Спосіб абразивного оброблення плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин з композитів на основі нікелю

Реферат: Спосіб абразивного оброблення плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин з композитів на основі нікелю, у якому деталь оброблення пристроями фіксують на столі шліфувального верстата прецизійної точності з наданням їй поздовжньо-зворотного переміщення (поздовжня подача) з нормованою швидкістю у горизонтальній площині з одночасним горизонтальним рухом деталі у перпендикулярному напрямку з наданою швидкістю (після здійснення кожного поздовжньо-зворотного переміщення - поперечна подача), при цьому плоска поверхня деталі оброблення жорстко контактує з периферією ріжучого шліфувального інструмента, що обертається з високою швидкістю навколо осі, паралельної напрямку поперечного руху деталі на кожне поздовжньо-зворотне переміщення зі зрізанням зернами шліфувального круга необхідної товщини шару з плоскої поверхні деталі шляхом зняття стружки з одночасною подачею у зону різання мастильно-охолоджувальної рідини (МОР), причому безпосередньо для оброблення як шліфувальний інструмент використовують дрібнозернисті круги з електрокорунду білого 33А зі вмістом у своєму складі близько 2 % оксиду хрому (СrO) зернистістю 14-28 мкм на еластичній гліфталевій зв'язці (Гл), а обробку плоскої поверхні деталі з легованого композиту на основі нікелю виконують за такими режимами: швидкість шліфувального кругу - 20-22 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо-зворотного руху деталі оброблення (поздовжня подача) - 2-5 м/хв., швидкість поперечного горизонтального переміщення деталі (поперечна подача) - 0,1-0,2 мм/подв. хід стола, глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 1-2 мкм, шліфування з активним застосуванням МОР. UA 105248 U (12) UA 105248 U UA 105248 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі технології машинобудування, зокрема до способів високоточних оздоблювальних методів обробки плоских поверхонь зносостійких деталей тертя друкарської техніки з легованих композитів на основі нікелю, які виготовлені з відходів обробки деталей з електротехнічних сплавів у крупносерійному виробництві радіотехнічної та авіаційної галузей промисловості та які працюють в умовах тертя при жорстких режимах експлуатації (температура до 850-900 °C, питомий тиск 5-7 МПа, агресивне оточуюче середовище - кисень повітря, виробничий пил з абразивними властивостями при роботі друкарської техніки з паперовою сировиною та інше). Абразивне оброблення зазначених композитних матеріалів на основі нікелю 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 (зносостійкість довговічність, ремонтоздатність) і які залежать від параметрів якості поверхонь оброблення деталей поліграфічної техніки (шорсткість, ступінь наклепу, величина та знак залишкових напружень поверхневої зони). У способі тонкого абразивного шліфування важкооброблюваних високолегованих матеріалів пермалоєвого класу типу 80НХС, 79НМ, 81НМТ системи "нікель - залізо - хром" і системи "нікель - залізо - титан", при застосуванні якого використовують дрібнозернисті інструменти з карбіду кремнію зеленого (63С), зернистістю 10-14 мкм на еластичній гліфталевій зв'язці (Гл), оброблення поверхонь здійснюють, призначаючи надтонкі оздоблювальні режими різання [1]. Недоліком цього способу є те, що при шліфуванні сплавів з підвищеним складом у матеріалі нікелю під час зрізання тонких стружок з невеликим їх перерізом (а саме такими є композитні сплави на основі нікелю ХН50ВТФКЮ, ХН55ВМТКЮ тощо), відбувається миттєве окиснення 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 круга і стає причиною суттєвого зниження параметрів якості поверхні оброблення деталі. Також відомий спосіб оброблення поверхонь композитних деталей абразивними інструментами з карбіду кремнію зеленого 63СМ14СМ2Гл з використанням тонких режимів різання та інтенсивним застосуванням для обробки мастильно-охолоджувальних рідин (МОР) [2]. Цей спосіб по технічній суті та ефекту, що має бути досягнутим, є найбільш близьким до об'єкта, що заявляється, і тому прийнятий як прототип. Недоліком такого способу є те, що в результаті його застосування на практиці не вдається отримати параметри шорсткості поверхні оброблення Ra менше 0,600-0,650 мкм та глибини наклепу (дефектного шару деталі) меншого 8-10 мкм. Це стримує покращення зносостійкості та довговічності деталей тертя поліграфічних машин. В основу нового способу поставлено задачу підвищення якості поверхонь обробки зносостійких деталей тертя з площинними поверхнями контурів деталей, виготовлених з легованих композитних матеріалів на основі нікелю, шляхом зрізання тонких стружок абразивними зернами інструмента за рахунок суттєвого зниження складових сил різання у зоні обробки завдяки зменшенню тертя зерен інструмента по поверхні оброблення з застосовуванням МОР певного складу та консистенції. Поставлена задача вирішується тим, що у новому способі оброблення плоских поверхонь зносостійких деталей тертя друкарської техніки з легованих композитів на основі нікелю дрібнозернистими шліфувальними інструментами деталь оброблення пристроями фіксують на столі шліфувального верстату прецизійної точності з наданням їй поздовжньо-зворотного переміщення (поздовжня подача) з нормованою швидкістю у горизонтальній площині з одночасним горизонтальним рухом деталі у перпендикулярному напрямку з наданою швидкістю (після здійснення кожного поздовжньо-зворотного переміщення - поперечна подача), при цьому плоска поверхня деталі оброблення жорстко контактує з периферією ріжучого шліфувального інструмента, що обертається з високою швидкістю навколо осі, паралельної напрямку поперечного руху деталі на кожне поздовжньо-зворотне переміщення зі зрізанням зернами шліфувального круга необхідної товщини шару (глибини різання) з плоскої поверхні деталі шляхом зняття стружки з одночасною подачею у зону різання МОР. Безпосередньо для оброблення як шліфувальний інструмент використовують дрібнозернисті круги з електрокорунду білого ЗЗА з вмістом у своєму складі близько 2 % оксиду хрому (СrO), зернистістю 14-28 мкм на еластичній гліфталевій зв'язці (Гл), а обробку плоскої поверхні деталі з легованого композиту на основі нікелю виконують за такими режимами: швидкість шліфувального круга - 20-22 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо-зворотного руху деталі 1 UA 105248 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 оброблення (поздовжня подача) - 2-5 м/хв., швидкість поперечного горизонтального переміщення деталі (поперечна подача) - 0,1-0,2 мм/подв. хід стола, глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 1-2 мкм, шліфування з активним застосуванням МОР. Спосіб здійснюється наступним чином. Деталь з плоскою поверхнею, яку необхідно обробити з прецизійною точністю, технологічними пристроями фіксується на столі високоточного плоскошліфувального верстата. Інструмент у вигляді шліфувального круга з електрокорунду білого хромистого ЗЗА зернистістю 14-28 мкм на еластичній гліфталевій зв'язці Гл закріпляють у шпинделі верстата так, щоб вісь обертання кругу була паралельна базовій площі поверхні стола плоскошліфувального верстата. Одночасно зерна абразиву входять у робочий контакт з поверхнею оброблення, а деталі (разом із столом шліфувального верстата) надаються поздовжньо-зворотні переміщення з нормованою швидкістю (повздовжня подача) з одночасним рухом у перпендикулярному напрямку у площині оброблення на кожне поздовжньо-зворотне переміщення (поперечна подача) з наданою швидкістю, при цьому зерна абразивного шліфувального круга занурюються у поверхню оброблення поверхневого шару деталі (глибина різання) з одночасною подачею у зону різання МОР певного складу та консистенції. Спосіб реалізується за схемою, наведеною на кресленні. Деталь 1 (з плоскою поверхнею оброблення) за допомогою технологічних пристроїв 3 міцно фіксується на столі 2 високоточного плоскошліфувального верстата. Абразивний круг 5 обертається зі швидкістю Vкp, врізаючись своїми зернами у тіло деталі на глибину різання (t) - 4, при цьому зрізуються тонкі стружки 6. Деталь 1 зі столом плоскошліфувального верстата з нормованою швидкістю переміщується у горизонтальній площині, яка паралельна осі обертання абразивного кругу 5 (поздовжня подача Sпр), використовуючи плавні поздовжньо-зворотні рухи. Одночасно у перпендикулярному напрямку на кожен поздовжньо-зворотній хід деталі 1 здійснюється її переміщення з заданою швидкістю (поперечна подача Sп). Шліфування відбувається з активною подачею у зону різання МОР певного складу і консистенції (схему подачі МОР на кресленні не показано). Завдяки тому, що ріжучі зерна електрокорунду хромистого ЗЗА у складі шліфувального круга мають мінімальну схильність до адгезії з високолегованими композитами на основі нікелю та утворення дрібнодисперсної структури робочого шару оброблення з максимальною локалізацією у ньому поверхневої деформації при терті, а також достатньо гостру форму (мінімальний радіус заокруглення та мінімальний кут при вершині ріжучого зерна) серед інших абразивних матеріалів та завдяки незначній схильності розпеченої зрізаної стружки до схоплювання матеріалу оброблення з ріжучим лезом поверхні ріжучого абразивного зерна у порівнянні з зернами карбіду кремнію зеленого (63С), карбіду кремнію чорного (53С), монокорунду (43А) не виникають сприятливі умови до утворення на ріжучому лезі абразивного зерна навіть незначних мікронаростоутворень, що, безумовно, веде до зміни геометрії параметрів процесу зрізання стружки і стає підґрунтям для зміни співвідношень силового та температурного полів. Це обумовлює зміни силових і температурних параметрів шліфування та позитивно впливає на параметри якості оброблення поверхонь деталей. Крім цього, при застосуванні еластичної гліфталевої зв'язки (Гл), коли (при навантаженні зерен під дією сил різання) ріжучі зерна шліфувального кругу немовби демпфують у тіло зв'язки, мінімізуючи таким чином глибину різання, досягається зменшення фактичної глибини різання і, відповідно, знижуються складові сил різання, які виникають при стружкоутворені. Ці факти, в свою чергу, впливають на фактичне значення величини перерізу стружки, що призводить до покращення якості поверхні оброблення, зокрема суттєво (на 35-40 %) зменшуються параметри шорсткості Ra ступінь наклепу К (~ 12-15 %) та глибина h його проникнення у поверхневий шар деталі. Це безпосередньо впливає на параметри довговічності та зносостійкості готових виробів. Крім цього, досягненню найліпших параметрів якості поверхонь оброблення сприяє призначення таких режимів тонкого абразивного шліфування, які були всебічно дослідженні (з метою досягнення найкращих параметрів якості обробки) і стали нормованими для розробників технологій. При використанні традиційних технологій оброблення деталей параметри якості обробки їх плоских поверхонь знижуються (табл. 1, 2). 55 2 UA 105248 U Таблиця 1 Вплив шліфувального інструмента на параметри якості поверхні при оброблені плоских поверхонь деталей друкарських машин зі зносостійкого композитного матеріалу на основі нікелю ХН55ВМТКЮ Обробка, згідно із запропонованим способом - з електрокорунду хромистого з вмістом до 2 % оксиду хрому (CrO) на гліфталевій зв'язці 33АМ28Гл Параметр Глибина Ступінь наклепу Глибина Ступінь наклепу шорсткості Ra, наклепу h, мкм К наклепу h, мкм К MKM 8-10 1,45 0,550 4-5 1,19 Обробка, згідно з найближчим аналогом, кругом з карбіду кремнію зеленого 63СМ28Гл на гліфталевій зв'язці [1] Параметр шорсткості Ra, мкм 0,700 Таблиця 2 Вплив поздовжньої подачі на якість поверхні при тонкому шліфуванні плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин з композитного матеріалу на основі нікелю ХН55ВМТКЮ шліфувальними кругами 33АМ28Гл Поздовжня подача Sпр, мм/об. 2 3 5 5 10 15 Параметри якості поверхні Параметр шорсткості Ra, мкм 0,550 0,590 0,610 Ступінь наклепу К Глибина наклепу h, мкм 1Д9 1,21 1,24 4-5 6-7 8-9 Спосіб абразивного оброблення плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин з композитів на основі нікелю може використовуватись при обробці за різноманітним конструктивним оформленням деталей поліграфічної техніки, а також спеціальних деталей аерокосмічного профілю, машин текстильної та харчової галузей виробництва. Джерела інформації: 1. Гавриш А.П. Финишная алмазно-абразивная обработка магнитных материалов / А.П. Гавриш. - К.: Вища школа, 1983-172 с. 2. Спосіб фінішної прецизійної оздоблювальної обробки отворів деталей обертання з високолегованих композитів: пат. № 77356 Україна: МПК (2006.01) G11B 5/127 / Гавриш А.П., Роїк Τ.Α., Мельник О.О., Віцюк Ю.Ю.; заявник і патентовласник Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" - № u2012093 73; заявл. 31.07.2012; опублік. 11.02.2013, Бюл. № 3. -С. 4. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Спосіб абразивного оброблення плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин з композитів на основі нікелю, у якому деталь оброблення пристроями фіксують на столі шліфувального верстата прецизійної точності з наданням їй поздовжньо-зворотного переміщення (поздовжня подача) з нормованою швидкістю у горизонтальній площині з одночасним горизонтальним рухом деталі у перпендикулярному напрямку з наданою швидкістю (після здійснення кожного поздовжньо-зворотного переміщення - поперечна подача), при цьому плоска поверхня деталі оброблення жорстко контактує з периферією ріжучого шліфувального інструмента, що обертається з високою швидкістю навколо осі, паралельної напрямку поперечного руху деталі на кожне поздовжньо-зворотне переміщення зі зрізанням зернами шліфувального круга необхідної товщини шару з плоскої поверхні деталі шляхом зняття стружки з одночасною подачею у зону різання мастильно-охолоджувальної рідини (МОР), який відрізняється тим, що безпосередньо для оброблення як шліфувальний інструмент використовують дрібнозернисті круги з електрокорунду білого 33А зі вмістом у своєму складі близько 2 % оксиду хрому (СrO) зернистістю 14-28 мкм на еластичній гліфталевій зв'язці (Гл), а обробку плоскої поверхні деталі з легованого композиту на основі нікелю виконують за такими режимами: швидкість шліфувального круга - 20-22 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо 3 UA 105248 U зворотного руху деталі оброблення (поздовжня подача) - 2-5 м/хв., швидкість поперечного горизонтального переміщення деталі (поперечна подача) - 0,1-0,2 мм/подв. хід стола, глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 1-2 мкм, шліфування з активним застосуванням МОР. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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