Спосіб тонкого алмазного оброблення прецизійних плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних сплавів на основі нікелю

Реферат: Спосіб тонкого алмазного оброблення прецизійних плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних сплавів на основі нікелю здійснюють дрібнозернистими шліфувальними інструментами з синтетичного алмазу (АС) та застосуванням мастильно-охолоджуючої речовини. В якому оброблювану деталь пристроями фіксують на столі верстата з наданням їм 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 поздовжньозворотного переміщення - поперечна подача). Плоска поверхня деталі оброблення жорстко контактує з периферією алмазного шліфувального інструменту, що обертається з високою швидкістю навколо осі, паралельній напрямку поперечного руху деталі. На кожне поздовжньозворотне переміщення алмазними (АС) зернами круга здійснюють зрізання необхідної товщі шару (глибини різання) з плоскої поверхні деталі шляхом зняття стружки з подачею у зону різання матеріалу мастильно-охолоджуючої рідини. Як шліфувальний інструмент застосовують дрібнозернисті круги з синтетичного алмазу (АС) зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій зв'язці (Бр1). Обробку плоскої поверхні деталі зі зносостійкого композитного сплаву на основі нікелю виконують за такими технологічними режимами: швидкість шліфувального круга - 2530 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо-зворотного руху деталі оброблення (поздовжня подача) - 2+1 м/хв., швидкість поперечного горизонтального переміщення деталі (поперечна подача) - 0,20,5 мм/подв. хід, глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2,56,0 мкм, шліфування - з активним застосуванням мастильноохолоджуючої рідини (МОР). UA 107393 U (12) UA 107393 U UA 107393 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 плоских поверхонь зносостійких деталей тертя друкарської техніки з легованих композитів на базі нікелю, які виготовлені з відходів обробки деталей з нікелю у крупносерійному виробництві електротехнічної, радіотехнічної та аерокосмічної 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 абразивними властивостями при роботі друкарської техніки з паперовою сировиною та інше). Абразивне оброблення сплавів на основі нікелю (наприклад, пермалоїв типу 79НМ, 81НМТ) відомими технологічними методами не забезпечує виконання високих технічних вимог до якості поверхонь деталей тертя з високолегованих композитів, які піддаються обробці шліфувальними кругами з карбіду кремнію зеленого (63С) зернистістю 14-28 мкм на еластичній гліфталевій зв'язці (Гл) та обробка поверхонь яких здійснюється шляхом призначення надтонких оздоблюваних режимів різання [1]. Недоліком аналога 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 ХН55ВМТКЮ, ХН510ВТФКЮ та інші, відбувається миттєве окислення субмікронних частинок 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. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб оброблення поверхонь композитних деталей з алюмінію абразивними інструментами з карбіду кремнію зеленого 63СМ14СМ2Гл з застосуванням надтонких режимів різання та інтенсивним застосуванням для обробки сучасних мастильно-охолоджуючих рідин (МОР)[2]. Проте недоліком найближчого аналога є те, що в результаті його застосування на практиці не вдається отримати параметри шорсткості поверхні оброблення Ra, менші позначень 0,6000,650 мкм та глибини наклепу (дефектного шару деталі), меншого ніж 8-10 мкм. Це стримує покращення зносостійкості та довговічності деталей тертя поліграфічних машин. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення якості поверхонь обробки зносостійких деталей тертя з площинними поверхнями, виготовлених з легованих композитних матеріалів 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 і консистенції. Поставлена задача вирішується тим. що спосіб оброблення плоских поверхонь зносостійких деталей тертя друкарської техніки з легованих композитів на базі нікелю дрібнозернистими шліфувальними інструментами деталь оброблення пристроями фіксується 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 з наданою швидкістю після здійснення кожного поздовжньо-зворотного переміщення (поперечна подача), при цьому плоска поверхня деталі оброблення жорстко контактує з периферією ріжучого шліфувального інструменту, що обертається з високою швидкістю навколо осі, паралельній напрямку поперечного руху деталі на кожне поздовжньо-зворотне переміщення зі зрізанням зернами шліфувального кругу необхідної товщі шару (глибини різання) з плоскої поверхні деталі шляхом зняття стружки з подачею у зону різання мастильно-охолоджуючої рідини певного складу, згідно з корисною моделлю, безпосередньо для оброблення як шліфувальний інструмент використовують дрібнозернисті круги з синтетичних алмазів (АС) зернистістю 14-28 мкм на бакелітно-гумовій зв'язці (Бр1), а обробку плоскої поверхні деталі з легованого композиту виконують за такими режимами: швидкість шліфувального кругу -2530 м/с, швидкість горизонтального поздовжньозворотного руху деталі оброблення (поздовжня подача) -27 м/хв., швидкість поперечного горизонтального переміщення деталі (поперечна подача) - 0,20,5 мм/подв.хід., глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2,56,0 мкм, шліфування - з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини. Корисну модель виконують наступним чином Деталь з плоскою поверхнею, яку необхідно обробити з прецизійною точністю, технологічними пристроями фіксується на столі високоточного плоско-шліфувального верстату. 1 UA 107393 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Інструмент у вигляді шліфувального кругу з синтетичного алмазу (АС) зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій зв'язці Бр1 закріплюють у шпинделі верстату так, щоб вісь обертання кругу була паралельна базовій площі поверхні стола плоско-шліфувального верстату. Одночасно зерна синтетичного алмазу входять у робочий контакт з поверхнею оброблення, а деталі (разом із столом шліфувального верстату) надаються поздовжньозворотні 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 синтетичного алмазу 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. Корисна модель пояснюється кресленням. Деталь 1 зі зносостійкого нікелевого композиту (з плоскою поверхнею оброблення) за допомогою технологічних пристроїв 3 міцно фіксується на столі 2 високоточного плоскошліфувального верстату. Алмазний круг 5 обертається зі швидкістю V кp, врізаючись своїми зернами у тіло деталі на глибину різання (t) - 4, при цьому зрізуються тонкі стружки 6. Деталь 1 зі столом плоско-шліфувального верстату з нормованою швидкістю переміщається у горизонтальній площині, яка паралельна осі обертання алмазного кругу 5 (поздовжня подача Sпp), виконуючи 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 мастильно-охолоджуючої рідини (МОР) певного складу і консистенції (схему подачі МОР на кресленні не показано). У зв'язку з тим, що ріжучі зерна синтетичного алмазу (АС) у складі шліфувального кругу мають мінімальну схильність до адгезії з високолегованими композитами на основі нікелю та характеризуються відсутністю значних ділянок сколу, глибини виривів та руйнації втомлюваності, а також найгострішу форму (мінімальний радіус заокруглення та мінімальний кут при вершині ріжучого зерна) серед інших абразивних матеріалів та завдяки незначній схильності розпеченої зрізаної стружки до схоплювання металу оброблення з ріжучим лезом поверхні алмазного зерна у порівнянні з зернами карбіду кремнію зеленого (63С), карбіду кремнію чорного (53С), електрокорунду білого («№А), монокорунду (43А) чи зернами інструментів на основі кубічного нітриду бору (ельбор ЛО, кубоніт КНБ, боразон Во) не виникають сприятливі умови до утворення на ріжучому лезі алмазного зерна навіть незначних мікронаростоутворень, що безумовно, не 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 того, при застосуванні еластичної бакелітно-гумової зв'язки (Бр1), коли (при навантаженні зерен під дією сил різання) алмазні зерна (АС) немовби демпфують у тіло зв'язки, зменшуючи таким чином фактичну глибину різання, досягається зменшення фактичної глибини різання і, відповідно, знижуються складові сил різання, які виникають при стружкоутворенні. Ці фактори, 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 (~ на 12-15 %) та глибина h його проникнення у поверхневий шар деталі. Це безпосередньо впливає на параметри довговічності та зносостійкості готових виробів. Крім того, досягненню найліпших параметрів якості поверхонь оброблення сприяє призначення таких режимів тонкого алмазного шліфування, які були всебічно досліджені (з метою досягнення найкращих параметрів якості обробки) і стали нормованими для розробників технологій. При використанні традиційних технологій оброблення деталей параметри якості оброблення їх плоских поверхонь знижуються (табл. 1, 2). 2 UA 107393 U Таблиця 1 Вплив шліфувального інструменту на параметри якості поверхні при обробленні плоских поверхонь деталей друкарських машин зі зносостійкого композитного матеріалу на основі нікелю ХН55ВМТКЮ Обробка згідно найближчого аналогу кругом з карбіду кремнію зеленого 63СМ28Гл на гліфталевій зв'язці [1] Параметр Глибина наклепу Ступінь шорсткості Ra, h, мкм наклепу К мкм 0,700 8-10 1,45 Обробка згідно запропонованого способу алмазним кругом АСМ28Бр1 на бакелітногумовій зв'язці Параметр Глибина наклепу Ступінь шорсткості Ra, h, мкм наклепу К мкм 0,400 3-3,5 1,15 Таблиця 2 Вплив повздовжньої подачі на якість поверхні при алмазній обробці плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин з композитного матеріалу на основі нікелю ХН55ВТКЮ алмазними шліфувальними кругами АСМ28Бр1 Параметри якості поверхні Поздовжня подача Sпp, Параметр шорсткості м/хв Ступінь наклепу К Ra, мкм 2 0,400 1,15 3 0,470 1,17 5 0,620 1,20 5 10 15 Глибина мкм наклепу h, 3-3,5 4-5 5-6 Спосіб тонкого алмазного оброблення прецизійних плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних сплавів на основі нікелю може використовуватись при обробці за різноманітним конструктивним оформленням деталей поліграфічної техніки, а також спеціальних деталей аерокосмічного профілю, приладів та машин радіотехнічної, текстильної та харчової галузей виробництва. Джерело 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 (2006.01) В21D 37/16. Спосіб фінішної прецизійної оздоблювальної обробки отворів деталей обертання з високолегованих композитів / Гавриш А. П., Роїк Т. А., Мельник О. О., Віцюк Ю. Ю. Опубл. 11.02.2013, Бюл. № 3. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Спосіб тонкого алмазного оброблення прецизійних плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних сплавів на основі нікелю, що здійснюють дрібнозернистими шліфувальними інструментами з синтетичного алмазу (АС) та застосуванням мастильно-охолоджуючої речовини, в якому оброблювану деталь пристроями фіксують на столі верстата з наданням їм 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 поздовжньозворотного переміщення - поперечна подача), при цьому плоска поверхня деталі оброблення жорстко контактує з периферією алмазного шліфувального інструменту, що обертається з високою швидкістю навколо осі, паралельній напрямку поперечного руху деталі, а на кожне поздовжньо-зворотне переміщення алмазними (АС) зернами круга здійснюють зрізання необхідної товщі шару (глибини різання) з плоскої поверхні деталі шляхом зняття стружки з подачею у зону різання матеріалу мастильно-охолоджуючої рідини, який відрізняється тим, що як шліфувальний інструмент застосовують дрібнозернисті круги з синтетичного алмазу (АС) зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій зв'язці (Бр1), а обробку плоскої поверхні деталі зі зносостійкого композитного сплаву на основі нікелю виконують за такими технологічними режимами: швидкість шліфувального круга - 2530 м/с, швидкість 3 UA 107393 U горизонтального поздовжньо-зворотного руху деталі оброблення (поздовжня подача) - 2+1 м/хв., швидкість поперечного горизонтального переміщення деталі (поперечна подача) - 0,20,5 мм/подв. хід, глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2,56,0 мкм, шліфування - з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини (МОР). Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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