3

6,3

1,32

0,29

70

0,03

8,3

8,7

0,95

0,29

Из полученных данных видно, что выполненные эксперименты с каждым значением скорости круга можно рассматривать как случайные выборки. Далее необходимо произвести оценку расхождений выборочных дисперсий 5^; 5|; 5|; Д|. Для этой цели можно воспользоваться критерием Кохрана:

Для л=4ил-1 = ЗС = 0,684 [37, 55]. Так как (?н < С, то гипотеза случайности расхождений выборочных дисперсий верна.

Затем необходимо проверить гипотезу однородности выборочных средних, т. е. является ли расхождение выборочных средних в экспериментах случайным или это объясняется влиянием скорости круга. Проверку можно осуществить с помощью критерия Стыодента t:

Аналогично можно получить значения t2vlt3. По табличным данным [156] для И = пх + п2~ 2 = 6 этим значениям соответствуют вероятности Р:

сравниваемые выборки принадлежат одной и той же генеральной совокупности. Следовательно, предположение, что скорость шлифовального круга в пределах 17...70 м/с при заточке режущего инструмента из быстрорежущих сталей не оказывает существенного влияния на его стойкость, подтверждается.

Используя полученные выводы, можно определить, в каких пределах возможно изменение значения стойкости для каждого конкретного инструмента. Определим пределы истинного значения стойкости для резцов из стали Р6М5 (ИКС 68...64), заточенных при различных режимах шлифования в процессе обработки стали 45. Можно считать, что при заточке резцов из стали Р6М5 при скоростях резания от 17 до 70 м/с, Рд = 10 м/мин и глубине шлифования от 0,01 мм (при скорости круга равной 17 и 35 м/с) до 0,03 мм (при скорости круга равной 70 м/с) средняя стойкость инструмента при рациональных режимах обработки стали 45, V = 60 м/мин; t = 1,0 мм и в = 0,04 мм/об имеет значение

При этом рассеяние значения стойкости характеризуется средним квадратическим отклонением а = ZKS, где

По табличным данным [156] = 1,57, следовательно, сг = 1,57 х

х 3,9 = 6,1.

Истинное значение стойкости Т будет находиться в пределах Х±3а, т. е.

Аналогично можно определить интервал значения стойкости для любого инструмента из быстрорежущих сталей.

Рекомендуемые режимы шлифования (заточки) быстрорежущих сталей кругами из эльбора на керамической связке приведены в табл. 5.7. Влияние режимов обработки на выходные параметры процесса высокопроизводительного шлифования (заточки) металлорежущего инструмента из сталей Р6М5К5 и Р9К10 (НЕС 63...65) и его износостойкость представлены в табл. 5.8. На основании выполненных производственных испытаний на стойкость металлорежущего инструмента из быстрорежущих сталей, заточенного эльборовыми кругами на керамической связке, можно сделать выводы и дать обоснованные рекомендации для внедреГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИИ ШЛИФОВАНИЯ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ 215

Таблица 5.7

Рекомендуемые режимы шлифования (заточки) инструментов из быстрорежущих сталей эльборовыми кругами

Примечание'. I — рекомендуемый режим обработки: Ук = 70 м/с, Рд = 10 м/мин, I = 10 мкм, Sn.ii = 3 мм/ход.

Таблица 5.8

Влияние режимов обработки на выходные параметры процесса высокоскоростного шлифования (заточки) металлорежущего инструмента из стали Р6М5К5 или Р9К10 (НЛС 63...64)

Режим обработки (заточки)

<7, мг/м

Да,

МКМ

Стойкость

заточенного

инструмента,

мин

Износ инструмента по задней поверхности в конце периода стойкости, мм

Увеличение производительности заточки, %

м/мин

1, ММ

5

0,01

ід

0,4

230

0,20

100

10

0,01

1,8

0,4

210

0,21

130

5

0,03

2,0

0,42

220

0,24

300

10

0,03

2,1

0,52

200

0,25

360

5

0,05

2,9

0,51

180

0,28

450

10

0,05

3,2

0,54

150

0,30

580

Примечание', скорость резания — 70 м/с.

ния процесса высокопроизводительного шлифования (заточки) в промышленности.

Эльборовые круги на керамической связке зернистостью Л12 и Л16 можно применять для чернового и получистового шлифования (заточки) быстрорежущих сталей, что позволяет значительно повысить качество и точность обработки. Предварительную заточку металлорежущего инструмента из быстрорежущих сталей эльборовыми кругами на керамической связке зернистостью Л10, Л12 и Л16 целесообразно производить на повышенных скоростях шлифовального круга. Увеличение скорости шлифовального круга в 2...3 раза (от 20...30 м/с до 60...80 м/с) позволяет примерно пропорционально повысить производительность процесса обработки путем увеличения глубины шлифования. При этом стойкость инструмента и выходные параметры процесса шлифования практически не изменяются.

Для повышения стойкости инструмента из рассматриваемых сталей необходимо его режущую часть дополнительно шлифовать мелкозернистым кругом ЛО Л50/40 Б1 100% при Ук = 20...25 м/с, Уд = 1...3 м/мин и 1 = 0,005 мм — два хода с врезанием и два хода без подачи на глубину (выхаживание). Высокоскоростное шлифование (заточку) такого инструмента необходимо производить на специальных станках с достаточной жесткостью шпиндельного узла (станки типа ЗБ70В, ЗЕ711, ЗМ642, ЗВ642М и им подобные). Недостаточная жесткость шпиндельного узла приводит к возникновению автоколебаний в системе шпиндель — шлифовальный круг, что отрицательно сказывается на стойкости заточенного инструмента и других выходных параметрах процесса шлифования.

Внедрение высокоскоростного шлифования заготовок из быстрорежущих сталей и заточки металлорежущего инструмента из этих сталей эльборовыми кругами на керамической связке позволяет повысить производительность процесса обработки не менее чем в 1,4...1,5 раза, а также несколько улучшить качество выпускаемой продукции.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы