Спосіб тонкого кубонітового оброблення циліндричних поверхонь зносостійких деталей обертання з композиційних сплавів на основі нікелю для друкарських машин

Реферат: Спосіб тонкого кубонітового оброблення циліндричних поверхонь зносостійких деталей обертання з композиційних сплавів на основі нікелю для друкарських машин дрібнозернистими шліфувальними інструментами, в якому оброблювану деталь фіксують на круглошліфувальному верстаті прецизійної точності з обертанням її з заданою швидкістю навколо горизонтальної осі та одночасним наданням плинних поздовжньо-зворотних рухів з нормованою швидкістю у напрямку, паралельному осі обертання поверхні оброблення деталі, а поверхня оброблюваної деталі жорстко контактує з ріжучою циліндричною поверхнею периферії шліфувального інструменту, причому 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 нікелю виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання шліфувального кругу - 35-40 м/с, швидкість обертання деталі - 45-65 м/хв, швидкість поздовжньо-зворотних переміщень деталі (поздовжня подача) - 40-50 мм/об, а глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2-7 мкм, з активним застосуванням мастильноохолоджуючої рідини (МОР). UA 105523 U (12) UA 105523 U UA 105523 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 основі нікелю, які виготовлені з відходів обробки деталей з нікелевих матеріалів у крупносерійному виробництві електротехнічної, радіоелектронної та авіаційної галузей промисловості і які працюють в умовах тертя при жорстких режимах експлуатації (температура до 850-900 °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 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 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 пермалоєвого класу типу 79НМ, 80НХС, 81НМТ, Mu-metal, Supermaloy, Sinko та інші системи "нікель-залізо-титан-молібден-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 нікелю у матеріалі під час зрізання з нього тонких стружок з невеликим їх перерізом (а саме такими є композитні сплави на основі нікелю ХН55ВТКЮ, ХН50ВТФКЮ та інші), відбувається миттєве окиснення субмікронних часток елементів стружки, активне налипання їх до ріжучої кромки абразивного зерна карбіду кремнію зеленого, що, врешті-решт, змінює умови різання у зоні оброблення, зокрема, веде до збільшення радіуса заокруглення та кута різання при вершині ріжучого поодинокого зерна, що обумовлює передчасну втрату ріжучої здатності абразивного кругу 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 кубічного нітриду бора КНБ, створеного в Україні, а саме КНБМ14-М28Бр1 100 % з застосуванням тонких режимів різання та інтенсивним застосуванням для обробки мастильноохолоджуючої рідини [2]. Недоліком вказаного способу є те, що з результаті його застосування не вдається отримати параметри шорсткості поверхні оброблення Ra менші значень 0,275-0,315 мкм та глибини наклепу (дефектного шару деталі) меншого 7-8 мкм, що не дає змоги у перспективі підвищити зносостійкість та довговічність деталей тертя поліграфічних машин. В першу чергу, це пояснюється принципово різною фізико-технічною суттю та структурною побудовою композитів на основі алюмінію, методи обробки отворів деталей яких з них захищені патентними рішеннями [2], та важкооброблювальними високозносостійкими композитами на основі нікелю. Надтонке оброблення нікелевих композитів абразивними інструментами та режимами різання, які забезпечують отримання сучасного рівня параметрів якості при тонкому шліфуванні прецизійних отворів деталей поліграфічних машин з композитів на основі в'язкості та поганої механічної оброблюваності нікелевих композитів, веде до утворення наростів на ріжучих кромках абразивного зерна інструменту, що безпосередньо змінює геометрію вершини зерна, в першу чергу, радіуса заокруглення і кута різання при вершині ріжучої кромки зерна і обумовлює перерозподіл складових сил різання та миттєвих контактних температур. Саме це погіршує умови різання стружки в зоні оброблення (навіть при мінімальних значеннях їх перерізів az) і суттєво погіршує параметри шорсткості Ra, наклепу К, глибини його проникнення h у тіло деталі, рівня і знаку залишкових напружень, що, врешті-решт, не створює умов для забезпечення експлуатаційних характеристик машин, а саме, зносостійкості, довговічності і ремонтоздатності. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості оброблюваних поверхонь зносостійких деталей тертя циліндричної форми, що виготовлені з композиційних сплавів на основі нікелю, шляхом зрізання тонких стружок абразивними зернами інструменту за рахунок зниження складових сил різання у зоні оброблення завдяки зменшенню тертя зерен інструменту 1 UA 105523 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 по поверхні оброблення. При цьому застосовується мастильно-охолоджуюча рідина (МОР) певного складу та консистенції. Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі як шліфувальний інструмент застосовують дрібнозернисті круги з кубічного нітриду бору - кубоніту КНБ зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій зв'язці (Бр1), а оброблення зовнішньої циліндричної поверхні деталі з композитного сплаву на основі нікелю виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання шліфувального кругу - 35-40 м/с, швидкість обертання деталі - 45-65 м/хв, швидкість поздовжньо-зворотних переміщень деталі (поздовжня подача) 40-50 мм/об, а глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2-7 мкм, з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини (МОР). Спосіб реалізують за схемою, наведеною на кресл. Деталь 1 циліндричної форми, зовнішню поверхню якої обробляють, фіксують на круглошліфувальному верстаті прецизійної точності за допомогою технологічних пристроїв 2. Кубонітовий круг 3 закріплюють у верстаті так, щоб його вісь обертання була паралельна осі обертання оброблюваної деталі, а периферія кругу при цьому входить в жорсткий контакт з циліндричною зовнішньою поверхнею оброблюваної деталі. Спосіб здійснюють наступним чином. Деталь циліндричної форми, зовнішню поверхню якої оброблюють з прецизійною точністю, технологічними пристроями фіксують у робочих органах високоточного круглошліфувального верстата. Інструмент у вигляді дрібнозернистого кубонітового кругу КНБ зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій (Бр1) зв'язці закріплюють у верстаті так, щоб вісь обертання кругу була паралельна осі обертання деталі оброблення, а периферія абразивного кругу жорстко контактує з циліндричною поверхнею обробки деталі. Кубонітові зерна інструменту контактують 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 кругу у поверхню оброблення деталі (глибина різання). При цьому у зону різання інтенсивно подають мастильно-охолоджуючу рідину (МОР) певного складу і консистенції. Оброблення зовнішньої циліндричної поверхні деталі відбувається таким чином (див. кресл.). Деталь 1 циліндричної форми закріплюють та 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 Sпp (поздовжня подача). Одночасно в зону різання подають мастильно-охолоджуючу рідину (МОР) певного складу і консистенції (схему подачі МОР на кресл. не показано). Завдяки тому, що кубонітові зерна кубоніту КНБ у складі шліфувального круга мають найгострішу форму (мінімальний радіус заокруглення та мінімальний кут при вершині ріжучого зерна) серед інших ріжучих абразивних матеріалів, завдяки мінімальній здатності зерен кубоніту до схоплювання з металом деталі до ріжучої поверхні зерна у порівнянні з зернами карбіду кремнію зеленого (63 С), електрокорунду білого (23 А), 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 кубоніту КНБ демпфують у тіло цієї зв'язки, зменшуючи фактичну глибину різання, чим досягається зниження складових сил різання, які виникають при стружкоутворенні. В свою чергу, це впливає на фактичну глибину різання та переріз стружки, що призводить до покращення якості поверхні оброблення, зокрема, зменшуються параметри шорсткості, ступінь наклепу на 10-20 %) та глибина його проникнення у поверхневий шар деталі. Це безпосередньо впливає на параметри довговічності та зносостійкості готових виробів… При використанні традиційних технологій оброблення деталей параметри якості обробки їх зовнішніх циліндричних поверхонь знижуються (табл.1, 2). 2 UA 105523 U Таблиця 1 Вплив шліфувального інструменту на параметри якості поверхні при обробленні зовнішніх циліндричних поверхонь деталей поліграфічних машин зі зносостійкого композитного матеріалу на основі нікелю ХН55ВТКЮ Обробка згідно з найближчим аналогом кругом з Обробка згідно з запропонованим способом карбоніду кремнію чорного 53СМ28Гл на кубонітовим кругом КНБМ28Бр1 на бакелітногліфталевій зв'язці [2] 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 0,65 8-10 1,27 0,265 5,0-6,0 1,19 Таблиця 2 Вплив повздовжньої подачі на якість поверхні при кубонітовій обробці зовнішніх циліндричних поверхонь деталей поліграфічних машин зі зносостійкого композитного на основі нікелю ХН55ВТКЮ кубонітовими кругами КНБМ14Бр1 Поздовжня подача Sпp, Параметр шорсткості мм/об Ra, мкм 40 0,255 45 0,285 50 0,350 5 10 15 Параметри якості поверхні Ступінь наклепу К Глибина наклепу h, мкм 1,15 1,17 1,20 4,9-5,2 5,5-5,9 6,1-6,8 Спосіб тонкого кубонітового оброблення циліндричних поверхонь зносостійких деталей обертання з композиційних сплавів на основі нікелю для поліграфічних машин може використовуватись при обробці деталей тертя поліграфічної техніки та спеціальних деталей машин текстильної та харчової галузей виробництва. Джерела інформації: 1. Патент України № 77356, МПКВ21 Д37/16 (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. 1 1.02.2013. Бюл. № 3. 2. Патент України № 93250, МПК (2014.01) В24В1/00, В24В55/00. Спосіб абразивного оброблення циліндричних поверхонь зносостійких деталей обертання з композитних сплавів на основі алюмінію для поліграфічних машин / Гавриш А. П., Роїк Т. А., Киричок П. О., Віцюк Ю. Ю., Гавриш О. А., Дорфман І. С; опубл. 25.09.2014. Бюл. № 18. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Спосіб тонкого кубонітового оброблення циліндричних поверхонь зносостійких деталей обертання з композиційних сплавів на основі нікелю для друкарських машин дрібнозернистими шліфувальними інструментами, в якому оброблювану деталь фіксують на круглошліфувальному верстаті прецизійної точності з обертанням її з заданою швидкістю навколо горизонтальної осі та одночасним наданням плинних поздовжньо-зворотних рухів з нормованою швидкістю у напрямку, паралельному осі обертання поверхні оброблення деталі, а поверхня оброблюваної деталі жорстко контактує з ріжучою циліндричною поверхнею периферії шліфувального інструмента, 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), обробку зовнішньої циліндричної поверхні деталі з композитного сплаву на основі нікелю виконують за такими технологічними режимами: швидкість обертання шліфувального круга - 35-40 м/с, швидкість обертання деталі - 45-65 м/хв, швидкість поздовжньо-зворотних переміщень деталі (поздовжня подача) - 40-50 мм/об, а глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2-7 мкм, з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини (МОР). 3 UA 105523 U 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 4