НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОЗДАНИЯ КРУГОВ ИЗ ЭЛЬБОРА

Круги из эльбора, которые в настоящее время производит ОАО «Абразивный завод ,,Ильич“», имеют значительно более высокие эксплуатационные свойства, чем ранее выпускаемый инструмент. Это достигнуто за счет повышения качества основных компонентов круга — порошков эльбора и связки [61].

Совершенствование технологии синтеза эльбора позволило освоить промышленный выпуск порошков эльбора марок ЛКВ40 и ЛКВ50, отличающихся значительно более высокой прочностью, чем выпускавшиеся ранее порошки марок ЛО и ЛП (рис. 5.11).

Так, прочность на сжатие единичного зерна марки ЛКВ40 выше в 2,9 раза, чем зерна марки ЛО, и в 1,9 раза, чем зерна марки ЛП. Еще более прочным является зерно марки ЛКВ50: в 3,7 раза прочнее, чем зерно марки ЛО, и в 2,4 раза выше, чем зерно марки ЛП.

Очевидно, что зерно марок ЛКВ40 и ЛКВ50 выдерживает более высокие нагрузки при шлифовании, что позволяет интенсифицировать режим шлифования и уменьшить износ круга. На рис. 5.12 приведены данные о коэффициенте шлифования К_ш (в зарубежной литературе — grinding ratio, G). Круги из эльбора ЛКВ40 и ЛКВ50 имеют значительно более высокий коэффициент шлифования стали Р6М5, чем круги из эльбора марки ЛП; особенно это видно при режиме глубинного шлифования (< = 0,5 мм), при котором значения К_ш выше в 1,6 раза (ЛКВ40) и в 2,3 раза (ЛКВ50).

В настоящее время осуществляется промышленное освоение синтеза эльбора марки ЛКВ60, отличающейся еще более высокой прочностью. Зерно эльбора этой марки предполагается использовать в кругах на гальванической связке и в кругах для вышлифов- ки «по целому» стружечных канавок в режущем инструменте, пазов в различных деталях, в том числе в замках лопаток газотурбинных двигателей.

С целью повышения стойкости эльборовых кругов на органической связке, широко используемых на операциях заточки режущего инструмента из быстрорежущей стали, порошки эльбора металлизируют, т. е. зерна покрывают тонким слоем металла (никеля). Это значительно увеличивает адгезию зерна и органической связки и повышает износостойкость круга. На рис. 5.12 приведены данные о расходе эльбора, т. е. износе круга при использовании металлизированного эльбора, из которых видно, что металлизация уменьшает износ круга примерно в 3 раза. Обозначения марок металлизированного эльбора — ЛКВ40М, ЛКВ50М.

Значительное повышение стойкости эльборовых кругов достигнуто также за счет разработки и освоения новых органических связок [61]. Основой новых связок (разработчик — кандидат химических наук Л. И. Кузнецова), в отличие от традиционных связок на фенолформальдегидной смоле, является эпоксидная смола

Рис. 5.11

Механические свойства эльбора различных марок (зерно 125/100)

Рис. 5.12

Влияние марки эльбора на работоспособность кругов:

круг 1А1 100x5x5 125/100 СТ2 К27, К = = 33 м/с, сталь Р6М5.

или смесь этих смол. За счет этого повысилась прочность и термостойкость связок. Кроме того, в связку в качестве наполнителя вводится металл и твердая смазка, что уменьшает силу трения и тепловыделение при шлифовании, а также улучшает теплоотвод из зоны шлифования.

В настоящее время используется ряд новых связок, имеющих различное назначение:

• ? связка В48 — универсальная, для шлифования с СОТЖ и «сухого» (в последнем случае при легких режимах);
• ? связка В481 —для «сухого» шлифования, в основном для кругов с шириной рабочего слоя > 5 мм;

« связка В482 — для шлифования с СОТЖ, для узкокромочных, < 5 мм, и отрезных кругов;

? связка В483 —для «сухого» шлифования, для узкокромочных кругов.

На рис. 5.13а приведены сравнительные данные о расходе эль- бора при шлифовании кругами на новой связке В48 и традиционной связке В2-01. Очевидно, что применение новой связки уменьшает износ круга в 1,7...2,6 раза. Круги на связках В482, В483 могут успешно применяться на операциях вышлифовки «по целому» стружечных канавок сверл, разверток, метчиков и др.

Рис. 5.13

Влияние металлизации зерна (б) и марки связки (а) на расход эльбора:

круг 12А2-45” 125x32x32x5x3 ЛКВ 40 125/100 сталь Р6М5.

Совершенствование кругов из эльбора на керамической связке развивается по двум направлениям: разработка высокопористых и высокоскоростных кругов.

Высокопористые круги из эльбора, в которых размеры основной массы специально полученных крупных пор составляют от 0,16 мм(КФ16)до0,40 мм(КФ40), имеют следующие преимущества:

• ? большее межзерновое пространство для размещения стружки, что уменьшает «засаливание» круга;
• ? более эффективное охлаждение зоны шлифования за счет подвода СОТЖ через крупные поры, а также за счет воздушного охлаждения (вентиляционный эффект).

Указанные преимущества высокопористых кругов наиболее эффективно проявились в следующих случаях применения.

При шлифовании винтовых пар качения, широко используемых в машиностроении. В этом случае попадание СОТЖ в зону контакта круга с деталью затруднено из-за глубокого шлифуемого профиля, вследствие чего даже при использовании эльборовых стандартных кругов образуются прижоги. Примером такой операции является шлифование винта рулевого управления автомобиля (размеры винта: диаметр — 35...40 мм, длина — 120... 150 мм, материал — сталь 20ХНЗА, Н11С_Э> 59 (нитроцементация)). Шлифование производили при следующих режимах: У_к = 35 м/с, глубина t = 0,07...0,03 мм/ход, число оборотов детали л_д = 4,5 мин^-1- 6...7,5 мин^-1.

При шлифовании серийным кругом ЛКВ40 125/100 СМ1 К27 100% даже при л_д = 4,5 мин^-1 на ряде деталей наблюдались прижоги. Применение высокопористого круга ЛКВ40 125/100 СМ1 КС10 КФ40 100% позволило полностью устранить прижоги и увеличить л_д до 6...7,5 мин^-1, что сокращает машинное время шлифования на 20. ..35%.

Высокие результаты получены при шлифовании винтов французским партнером ОАО «Абразивный завод „Ильич"» — фирмой «Б1атоиШз». Бесприжоговое шлифование винта диаметром 38x764 мм с шагом 8 мм из стали, легированной хромом, молибденом, ванадием, Н11С_Э> 58...60, высокопористым кругом 1Б1 500x13x305x10 ЛКВ40 125/100 СМ1 КС10 КФ25 100% выполнено при режимах У_к = 32 м/с, глубина Ь = 0,085. ..0,055 мм/ход, л_д = 7... 10... 14 мин^-1.

Обычным эльборовым кругом бесприжоговое шлифование достигнуто только при Лд = 4...8 мин^-1, т. е. при увеличении основного машинного времени шлифования в 1,6 раза.

Высокопористыми кругами из эльбора стало возможным шлифовать такие высокопластичные материалы, как жаропрочные сплавы на никелевой основе, что обычными эльборовыми кругами не представлялось возможным из-за быстрого «засаливания» круга. При плоском шлифовании сплава ХН73МБТЮ с глубиной 0,04...0,2 мм/дв.ход и скоростью продольной подачи 5_пр = 1,5... 0,5 м/мин получены коэффициент шлифования К_ш = 14...25, шероховатость поверхности 7?_а = 0,5. ..0,7 мкм.

В условиях Иркутского авиационного производственного объединения высокопористым кругом ЛКВ40 125/100 СМ1 КС10 КФ25 100% успешно шлифуется винт диаметром 38x280 мм с шагом 8 мм из жаропрочного сплава ХН45МВТЮ, Н11С_э39-41.

Еще одной областью эффективного применения высокопористых кругов из эльбора является шлифование сложнолегированных инструментальных и штамповых сталей, в особенности сухое шлифование, когда опасность образования прижогов возрастает. Так, при сухом шлифовании профиля пуансона и шлифовании шлицев эвольвентной протяжки с глубиной 0,03...0,05 мм, скоростью круга 22...27 м/с, скоростью продольной подачи до 4 м/мин применение круга ЛКВ40 100/80 СІ КС10 КФ25 100% обеспечило полное отсутствие прижогов.

Для шлифования со скоростью до 100 м/с разработана конструкция круга с упрочненной центральной зоной; упрочнение достигается за счет вклеивания в круг стального кольца шириной 30.. .40 мм. Испытание таких кругов на прочность вращением при скорости К_ис = 1,5 • И_р (для И_р = 80 м/с) и И_ис = 1,4 • И_р (для И_р = 100 м/с) показало, что круги выдержали такие испытания; разрывная скорость составила 173 м/с, что гарантирует безопасную работу.

На рис. 5.14 приведена зависимость расхода эльбора от скорости круга; увеличение скорости от 30 до 90 м/с уменьшает износ кругав2...3 раза и повышает точность обработки. Поэтому увеличение скорости круга является одним из современных направлений развития технологии шлифования.

Высокоскоростной круг из эльбора 1А1 450x25x203x5 ЛКВ40 125/100 С2 КС10 100% был испытан в научно-исследовательском центре «АвтоВАЗа» при врезном шлифовании на станке фирмы «Юнкер» опорных шеек распределительного вала из специального чугуна (НВ 190). Испытания показали, что при шлифовании со скоростью 60 м/с круг обеспечивает некруглость шейки 0,0001 мм, непрямолинейность — 0,003 мм, шероховатость — = 0,27...0,30 мкм. В настоящее время производятся стойкост- ные испытания.

Круглое наружное шлифование кругом ЛКВ50 125/100 С1 КС10 100% при скорости 80 м/с выполнено на специальном станке модели ОШ-618ФЗ (завод «Красный Борец»). Шлифовали вал-

Рис. 5.14

Влияние скорости круга на расход эльбора:

круг 1А1 400x25x5 ЛП 125/100 СТ2 К 100% ; обрабатываемый материал — сталь 8Х4В9Ф2.

золотник из стали 40Х, НИС_Э 38-43. Следует отметить, что при обычных скоростях (30...45 м/с) шлифование кругами из эльбора стали такой низкой твердости не производится ввиду большого износа и быстрого «засаливания» круга. При скорости 80 м/с шлифование протекало «спокойно», засаливания не происходило. Это объясняется тем, что увеличение скорости круга повышает скорость деформации и снижает пластичность срезаемого слоя обрабатываемого металла. Шлифование производили при глубине t = 0,1...0,002 мм/ход и скорости продольной подачи 350...200 мм/мин. Стойкость круга между правками — 100 деталей, износ круга составляет 0,002 мм/деталь. Качество деталей полностью отвечает техническим требованиям: некруглость —до 0,001 мм, шероховатость — И_а = 0,60...0,65 мкм. Расчет показывает, что ресурс высокоскоростного круга из эльбора составит 15...20 тыс. деталей (при шлифовании абразивным кругом 300...400 деталей).