Спосіб полірування кубонітовою стрічкою поверхонь деталей зі зносостійких композитів на основі високолегованих інструментальних сталей для поліграфічної техніки

Реферат: Спосіб полірування кубонітовою стрічкою поверхонь деталей зі зносостійких композитів на основі високолегованих інструментальних сталей для поліграфічної техніки. Деталь фіксується у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю, одночасними плинними коливаннями вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні оброблення з гнучкою еластичною стрічкою, у робочому ріжучому шарі якої поєднуючою речовиною міцно закріплені мікропорошки з кубоніту КНБ і яка пересувається дотично з оброблюваною деталлю перпендикулярно осі її обертання з розрахованою швидкістю. Для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою, на робочу поверхню якої поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі, закріплено мікропорошки кубоніту КНБ зернистістю 0,5-3 мкм при 100 %-ій концентрації зерен кубоніту з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і шару кубоніту в межах 1,5-5 мкм. UA 102007 U (12) UA 102007 U UA 102007 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі технології машинобудування, зокрема, до способів оздоблювальних методів обробки поверхонь обертання зі зносостійких композитів на основі високолегованих інструментальних сталей для поліграфічної техніки, що працюють при складних умовах експлуатації (температура розігріву при терті до 850 °C, тиск 2-8 МПа або швидкостях ковзання до 1-10 м/с). Відомий спосіб оздоблювальної обробки високолегованих матеріалів пермалоєвого класу 80НХС, 81НМТ, Supermaloy, Mu-metal, системи "залізо-нікель-хром" та "залізо-нікель-молібдентитан", при застосуванні якого використовують гнучкі абразивні стрічки на гнучкій еластичній основі, наприклад, лавсановій, з нанесенням на її робочу ріжучу основу на фільєрних машинах типу "GEVERT 15-01 А" (Бельгія) - рідкої композиції з дрібнозернистих абразивних мікропорошків, поєднуючи-закріплюючих речовин у складі полівінілбутиралю та затверджувача у якості фенолоформальдегідної смоли [1]. Недоліком цього способу є те, що він не забезпечує обробку з необхідними параметрами якості високолегованих сталевих матеріалів, а також що під час зрізання з поверхні деталі тонких стружок з невеликим їх перерізом (а саме такими є композитні сплави на основі шламових відходів високолегованих інструментальних сталей 7ХГ2ВМФ+(4-8)% CaF2, 11РЗАМЗФ2+(3-7)% CaF2, 85 × 6НФТ+(3-8)% CaF2 та інш.), відбувається миттєве окиснення зрізаних мікростружок з налипанням на ріжучу поверхню абразивного зерна стрічки, що веде до суттєвої зміни геометрії ріжучого зерна, а саме, збільшується радіус заокруглення та головний кут різання при вершині. Це змінює умови процесу зрізання стружки - зростають сили різання у зоні оброблення, відбувається перерозподіл у взаємодії силового та температурного полів у поверхневому шарі оброблення, що не забезпечує необхідних умов для отримання мінімальних значень шорсткості (по параметру Ra) та наклепу (ступінь наклепу К, глибина його проникнення h у тіло деталі). Крім того, швидко засалюється ріжуча поверхня абразивної стрічки (полотна), що також обумовлює погіршення якості поверхні при обробленні і не забезпечує вимоги отримання шорсткості поверхні по параметру Ra у межах 0,030-0,040 мкм. Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого способу полірування є спосіб оброблення поверхонь деталей гнучкою алмазно-абразивною стрічкою з переміщенням її по поверхні обробки, притискуванням утримувачем до неї стрічки та частотними коливаннями з певною амплітудою деталі при її контакті з ріжучим алмазно-абразивним шаром стрічки [2]. Недоліком цього способу є те, що він забезпечує лише якісну обробку поверхонь деталей зі сплавів на основі алюмінію і не в змозі бути застосованим для оброблення високолегованих зносостійких композитів, що створені на базі використання шламових відходів виробництва деталей з високолегованих інструментальних сталей, які містять у своєму складі гостродефіцитні елементи, в першу чергу - вольфрам, молібден, ванадій, титан, нікель і завдяки яким можливо створити зносостійкі композиційні сплави. Крім того, завдяки фізичній спорідненості матеріалу оброблення (сталь - одним з основних елементів є вуглець) та зерен алмазу в інструменті для обробки - полірувальній стрічці (як відомо, алмаз є однією з різновидностей вуглецю) в результаті дії температурного та силових факторів у зоні різання композитів, синтезованих на основі високолегованих інструментальних сталей, активізуються процеси адгезії матеріалів контактної пари "деталь-інструмент", збільшується наростоутворення, що веде до зміни геометрії вершини зерна та обумовлює погіршення параметрів якості поверхні оброблення. Ці недоліки відсутні в разі застосування для обробки зерен з кубічного нітриду бора, який є нейтральним (з точки зору електронної побудови речовини) при механічній обробці матеріалів на основі сталей. Серед численної групи ріжучих матеріалів на основі кубічного нітриду бора одним з найкращих (за своїми фізико-механічними властивостями) є кубоніт КНБ, створений науковцями України. Загалом технічні можливості та техніко-економічні показники зазначеного аналогу з використанням для оброблення гнучких алмазно-абразивних стрічок можуть стати прототипом для моделі, що пропонується. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості оброблення поліруванням деталей тертя зі зносостійких композитів на основі високолегованих інструментальних сталей дрібнозернистими стрічками з використанням сучасного надтвердого синтетичного матеріалу з кубічного нітриду бора кубоніту КНБ за рахунок зрізання надтонких мікростружок найгострішими (серед інших відомих абразивних матеріалів) кубонітовими зернами, які закріплені на ріжучій робочій поверхні полірувальної стрічки, та застосуванням відповідної кінематики переміщення її ріжучого кубонітового шару по поверхні оброблення. Це створює необхідні можливості для суттєвого зменшення перерізу стружки az, що зрізується з зовнішньої поверхні обертання деталі з композитного сплаву і, відповідно, зменшуючи складові сил різання, сприяє збереженню 1 UA 102007 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гостроти ріжучих кубонітових зерен та покращенню умов формування більш якісної поверхні (параметр шорсткості Ra, ступінь наклепу К та глибина h його проникнення у тіло деталі). Поставлена задача досягається тим, що у запропонованому способі полірування кубонітовою стрічкою поверхонь деталей зі зносостійких композитів на основі високолегованих інструментальних сталей для поліграфічної техніки, у якому деталь фіксується у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю, одночасними плинними коливаннями вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні оброблення з гнучкою еластичною стрічкою, у робочому ріжучому шарі якої поєднуючою речовиною міцно закріплені мікропорошки кубоніту КНБ і яка пересувається дотично з оброблюваною деталлю перпендикулярно осі її обертання з розрахованою швидкістю, при цьому для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою, на робочу поверхню якої поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі закріплено мікропорошки кубоніту КНБ зернистістю 0,5-3 мкм при 100 %-ій концентрації зерен кубоніту з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і кубонітового ріжучого шару в межах 1,5-5 мкм, а безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконується з такими режимами різання: швидкість деталі V д=1-7 м/хв., швидкість переміщення кубонітової полірувальної стрічки V c=0,20-0,30 м/хв., швидкість повздовжньо-зворотніх коливань Vп.з.=0,15-0,20 м/хв., амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню обертання q=0,10-0,20 мПа. Спосіб здійснюється наступним чином. Оброблювана деталь фіксується у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю Vд, одночасними плинними повздовжньо-зворотніми коливаннями Vп.з. вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні оброблення з гнучкою еластичною стрічкою, у робочому ріжучому шарі якої поєднуючою речовиною міцно закріплені мікропрошарки кубоніту КНБ і яка пересувається дотично з оброблюваною деталлю перпендикулярно осі її обертання з розрахованою швидкістю, при цьому для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою на робочу поверхню якої поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі закріплено мікропорошки з кубоніту КНБ зернистістю 0,5-3 мкм при 100 %-ій концентрації зерен кубоніту з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і кубонітового ріжучого шару в межах 1,5-5 мкм, а безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі використовується з такими режимами різання: швидкість деталі Vд=1,0-7,0 м/хв., швидкість переміщення дрібнозернистої кубонітової стрічки Vc=0,20-0,30 м/хв., швидкість поздовжньо-зворотніх коливань Vп.з=0,15-0,20 м/хв., амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q=0,100,20 МПа. Спосіб реалізується за схемою на кресленні. Деталь 1, зовнішня циліндрична поверхня якої повинна бути оброблена оздоблювальним поліруванням, закріплюють у технологічному пристрої (на кресленні конструкція його не наведена) таким чином, що в опорах ковзання 5 деталь 1 має можливість обертатись навколо своєї осі зі швидкістю Vд. Дотично до поверхні оброблення деталі 1 у перпендикулярному до її осі напрямку плинно з нормованою швидкістю Vc переміщують гнучку еластичну стрічку 2, яка має поліетилентерефталатну основу 3. На її робочу (ріжучу) поверхню поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі наносять шар 4 дрібнозернистих кубонітових мікропорошків зернистістю 0,5-3 мкм при 100 %-ій концентрації зерен кубоніту. Після полімеризації смоли зерна кубоніта КНБ міцно утримуються в ріжучому шарі 4, при цьому товщина гнучкої еластичної основи З полірувальної кубонітової стрічки становить 10-20 мкм, а товщина ріжучого шару з дрібнозернистих зерен кубоніту КНБ знаходиться у межах 1,5-5 мкм, що досягається на етапах виготовлення полірувальних алмазних стрічок з допомогою прецизійних машин фільєрного типу "GEVERT 15-01 А" (Бельгія). Конструкція технологічного пристрою виконана таким чином, що вісь 6, на якій закріплено деталь 1, має можливість у опорах ковзання 5 здійснювати повздовжньо-зворотні коливання зі швидкістю Vп.з. та амплітудою коливань А. Полірувальна стрічка 2 притискувачем (на фіг. не показано) пружинного, гідравлічного чи пневматичного типу з зусиллям Р утворює надійний контакт ріжучого шару з кубоніту безпосередньо з поверхнею оброблення деталі 1, забезпечуючи попередньо розраховану (в залежності від фізико-механічних властивостей матеріалу композитного сплаву, з якого виготовлено деталь 1) величину питомого тиску q. Завдяки наведеній на кресленні схемі відносних переміщень кубонітових зерен полірувальної стрічки 2 по поверхні деталі 1 та внаслідок поєднання робочих рухів стрічки зі швидкістю Vc, обертання поверхні оброблення деталі 1 зі швидкістю Vд, плинних поздовжньо 2 UA 102007 U 5 10 15 зворотніх Vп…з. коливань з амплітудою А та розрахованого питомого тиску q досягається якісне полірування поверхні деталі. Особливою рисою даного способу полірування кубонітовою стрічкою поверхонь деталей з високолегованих композитів на основі високолегованих інструментальних сталей для поліграфічної техніки є застосування безпосередньо для зрізання з поверхні деталей мікростружок таких режимів різання: швидкість деталі Vд=1,0-7,0 м/хв., швидкість переміщення кубонітової стрічки Vc=0,20-0,30 м/хв., швидкість повздовжньо-зворотніх коливань Vп.з.=0,15-0,20 м/хв., амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q=0,100,20 МПа. У сукупності усе наведене створює умови для отримання мінімальних значень параметру шорсткості поверхні Ra, а також фізичних властивостей поверхневого шару (ступень наклепу К та глибини h його проникнення у тіло деталі), що забезпечує виконання технічних вимог до поверхонь обертання деталей друкарської техніки і у подальшому веде до зростання довговічності та зносостійкості готових виробів. При використанні традиційних технологій оброблення деталей обертання циліндричної форми поліграфічних машин параметри якості поверхонь знижуються (таблиці 1, 2). Таблиця 1 Параметри якості поверхонь поліруванням деталей зі зносостійкого композиту 7ХГ2ВМФ+(4-8)% CaF2 при обробці кубонітовими полірувальними стрічками Полірування абразивною стрічкою найближчою до аналогу [2] Параметр Ступінь Глибина шорсткості Ra, наклепу К наклепу h, мкм мкм 0,10-0,12 1,27-1,31 2,0-2,5 Полірування ельборовою стрічкою згідно запропонованого способу Параметр Ступінь Глибина шорсткості Ra, наклепу К наклепу h, мкм мкм 0,030-0,040 1,10-1,15 1,2-1,25 Таблиця 2 Параметри якості поверхонь поліруванням деталей зі зносостійкого композиту 11РЗАМЗФ2+(3-7)% CaF2 при обробці кубонітовими полірувальними стрічками Полірування абразивною стрічкою найближчою до аналогу [2] Глибина Параметр Ступінь наклепу h, шорсткості Ra, мкм наклепу К мкм 0,15-0,18 1,30-1,35 2,5-2,8 20 25 30 Полірування ельборовою стрічкою згідно запропонованого способу Параметр Ступінь Глибина шорсткості Ra, наклепу К наклепу h, мкм мкм 0,035-0,045 1,12-1,17 1,25-1,27 Спосіб полірування кубонітовою стрічкою поверхонь деталей зі зносостійких композитів на основі високолегованих інструментальних сталей для поліграфічної техніки може використовуватись при обробці спеціальних деталей аерокосмічних систем, деталей тертя машин легкої та харчової промисловості і зносостійких деталей швидкісних поліграфічних машин та фальцапаратів. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР № 407385, М. K1. G11В4/42. Лента для обработки рабочей поверхности магнитной головки (Гавриш А.П., Овсянкин В.И., Ковенский Б.Г., опубл. Бюл. № 46, 1973. 2. Патент України № 97045, МПК (2015.01) В24В1/00, В24В55/00. Спосіб полірування алмазно-абразивною стрічкою циліндричних деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію / Гавриш А.П., Роїк Т.А., Киричок П.О., Зигуля С.М., Віцюк Ю.Ю., Гавриш О.А. - опубл. 25.02.2015. Бюл. № 4. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Спосіб полірування кубонітовою стрічкою поверхонь деталей зі зносостійких композитів на основі високолегованих інструментальних сталей для поліграфічної техніки, в якому деталь фіксується у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю, 3 UA 102007 U 5 10 одночасними плинними коливаннями вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні оброблення з гнучкою еластичною стрічкою, у робочому ріжучому шарі якої поєднуючою речовиною міцно закріплені мікропорошки з кубоніту КНБ і яка пересувається дотично з оброблюваною деталлю перпендикулярно осі її обертання з розрахованою швидкістю, який відрізняється тим, що для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою, на робочу поверхню якої поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі, закріплено мікропорошки кубоніту КНБ зернистістю 0,5-3 мкм при 100 %-ій концентрації зерен кубоніту з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і шару кубоніту в межах 1,5-5 мкм, при цьому безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконується з такими режимами різання: швидкість деталі Vд=1,0-7,0 м/хв., швидкість переміщення кубонітової стрічки Vc=0,20= 0,30 м/хв., швидкість повздовжньо-зворотніх коливань Vп.з. 0,15-0,20 м/хв., амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q=0,10-0,20 МПа. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 4