Спосіб тонкого ельборового оброблення плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних матеріалів на основі нікелю

Реферат: Спосіб тонкого ельборового оброблення плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних матеріалів на основі нікелю здійснюють дрібнозернистими шліфувальними інструментами. Деталь фіксують на столі плоскошліфувального верстату з наданням їй поздовжньо-зворотних переміщень з нормованою швидкістю у горизонтальній площині з одночасним горизонтальним рухом деталі з наданою швидкістю після здійснення кожного поздовжньо-зворотного переміщення. Для оброблення використовують круги на основі кубічного нітриду бору марки "ельбор" звичайної міцності (ЛО) зернистістю 14-28 мкм на бакелітно-гумовій зв'язці (Бр1) та 100 %-ою концентрацією ельбору. Обробку плоскої поверхні деталі з композиту на основі нікелю виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання шліфувального круга - 30-35 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо-зворотного руху деталі оброблення (поздовжня подача) - 7-10 м/хв., швидкість поперечного горизонтально переміщення деталі 0,5-0,7 мм/подв. хід, глибина шару різання металу (глибина різання) - 5-10 мкм, шліфування - з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини. UA 104867 U (12) UA 104867 U UA 104867 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології машинобудування, зокрема до способів абразивного оброблення плоских поверхонь зносостійких деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних матеріалів на основі нікелю, які виготовлені з відходів обробки деталей з нікелевих сплавів у крупносерійному виробництві електронної, радіотехнічної та аерокосмічної галузей промисловості, які працюють в умовах тертя при жорстких режимах експлуатації (температура до 850-900 °C, тиск 5-7 МПа, агресивне оточуюче середовище кисень повітря, виробничий пил з абразивною властивістю при роботі поліграфічних машин з паперовою сировиною та інше). Прецизійне оброблення поверхонь тертя деталей з композитних сплавів на основі нікелю відомими технологічними методами не забезпечує виконання технічних вимог до якості поверхонь таких деталей, які піддаються при роботі інтенсивним експлуатаційним навантаженням, що впливає на параметри надійності вузлів і механізмів машин (зносостійкість, довговічність, ремонтоздатність). Ці параметри залежать від параметрів якості поверхонь оброблення деталей поліграфічних машин (шорсткість, ступінь наклепу, величина та знак залишкових напружень поверхневої зони). Відомий спосіб тонкого абразивного шліфування важкооброблюваних високолегованих матеріалів пермалоєвого класу типу 79НМ, 80НХС, 81НМТ, Mu-metal, Supermaloy системи "нікель-залізо-хром-титан", 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 такого способу є те, що при шліфуванні сплавів з підвищеним складом у матеріалі нікелю під час різання тонких стружок з невеликим їх перерізом (а саме такими є композитні сплави на основі нікелю ХН55ВМТКЮ, ХН50ВТФКЮ та ін.), відбувається миттєве окислення субмікронних часток елементів стружки, налипання їх до ріжучої кромки абразивного зерна карбіду кремнію зеленого, що змінює умови різання у зоні оброблення, зокрема, веде до збільшення радіусу заокруглення та кута різання при вершині ріжучого поодинокого зерна. Це обумовлює передчасну втрату ріжучої здатності абразивного кругу і стає причиною суттєвого зниження параметрів якості поверхні оброблення деталі. Близьким аналогом до корисної моделі є спосіб оброблення поверхонь композитних деталей абразивними інструментами з карбіду кремнію зеленого 63СМ14СМ2Гл з використанням тонких режимів різання та інтенсивним застосуванням для обробки мастильноохолоджувальної рідини (МОР) [2]. Недоліком вказаного способу є те, що в результаті його застосування на практиці не вдається отримати параметри шорсткості поверхні оброблення R a менші, ніж значення 0,6000,650 мкм та глибини наклепу (дефектного шару деталі) меншого 8-410 мкм, що не дає змоги підвищити зносостійкість та довговічність деталей тертя поліграфічних машин. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення якості поверхонь обробки зносостійких деталей тертя з площинними експлуатаційними поверхнями, виготовленими зі зносостійких композиційних сплавів на основі нікелю, шляхом зрізання тонких стружок абразивними зернами інструменту за рахунок суттєвого 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 вирішується тим, що у запропонованому способі прецизійного оброблення плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних сплавів на основі нікелю, який здійснюють дрібнозернистими шліфувальними інструментами, деталь оброблення пристроями фіксують на столі плоскошліфувального верстату з наданням їй поздовжньо-зворотних переміщень (поздовжня подача) з нормованою швидкістю у горизонтальній площині з одночасним горизонтальним рухом деталі з наданою швидкістю після здійснення кожного поздовжньо - зворотного переміщення (поперечна подача), причому плоска поверхня деталі оброблення жорстко контактує з периферією шліфувального інструменту, що обертається навколо осі, яка паралельна напрямку поперечного руху деталі, з одночасним зрізанням тонких стружок певного перерізу a z (глибини різання) під час поздовжньозворотного переміщення зерна шліфувального кругу з подачею у зону різання матеріалу мастильно-охолоджуючої рідини. Новим є те, що для оброблення використовують круги на основі кубічного нітриду бору марки "ельбор" звичайної міцності (ЛО) зернистістю 14-28 мкм на бакелітно-гумовій зв'язці (Брі) та 100 %-ою концентрацією ельбору, а обробку плоскої поверхні деталі з композиту на основі нікелю виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання шліфувального кругу - 30-35 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо-зворотного руху деталі оброблення (поздовжня подача) - 7-10 м/хв., швидкість поперечного 1 UA 104867 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 горизонтального переміщення деталі - 0,5-0,7 мм/подв. хід, глибина шару різання металу (глибина різання) - 5-10 мкм, шліфування - з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини. Спосіб здійснюється наступним чином. Деталь з плоскою поверхнею, яку необхідно обробити з прецизійною точністю, технологічними пристроями фіксують на столі високоточного плоскошліфувального верстату. Інструмент у вигляді шліфувального кругу з ельбору звичайної міцності (ЛО) зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій зв'язці (Брі) та 100 % концентрацією ельбору закріплюють у шпинделі верстату так, щоб вісь обертання кругу була паралельна базовій площі поверхні плоскошліфувального верстату. Одночасно ельборові зерна кругу входять у контакт з поверхнею оброблення, а деталі (разом зі столом шліфувального верстату) надаються поздовжньо-зворотні переміщення з нормованою швидкістю (поздовжня подача) з одночасним рухом у перпендикулярному напрямку у площині оброблення на кожне поздовжньо-зворотне переміщення деталі (поперечна подача) з наданою швидкістю, при цьому зерна ельбору шліфувального кругу занурюються у поверхню оброблення поверхневого шару деталі (глибина різання) з одночасною подачею у зону різання мастильно-охолоджуючої рідини (МОР) певного складу та консистенції. Спосіб реалізується за схемою, наведеною на кресленні. Деталь 1 (з плоскою поверхнею оброблення) за допомогою технологічних пристроїв міцно фіксують на столі 2 з високоточного плоскошліфувального верстату. Ельборовий шліфувальний круг 5 обертається зі швидкістю Vкр, врізаючись своїми зернами у тіло деталі на глибину різання (і) - 4, при цьому зрізуються тонкі стружки 6. Деталь 1 зі столом плоскошліфувального верстату з нормативною швидкістю переміщується у горизонтальній площині, яка паралельна вісі обертання ельборового кругу 5 (поздовжня подача S пp), виконуючи плавні поздовжньо-зворотні рухи. Одночасно у перпендикулярному напрямку на кожний поздовжньо-зворотний хід деталі 1 здійснюється її переміщення з заданою швидкістю (поперечна подача S п). Шліфування здійснюється з активною подачею у зону різання мастильно-охолоджуючої рідини (МОР) певного складу та консистенції. Схема подачі МОР на кресленні не показана. Завдяки тому, що ельборові зерна (ЛО) у складі шліфувального кругу мають гостру форму (мінімальний радіус заокруглення та мінімальний кут при вершині зерна) у порівнянні з іншими абразивами, наприклад, карбідом кремнію зеленим (63 С), карбідом кремнію чорним (53 С), електрокорундом білим (23 А) чи монокорундом (23 А) і мають майже такі значення, як у синтетичного алмазу (АС), та завдяки застосуванню еластичної бакелітно-гумової зв'язки (Бр1), коли (при навантажені зерен під дією сили різання) ріжучі зерна ельбору демпфують у тіло зв'язки, зменшуючи фактичну глибину різання, досягається суттєве зниження складових сил різання при стружкоутворенні. Крім того, зерна ельбору характеризуються високою термостійкістю і мінімальною здатністю до схоплення мікростружки до ріжучої поверхні зерна (так зване "налипання стружки"), що дозволяє у всьому циклі оброблення плоскої поверхні деталі максимально зберегти гостроту ріжучих зерен. Усе це сприяє стабілізації параметрів перерізу стружки і суттєво покращує параметри якості поверхні оброблення, зокрема на 15-20 % зменшується шорсткість, на 10-15 % - ступінь наклепу та глибина його проникнення у поверхневий шар деталі, що безпосередньо впливає на параметри довговічності та зносостійкості готових виробів. Крім цього, досягненню найвищих значень параметрів якості поверхонь оброблення сприяє призначення таких режимів тонкого ельборового шліфування, які були всебічно дослідженні при обробці методами тонкого шліфування деталей зі зносостійких композиційних сплавів на основі нікелю і які стали нормативами для розробників технологій у реальному виробництві. Найкращі результати гарантує застосування наступних режимів різання: швидкість шліфувального кругу vкp=30-35м/с, поздовжня подача Sпp=7-10 м/хв., поперечна подача Sп=0,5-0,7 мм/подв. хід, глибина різання t=5-10 мкм, інтенсивне застосування МОР. При використані традиційних технологій фінішного оброблення плоских поверхонь деталей з композитів на основі нікелю параметри якості оброблення знижуються (табл. 1, 2.) 2 UA 104867 U Таблиця 1 Вплив шліфувального інструменту на параметри якості поверхні при обробленні плоских поверхонь деталей зі зносостійкого композитного матеріалу на основі нікелю ХН55ВМТКЮ Обробка згідно найближчого аналогу карбіду Обробка згідно запропонованого способу кругом кремнію зеленого 63СМ28Гл на гліфталевій з ельбору звичайної міцності ЛОМ28Бр 100 % на зв'язці бакелітно-гумовій зв'язці Параметр Параметр Глибина Ступінь Глибина Ступінь шорсткості Ra, шорсткості Ra, наклепу h, мкм наклепу К наклепу h, мкм наклепу К мкм мкм 0,700 8-10 1,45 0,390 3,0-3,5 1,18 Таблиця 2 Вплив поздовжньої подачі на якість поверхні при тонкому ельборовому шліфуванні плоских поверхонь деталей тертя з композитного матеріалу на основі нікелю ХН55ВМТКЮ кругами ЛОМ28БР1 100 % Поздовжня подача Snp, м/хв. 7 10 15 5 10 15 20 25 30 35 Параметри якості поверхні Параметр шорсткості Ra, мкм 0,390 0,410 0,500 Ступінь наклепу К Глибина наклепу h, мкм 1,18 1,20 1,25 3-3,5 4-5 6-9 Спосіб абразивного оброблення плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних сплавів на основі нікелю може використовуватись при обробці тонким ельборовим шліфуванням деталей тертя поліграфічних машин та спеціальних деталей машин текстильної і 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. Спосіб фінішної прецезійної оздоблювальної обробки отворів деталей обертання з високолегованих композитів / Роїк Т. А., Віцюк Ю. Ю., Мельник О. О., Гавриш А. П., Гавриш О. А., опубл. 11.02.2013, бюл. №3. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб тонкого ельборового оброблення плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних матеріалів на основі нікелю, який здійснюють дрібнозернистими шліфувальними інструментами, а деталь оброблення пристроями фіксують на столі плоскошліфувального верстату з наданням їй поздовжньо-зворотних переміщень (поздовжня подача) з нормованою швидкістю у горизонтальній площині з одночасним горизонтальним рухом деталі з наданою швидкістю після здійснення кожного поздовжньо-зворотного переміщення (поперечна подача), причому плоска поверхня деталі оброблення жорстко контактує з периферією шліфувального інструменту, що обертається навколо осі, яка паралельна напрямку поперечного руху деталі, з одночасним зрізанням тонких стружок певного перерізу az (глибина різання) під час поздовжньо-зворотного переміщення зерна шліфувального круга з подачею у зону різання матеріалу мастильно-охолоджуючої рідини, який відрізняється тим, що для оброблення використовують круги на основі кубічного нітриду бору марки "ельбор" звичайної міцності (ЛО) зернистістю 14-28 мкм на бакелітно-гумовій зв'язці (Бр1) та 100 %-ою концентрацією ельбору, а обробку плоскої поверхні деталі з композиту на основі нікелю виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання шліфувального круга - 3035 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо-зворотного руху деталі оброблення (поздовжня подача) - 7-10 м/хв., швидкість поперечного горизонтально переміщення деталі - 0,5-0,7 мм/подв. хід, глибина шару різання металу (глибина різання) - 5-10 мкм, шліфування - з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини. 3 UA 104867 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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