Спосіб прецизійної обробки отворів підшипників ковзання з важкооброблюваних композитів на основі нікелю для поліграфічної техніки

Реферат: Спосіб прецизійної обробки отворів підшипників ковзання з важкооброблюваних композитів на основі нікелю для поліграфічної техніки, в якому оброблювана деталь обертається навколо своєї осі з одночасним зрізанням стружки з поверхні отвору інструментом при його обертанні навколо осі, паралельної осі отвору деталі з жорстким контактуванням інструменту з поверхнею обертання, переміщенням інструменту вздовж осі деталі та застосуванням мастильноохолоджуючої рідини. Як шліфувальний інструмент використовують круги з боразону на базі кубічного нітриду бору (боразон В0) зернистістю 14-50 мкм на бакелітно-гумовій зв'язці, а обробку поверхні виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання деталі 40-45 м/хв., швидкість обертання боразонового круга - 35-40 м/с, швидкість поздовжнього переміщення інструменту вздовж осі циліндричного отвору поверхні оброблення 3,5-4,5 м/хв., глибина різання - 5-10 мкм. UA 104868 U (12) UA 104868 U UA 104868 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі технології машинобудування, зокрема, до способів високоточних оздоблювальних методів обробки поверхонь отворів деталей тертя з високолегованих композитних матеріалів, синтезованих на основі відходів виробництва деталей з нікелевих сплавів, що належать до класу важкооброблюваних сплавів зі спеціальними властивостями, наприклад, деталей аерокосмічної техніки, газотурбінних систем, компресорних станцій магістральних трансєвропейських газогонів та деталей тертя (підшипники ковзання, вкладні, сегменти) високошвидкісних поліграфічних машин офсетного друку, що працюють в умовах тертя при жорстких режимах експлуатації (температура до 800-900°С, тиск 5,0-8,0 МПа, швидкості обертання до 1-5 м/с, агресивне зовнішнє середовище - кисень повітря, абразивний пил, випромінювання УФ-ламп та інше). Високоточне фінішне оброблення вказаних важкооброблюваних композитних сплавів відомими [1] технологічними методами не забезпечує виконання необхідних технічних вимог до якості поверхонь таких деталей, які піддаються при роботі інтенсивним експлуатаційним навантаженням, що впливає на техніко - економічні показники спеціальної техніки, зокрема, на параметри надійності (зносостійкість, довговічність, ремонтоздатність). Ці показники залежать від параметрів якості поверхонь оброблення деталей вказаної техніки (шорсткість, величина та глибина 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 та Sinko системи «нікель-залізо-хром-титан», при застосуванні якого використовують дрібнозернисті абразивні 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 зрізанні тонких стружок з невеликим їх перерізом при обробці в'язких матеріалів з підвищеною твердістю і ударною в'язкістю, якими є композиційні матеріали на основі відходів нікелевих сплавів типу ХН55ВМТКЮ і ХН50ВТФКЮ, відбувається швидке засалювання ріжучої поверхні абразивного круга, передчасна втрата його вихідної ріжучої здатності та зниження параметрів шорсткості поверхні оброблення з відповідним зниженням показників зносостійкості деталі. Також відомий спосіб оброблення поверхонь композитних деталей абразивними інструментами з карбіду кремнію зеленого 63СМ14СМ2Гл з застосуванням тонких режимів різання та інтенсивним застосуванням для обробки мастильно-охолоджувальної рідини (МОР) [2]. Недоліком такого способу є те, що в результаті його застосування на практиці не вдається отримати параметрів шорсткості поверхні оброблення Ra менші, ніж значення 0,500-0,450 мкм, та глибини наклепу (дефектного шару деталі), меншого, ніж 5-7 мкм, що стримує покращення зносостійкості та довговічності деталей тертя поліграфічних машин. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості поверхонь обробки отворів підшипників ковзання з високолегованих важкооброблюваних композитних матеріалів на основі нікелю шляхом зрізання тонких стружок ріжучими 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). Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі прецизійної обробки отворів підшипників ковзання з важкооброблюваних композитних матеріалів для поліграфічної техніки оброблювана деталь обертається навколо своєї осі з одночасним зрізанням стружок з поверхні отвору інструментом при його обертанні навколо осі, паралельної осі отвору деталі, з жорстким контактуванням інструменту з поверхнею обертання, переміщенням його вздовж осі деталі та застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини. Для оброблення як шліфувального інструменту використовують круги з боразону на базі кубічного нітриду бору (боразон Во) зернистістю 14-50 мкм на бакелітно-гумовій зв'язці, а обробку поверхні виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання деталі - 40-45 м/хв., швидкість обертання боразонового круга - 35-40 м/с, швидкість поздовжнього переміщення інструменту вздовж осі циліндричного отвору поверхні оброблення - 3,5-4,5 м/хв., глибина різання - 5-10 мкм. Спосіб здійснюється наступним чином. Підшипник ковзання з оброблюваним отвором закріплюють у пристрої верстату. Інструмент у вигляді боразонового круга (Во) на базі кубічного нітриду бору зернистістю 14-50 мкм на бакелітно-гумовій зв'язці розміщується у отворі деталі так, щоб вісь обертання круга була паралельна осі обертання деталі. Одночасно боразонові зерна входять у робочий контакт з 1 UA 104868 U 5 10 15 20 поверхнею оброблення і інструменту надається переміщення вздовж осі деталі, при цьому в зону зняття стружки подається мастильно-охолоджуюча рідина (МОР). Спосіб реалізується за схемою, наведеною на кресленні. Деталь 1 з отвором затискається у пристрої 3 верстата прецизійної точності і обертається зі швидкістю Vд. Шліфувальний круг 2 з відповідною оправкою розташовується в отворі деталі і обертається зі швидкістю Vi. Шліфувальний круг 2 за рахунок відповідної кінематики верстату здійснює переміщення вздовж осі оброблення зі швидкістю Vn. Круг 2 має жорсткий контакт з деталлю 1, внаслідок чого зрізається припуск на обробку t. В процесі зрізання стружок з поверхні оброблення у ріжучу зону за допомогою трубопроводу 4 подається мастильно-охолоджуюча рідина 5. Завдяки тому, що боразонові зерна у складі шліфувального круга мають досить гостру форму (мінімальний радіус заокруглення та мінімальний кут при вершині ріжучого зерна) серед інших абразивних матеріалів та завдяки застосуванню еластичної бакелітно-гумової зв'язки, коли (при навантаженні зерен під дією сил різання) боразонові зерна немов би демфують у матеріал зв'язки, зменшуючи фактичну глибину різання, досягається суттєве зниження складових сил різання, які виникають при стружкоутворенні. Ці фактори, в свою чергу, впливають на фактичну глибину різання та переріз стружки, що призводить до покращення якості поверхні оброблення, зокрема, суттєво (~ 10-20 %) зменшуються параметри шорсткості, спотворення поверхневих шарів (напруження II-го роду, 25 30 a ) як основної характеристики a наклепу, при цьому одночасно відбувається зменшення (~ 10-15 %) глибини проникнення наклепу 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 боразонового шліфування, які були всебічно дослідженні (з метою забезпечення найвищих параметрів якості обробки) і стали нормованими для розробників технологій. Найкращі результати по якості поверхонь оброблення досягаються при застосуванні наступних режимів різання: швидкості круга vi = 35-40 м/с, швидкість обертання деталі vg = 40-45 м/хв., швидкість поздовжнього переміщення Інструменту v n = 3,5-4,5 м/хв., глибина різання t = 5-10 мкм, інтенсивне охолодження мастильно-охолоджуючою рідиною (МОР). При використанні традиційних технологій оброблення отворів деталей параметри якості поверхонь оброблення знижуються (табл. 1, 2). Таблиця 1 Вплив шліфувального інструменту на параметри якості поверхні при обробці отворів підшипників ковзання з композитного матеріалу на основі нікелю ХН55ВМТКЮ Обробка згідно з найближчим аналогом [1] Обробка згідно з запропонованим способом кругом з карбіду кремнію зеленого боразоновим кругом (Во) зернистістю 28 мкм на 63СМ28СМ21Гл на гліфталевій зв'язці бакелітно-гумовій зв'язці Спотворення IIСпотворення II-го Параметр Глибина Параметр Глибина a шорсткості Ra, наклепу h, го роду a  10 4 шорсткості Ra, наклепу h,  10  4 роду мкм мкм мкм мкм a a 0,650 8-10 17-20 0,220 4,9-6,3 13,0-14,9 35 2 UA 104868 U Таблиця 2 Вплив швидкості обертання деталі оброблення на якість поверхні при боразоновій обробці отворів підшипників ковзання з композитного матеріалу на основі нікелю ХН55ВМКЮ кругом з боразону (Во) на бакелітно-гумовій зв'язці Швидкість обертання деталі оброблення м/хв. 40 42 45 5 10 15 20 25 Параметр шорсткості Ra, мкм 0,220 0,310 0,355 Параметри якості поверхні Спотворення II-го роду Глибина наклепу h, a  10  4 мкм a 4,9-6,3 6,5-7,1 7,5-9,0 13,0-14,9 13,7-15,5 13,9-16,1 Спосіб фінішної обробки циліндричних отворів деталей тертя з важкооброблюваних композитів на основі нікелю для друкарської техніки може використовуватись при обробці спеціальних деталей для аерокосмічних систем, деталей тертя газотурбінних і компресорних станцій магістральних газогонів, ракетних двигунів та високообертових підшипників ковзання поліграфічних машин офсетного друку. Література 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 В21D37/16 (2006. 01) Спосіб фінішної прецезійної оздоблювальної обробки отворів деталей обертання з високолегованих композитів / А. П. Гавриш, Т. А. Роїк, О.О. Мельник, Ю. Ю. Віцюк; опубл. 11.02.2013, Бюл. №3. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб прецизійної обробки отворів підшипників ковзання з важкооброблюваних композитів на основі нікелю для поліграфічної техніки, в якому оброблювана деталь обертається навколо своєї осі з одночасним зрізанням стружки з поверхні отвору інструментом при його обертанні навколо осі, паралельної осі отвору деталі з жорстким контактуванням інструменту з поверхнею обертання, переміщенням інструменту вздовж осі деталі та застосуванням мастильноохолоджуючої рідини, який відрізняється тим, що як шліфувальний інструмент використовують круги з боразону на базі кубічного нітриду бору (боразон В0) зернистістю 14-50 мкм на бакелітно-гумовій зв'язці, а обробку поверхні виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання деталі - 40-45 м/хв., швидкість обертання боразонового круга - 35-40 м/с, швидкість поздовжнього переміщення інструменту вздовж осі циліндричного отвору поверхні оброблення 3,5-4,5 м/хв., глибина різання - 5-10 мкм. 3 UA 104868 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