Спосіб тонкого кубонітового оброблення циліндричних поверхонь зносостійких деталей обертання з композитів на базі алюмінію для швидкісних поліграфічних машин

Реферат: Спосіб тонкого кубонітового оброблення циліндричних поверхонь зносостійких деталей обертання з композитів на базі алюмінію для швидкісних поліграфічних машин дрібнозернистими шліфувальними інструментами із застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини (МОР). Як шліфувальний інструмент застосовують дрібнозернисті круги з кубічного нітриду бору (кубоніт - КНБ) зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій зв'язці (Бр1). Обробку зовнішньої циліндричної поверхні деталі з композитного сплаву на основі алюмінію виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання шліфувального круга - 35-40 м/с, швидкість обертання деталі - 40-60 м/хв., швидкість поздовжньо-зворотних переміщень деталі (поздовжня подача) - 45-60 мм/об. Глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2-5 мкм, з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини (МОР). UA 104573 U (12) UA 104573 U UA 104573 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі технології машинобудування, зокрема, до способів тонкого фінішного оброблення зовнішніх циліндричних поверхонь зносостійких деталей з композиційних сплавів на базі алюмінію, які виготовлені з шламових відходів обробки деталей з алюмінію у крупносерійному виробництві автотракторної та авіаційної галузей промисловості і які працюють в умовах тертя при жорстких режимах експлуатації (температура до 120-170 °C, питомі тиски 5-7 МПа, агресивне оточуюче середовище - кисень, повітря, виробничий пил з абразивною властивістю при роботі поліграфічних машин з паперовою сировиною та інше). Абразивне оброблення зазначених композитних сплавів на основі алюмінію відомими технологічними методами не забезпечує виконання технічних вимог до якості поверхонь таких деталей тертя, які піддаються при роботі інтенсивним експлуатаційним навантаженням, що впливає на параметри надійності вузлів і механізмів машин (зносостійкість довговічність, ремонтоздатність, коефіцієнт готовності). Ці параметри залежать від параметрів якості поверхонь оброблення деталей друкарської техніки (шорсткість, ступінь наклепу, величина та знак залишкових напружень поверхневої зони). Відомий спосіб тонкого абразивного шліфування важкооброблюваних високолегованих матеріалів алфенолового класу типу Ю16, 16ЮИХ, "Alfo" системи "алюміній-іридій-залізо-хром", при застосуванні якого використовують дрібнозернисті інструменти з карбіду кремнію зеленого (63С), зернистістю 10-14 мкм на еластичній гліфталевій зв'язці (Гл), а оброблення поверхонь здійснюють, призначаючи надтонкі оздоблювальні режими різання [1]. Недоліком цього способу є те, що при шліфуванні сплавів з підвищеним складом алюмінію у матеріалі під час зрізання з нього тонких стружок з невеликим їх перерізом (а саме такими є композитні сплави на основі алюмінію АК12М2МгН, АК12ММгН, АК8МЗч, АК12ММгН + (9-12) % MoS2), відбувається миттєве окиснення субмікронних часток елементів стружки, активне налипання їх до ріжучої кромки абразивного зерна карбіду кремнію зеленого, що, решті-решт, змінює умови різання у зоні оброблення, зокрема, веде до збільшення радіусу заокруглення та кута різання при вершині ріжучого поодинокого зерна, що обумовлює передчасну втрату ріжучої здатності абразивного круга та суттєво змінює формування силового та температурного полів у зоні тонкого фінішного шліфування, що приводить до суттєвого зниження параметрів якості поверхні оброблення деталі. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі за технічною суттю і досягуваному ефекту є відомий спосіб оброблення поверхонь композитних деталей абразивними інструментами з карбіду кремнію зеленого 63СМ14СМ2Гл з застосуванням тонких режимів різання та інтенсивним застосуванням для обробки мастильно-охолоджуючої рідини [2]. Недоліком вказаного способу є те, що в результаті його застосування не вдається отримати параметри шорсткості поверхні оброблення Ra менші позначень 0,600-0,650 мкм та глибини наклепу (дефектного шару деталі) меншого 8-10 мкм, що не дає змоги у перспективі підвищить зносостійкість та довговічність деталей тертя поліграфічних машин. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості поверхонь обробки зносостійких деталей тертя циліндричної форми, що виготовлені з композиційних сплавів на основі алюмінію, шляхом зрізання тонких стружок абразивними зернами інструменту за рахунок зниження складових сил різання у зоні обробки завдяки зменшенню тертя зерен інструменту по поверхні оброблення. При цьому застосовується мастильно-охолоджуюча рідина (МОР) певного складу та консистенції. Поставлена задача досягається тим, що у запропонованому способі в якості шліфувального інструменту застосовують дрібнозернисті круги з кубічного нітриду бору (кубоніт - КНБ) зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій зв'язці (Бр1), а обробку зовнішньої циліндричної поверхні деталі з композитного сплаву на основі алюмінію виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання шліфувального круга - 35-40 м/с, швидкість обертання деталі - 40-60 м/хв., швидкість поздовжньо-зворотніх переміщень деталі (поздовжня подача) - 45-60 мм/об, а глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2-5 мкм, з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини (МОР). Спосіб здійснюється наступним чином. Деталь циліндричної форми зовнішню поверхню якої обробляють з прецизійною точністю, технологічними пристроями фіксують у робочих органах високоточного круглошліфувального верстату. Інструмент у вигляді дрібнозернистого алмазного круга (АС) зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій (Бр1) зв'язці закріплюють у верстаті так, щоб вісь обертання круга була паралельна осі обертання деталі оброблення, а периферія абразивного круга жорстко контактує з циліндричною поверхнею обробки деталі. 1 UA 104573 U 5 10 15 20 25 30 35 Кубонітові зерна інструменту вступають у робочий контакт з поверхнею оброблення, а деталі надають кругового обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю. Одночасно здійснюють поздовжньо-зворотні рухи з наданою швидкістю (поздовжня подача) з врізанням ріжучих абразивних зерен шліфувального круга у поверхню оброблення деталі (глибина різання). При цьому у зоні різання інтенсивно подають мастильно-охолоджуючу рідину (МОР) певного складу і консистенції. Спосіб реалізується схемою, наведеною на фіг. Деталь 1 циліндричної форми, зовнішня поверхня якої обробляють, за допомогою технологічних пристроїв 2 фіксують на круглошліфувальному верстаті прецизійної точності. Абразивний круг 3 закріплюють у верстаті так, щоб його вісь обертання була паралельна осі обертання деталі, що обробляється, а периферія круга мала жорсткий контакт з циліндричною зовнішньою поверхнею оброблення деталі. Оброблення зовнішньої циліндричної поверхні деталі відбувається таким чином. Деталь 1 надають нормоване обертання зі швидкістю Vд. Шліфувальному абразивному кругу 3 надають відповідну швидкість обертання Vкр навколо своєї осі. Одночасно відбувається плинні поздовжньо-зворотні переміщення деталі 1 вздовж осі її обертання зі швидкістю S пр (поздовжня подача). Шліфування здійснюється з інтенсивною подачею у зону різання мастильноохолоджуючої рідини (МОР) певного складу і консистенції (схему подачі МОР на фіг. не показано). Завдяки тому, що кубонітові зерна КНБ у складі шліфувального круга мають достатньо гостру форму (мінімальний радіус заокруглення та мінімальний кут при вершині ріжучого зерна) серед інших ріжучих абразивних матеріалів, завдяки мінімальній здатності кубонітних зерен до схоплювання з металом обробки до ріжучої поверхні зерна у порівнянні з зернами карбіду кремнію зеленого (63С), електрокорунду білого (23А), чи монокорунду (43А) та завдяки застосуванню еластичної бакелітно-гумової (Бр1) зв'язки, коли (при навантаженні зерен під дією сил різання) кубонітові зерна з кубічного нітриду бору демпфують у тіло зв'язки, зменшуючи фактичну глибину різання, чим досягають суттєвого зниження складових сил різання, які виникають при стружкоутворенні. В свою чергу, ці фактори впливають на фактичну глибину різання та переріз стружки, що призводить до покращення якості поверхні оброблення, зокрема, суттєво (~ на 20-27 %) зменшуються параметри шорсткості, ступінь наклепу (~ на 10-15 %) та глибина його проникнення у поверхневий шар деталі. Це безпосередньо впливає на параметри довговічності та зносостійкості готових виробів. Крім того, досягненню найвищих параметрів якості поверхонь оброблення сприяє призначення таких режимів тонкого кубонітового шліфування, які були всебічно дослідженні (з метою досягнення найвищих параметрів якості обробки) і стали нормованими для розробників технологій. При використанні традиційних технологій оброблення деталей параметри якості обробки їх зовнішніх циліндричних поверхонь знижуються (табл. 1, 2). Таблиця 1 Вплив шліфувального інструменту на параметри якості поверхні при оброблені зовнішніх циліндричних поверхонь деталей поліграфічних машин зі зносостійкого композитного матеріалу на основі відходів сплаву АК12М2МгН Обробка згідно з найближчим аналогом кругом Обробка згідно з запропонованим способом з карбіду кремнію зеленого 63СМ28Гл на кругом з кубаніту КНБМ28Бр1 на бакелітногліфталевій зв'язці [1] гумовій зв'язці Параметр Параметр Глибина Ступінь наклепу Глибина Ступінь наклепу шорсткості Ra, шорсткості Ra, наклепу h, мкм К наклепу h, мкм К мкм мкм 0,720 9-11 1,39 0,285 7-8 1,27 40 2 UA 104573 U Таблиця 2 Вплив поздовжньої подачі на якість поверхні при кубонітовій обробці зовнішніх циліндричних поверхонь деталей поліграфічних машин зі зносостійкого композитного на основі алюмінію АК12М2МгН кругами КНБМ28Бр1 Поздовжня подача Sпр, мм/об. 45 50 60 5 10 Параметри якості поверхні Параметр шорсткості Ra, мкм 0,285 0,330 0,410 Ступінь наклепу К Глибина наклепу h, мкм 1,27 1,33 1,38 7-8 8-9 10-12 Спосіб тонкого кубонітового оброблення циліндричних поверхонь зносостійких деталей обертання з композиційних сплавів на основі алюмінію для швидкісних поліграфічних машин може використовуватись при обробці деталей тертя вузлів аерокосмічної техніки, а також спеціальних деталей машин текстильної та харчової галузей виробництва. Джерела інформації: 1. Гавриш А.П. Финишная алмазно-абразивная обработка магнитных материалов / А.П. Гавриш. - К.: изд. "Вища школа", 1983. - 172 с. 2. Патент України № 77356, МПК В21D 37/16 (2006.01) Спосіб фінішної прецизійної оздоблювальної обробки отворів деталей обертання з високолегованих композитів / Гавриш А.П., Роїк Т.А., Мельник О.О., Віцюк Ю.Ю.; опубл. 11.02.2013. Бюл. № 3. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Спосіб тонкого кубонітового оброблення циліндричних поверхонь зносостійких деталей обертання з композитів на базі алюмінію для швидкісних поліграфічних машин дрібнозернистими шліфувальними інструментами із застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини (МОР), який відрізняється тим, що як шліфувальний інструмент застосовують дрібнозернисті круги з кубічного нітриду бору (кубоніт - КНБ) зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій зв'язці (Бр1), а обробку зовнішньої циліндричної поверхні деталі з композитного сплаву на основі алюмінію виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання шліфувального круга - 35-40 м/с, швидкість обертання деталі - 40-60 м/хв., швидкість поздовжньо-зворотних переміщень деталі (поздовжня подача) - 45-60 мм/об, а глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2-5 мкм, з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини (МОР). Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3