Спосіб полірування ельборовою стрічкою поверхонь деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для поліграфічної техніки

Реферат: Спосіб полірування ельборовою стрічкою поверхонь деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для поліграфічної техніки, в якому деталь фіксується у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю, одночасними плинними коливаннями вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні оброблення з гнучкою еластичною стрічкою, яка пересувається дотично з оброблюваною деталлю перпендикулярно осі її обертання з розрахованою швидкістю. Для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою, на робочу поверхню якої поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі закріплено мікропорошки ельбору звичайної міцності (ЛО) зернистістю 0,5-3 мкм при 100 % концентрації зерен ельбору з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і ельборового шару в межах 1,5-5 мкм. При цьому безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконується з заданими режимами різання. UA 96773 U (12) UA 96773 U UA 96773 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі технології машинобудування, зокрема до способів оздоблювальних методів обробки поверхонь обертання деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для поліграфічної техніки, що працюють при складних умовах експлуатації (температура розігріву при терті до 150 °C, тиск 2-5 МПа або швидкостях ковзання до 1 м/с). Відомий спосіб оздоблювальної обробки високолегованих матеріалів Ю-16, 16ЮИХ, "Alfo" системи "алюміній - іридій - залізо - хром", при застосуванні якого використовують гнучкі абразивні стрічки на гнучкій еластичній основі, наприклад лавсановій, з нанесенням на її робочу ріжучу основу на фільєрних машинах типу "GEVERT 15-01 А" (Бельгія) рідкої композиції з дрібнозернистих абразивних мікропорошків, поєднуючо-закріплюючих речовин у складі полівінілбутиралю та затверджувача як фенолоформальдегідної смоли [1]. Недоліком цього способу є те, що при поліруванні сплавів з підвищеним складом алюмінію у матеріалі під час зрізання з поверхні деталі тонких стружок з невеликим їх перерізом (а саме такими є композитні сплави на основі алюмінію АК12М2МгН, АК12ММгН, АК8М3r, АК12ММгН+(9-12 % MoS2) відбувається миттєве окиснення зрізаних мікростружок з налипанням на ріжучу поверхню абразивного зерна стрічки, що веде до суттєвої зміни геометрії ріжучого зерна, а саме, збільшується радіус заокруглення та головний кут різання при вершині. Це змінює умови процесу зрізання стружки - зростають сили різання у зоні обробки, відбувається перерозподіл у взаємодії силового та температурного полів у поверхневому шарі оброблення, що не забезпечує необхідних умов для отримання мінімальних значень шорсткості (за параметром Ra) та наклепу (ступінь наклепу К, глибина його проникнення h у тіло деталі). Крім того, швидко засалюється ріжуча поверхня абразивної стрічки (полотна), що також обумовлює погіршення якості поверхні при обробленні і не забезпечує вимоги отримання шорсткості поверхні за параметром Ra у межах 0,050-0,100 мкм. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого способу полірування є спосіб оброблення поверхонь деталей гнучкою стрічкою з переміщенням її по поверхні обробки, притискуванням утримувачем до неї стрічки та частотними коливаннями з певною амплітудою деталі при її контакті з ріжучим алмазно-абразивним шаром стрічки [2]. Недоліком цього способу є те, що він забезпечує якісну обробку поверхонь деталей зі сплавів на основі нікелю і не в змозі бути застосованим для обробки високолегованих зносостійких композитів, що створені на базі використання шламових відходів з силумінів. Крім того, кінематикою робочих рухів при здійсненні оброблення передбачено полірування профільних зовнішніх поверхонь деталей, що не дозволяє виконувати обробку зовнішніх циліндричних поверхонь обертання. Проте технічні можливості та техніко-економічні показники зазначеного аналогу з використанням для обробки гнучких алмазно-абразивних стрічок можуть стати прототипом для моделі, що пропонується. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості обробки поліруванням деталей тертя з високолегованих композитних матеріалів на основі алюмінію шляхом зрізання надтонких стружок дрібнозернистими стрічками з використанням сучасного надтвердого синтетичного матеріалу з кубічного нітриду бору ельбору ЛО за рахунок зрізання надтонких мікростружок найгострішими (серед інших відомих абразивних матеріалів) ельборовими зернами звичайної міцності (ЛО), які закріплені на ріжучій робочій поверхні полірувальної стрічки та застосуванням відповідної кінематики переміщення її ріжучого ельборового шару по поверхні обробки. Це створює необхідні можливості для суттєвого зменшення перерізу стружки az, що зрізується з зовнішньої поверхні обертання деталі з композитного сплаву і, відповідно, зменшуючи складові сил різання сприяє збереженню гостроти ріжучих ельборових зерен та покращенню умов формування більш якісної поверхні (параметр шорсткості Ra, ступінь наклепу К та глибину h його проникнення у тіло деталі). Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі полірування ельборовою стрічкою поверхонь деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для поліграфічної техніки, в якому деталь фіксується у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю, одночасними плинними коливаннями вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні обробки з гнучкою еластичною стрічкою, у робочому ріжучому шарі якої поєднуючою речовиною міцно закріплені мікропорошки з ельбору звичайної міцності (ЛО) і яка пересувається дотично з оброблюваною деталлю перпендикулярно осі її обертання з розрахованою швидкістю, при цьому для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою, на робочу поверхню якої поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі закріплено мікропорошки ельбору звичайної міцності (ЛО) зернистістю 0,5-3 мкм при 100 % концентрації зерен ельбору з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і ельборового шару в межах 1,5 5 мкм, а безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконується з такими 1 UA 96773 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 режимами різання: швидкість деталі Vд=0,7-15 м/хв., швидкість переміщення ельборової полірувальної стрічки Vc=0,07-0,35 м/хв., швидкість поздовжньо-зворотних коливань Vп.з.=0,050,10 м/хв., амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q=0,12-0,20 МПа. Спосіб здійснюється наступним чином. Оброблювана деталь фіксується у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю Vд, одночасними плинними поздовжньо-зворотними коливаннями Vп вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні обробки з гнучкою еластичною стрічкою, у робочому ріжучому шарі якої поєднуючою речовиною міцно закріплені мікропорошки з ельбору і яка пересувається дотично з оброблюваною деталлю перпендикулярно осі її обертання з розрахованою швидкістю, при цьому для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою, на робочу поверхню якої поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі закріплено мікропорошки з ельбору (ЛО) зернистістю 0,5-3 мкм при 100 % концентрації зерен ельбору з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і ельборового шару в межах 1,5-5 мкм, а безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконується з такими режимами різання: швидкість деталі Vд=0,7-15 м/хв., швидкість переміщення дрібнозернистої ельборової стрічки Vc=0,07-0,35 м/хв., швидкість поздовжньо-зворотних коливань Vп.з.=0,05-0,10 м/хв., амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q=0,12-0,20 МПа. Спосіб реалізується за схемою, яка представлена на кресленні. Деталь 1, зовнішня циліндрична поверхня якої повинна бути оброблена оздоблювальним поліруванням, закріплюють у технологічному пристрою (на кресленні конструкція його не наведена) таким чином, що в опорах ковзання 5 деталь 1 має можливість обертатись навколо своєї осі зі швидкість Vд. Дотично до поверхні обробки деталі 1 у перпендикулярному до її осі напрямку плинно з нормованою швидкістю Vc переміщують гнучку еластичну стрічку 2, яка має поліетилентерефталатну основу 3. На її робочу (ріжучу) поверхню поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі наносять шар 4 дрібнозернистих мікропорошків ельбору звичайної міцності (ЛО) зернистістю 0,5-3 мкм при 100 % концентрації зерен ельбору. Після полімеризації ельборові зерна міцно утримуються в алмазоносному шарі 4, при цьому товщина гнучкої еластичної основи 3 полірувальної ельборової стрічки становить 10-20 мкм, а товщина ріжучого ельбороносного шару з дрібнозернистих зерен ельбору звичайної міцності (ЛО) знаходиться у межах 1,5-5 мкм, що досягається на етапах виготовлення полірувальних алмазних стрічок за допомогою прецизійних машин фільєрного типу "GEVERT 15-01А" (Бельгія). Конструкція технологічного пристрою виконана таким чином, що вісь 6, на якій закріплено деталь 1, має можливість у опорах ковзання 5 здійснювати поздовжньо-зворотні коливання зі швидкістю Vп.з. та амплітудою коливань А. Полірувальна стрічка 2 притискувачем (на кресленні не показано) пружинного, гідравлічного чи пневматичного типу з зусиллям Р утворює надійний контакт ельбороносного шару 4 з поверхнею оброблення деталі 1, забезпечуючи попередньо розраховану (в залежності від фізико-механічних властивостей матеріалу композитного сплаву, з якого виготовлено деталь 1) величину питомого тиску q. Завдяки наведеній на кресленні схемі відносних переміщень ельборових зерен полірувальної стрічки 2 по поверхні деталі 1 та внаслідок поєднання робочих рухів стрічки зі швидкістю Vc, обертання поверхні оброблення деталі 1 зі швидкістю Vд., плинних поздовжньозворотних Vп.з. коливань з амплітудою А та розрахованого питомого тиску q досягається якісне полірування поверхні деталі. Особливою рисою даного способу полірування ельборовою стрічкою поверхонь деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для поліграфічної техніки є застосування безпосередньо для зрізання з поверхні деталей мікростружок таких режимів різання: швидкість деталі Vд=0,7-15 м/хв., швидкість переміщення ельборової стрічки Vc=0,07-0,35 м/хв., швидкість поздовжньо-зворотних коливань Vп.з.=0,05-0,10 м/хв., амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню обробки q=0,12-0,20 МПа. У сукупності усе наведене створює умови для отримання мінімальних значень параметру шорсткості поверхні Ra, а також фізичних властивостей поверхневого шару (ступеня наклепу К та глибини h його проникнення у тіло деталі), що забезпечує виконання технічних вимог до поверхонь обертання деталей друкарської техніки і у подальшому веде до зростання довговічності та зносостійкості готових виробів. При використанні традиційних технологій оброблення деталей обертання циліндричної форми поліграфічних машин параметри якості поверхонь знижується (табл. 1, 2). 60 2 UA 96773 U Таблиця 1 Параметри якості поверхонь поліруванням деталей зі зносостійкого композиту АК12М2МгН при обробці ельборовими полірувальними стрічками Полірування абразивною стрічкою найближчого до аналогу [2] Параметр Глибина Ступінь шорсткості, Ra, наклепу h, наклепу, К мкм мкм 0,10-0,12 1,27-1,31 2,0-2,5 Полірування ельборовою стрічкою згідно з запропонованим способом Параметр Ступінь Глибина шорсткості, Ra, наклепу, К наклепу h, мкм мкм 0,055-0,105 1,21-1,23 1,55-1,85 Таблиця 2 Параметри якості поверхонь поліруванням деталей зі зносостійкого композиту АК8М3r при обробці ельборовими полірувальними стрічками Полірування абразивною стрічкою найближчого до аналогу [2] Параметр Глибина Ступінь шорсткості, Ra, наклепу h, наклепу, К мкм мкм 0,15-0,18 1,30-1,35 2,5-2,8 5 10 15 20 25 30 Полірування ельборовою стрічкою згідно з запропонованим способом Параметр Ступінь Глибина шорсткості, Ra, наклепу, К наклепу h, мкм мкм 0,065-0,110 1,26-1,29 1,85-2,1 Спосіб полірування ельборовою стрічкою поверхонь деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для поліграфічної техніки може використовуватись при обробці спеціальних деталей аерокосмічних систем, деталей тертя машин легкої та харчової промисловості і зносостійких деталей різальних поліграфічних машин та фальцапаратів. Джерела інформації: 1. Лента для обработки рабочей поверхности магнитной головки. А.с. 407385 СССР, МКИ G11B5/42 /А.П. Гавриш, В.И. Овсянкин, Б.Г. Ковенский. - № 1670489/18-10; заявл. 21.06.71; опубл. 21.11.73, бюл. № 46. - 2 с. 2. Устройство для обработки цилиндрической рабочей поверхности магнитной головки. А.с. 414628 СССР, МКИ G11B5/42 /Ю.В. Пантелюшкин, Б.И. Камка, Л.В. Балыков, Л.И. Ефремов, А.П. Гавриш. - № 1756887/18-10; заявл. 02.03.72; опубл. 05.11.74, бюл. № 5. - 2 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб полірування ельборовою стрічкою поверхонь деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для поліграфічної техніки, в якому деталь фіксується у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю, одночасними плинними коливаннями вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні оброблення з гнучкою еластичною стрічкою, у робочому ріжучому шарі якої поєднуючою речовиною міцно закріплені мікропорошки з ельбору звичайної міцності (ЛО) і яка пересувається дотично з оброблюваною деталлю перпендикулярно осі її обертання з розрахованою швидкістю, який відрізняється тим, що для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою, на робочу поверхню якої поєднуючою речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі закріплено мікропорошки ельбору звичайної міцності (ЛО) зернистістю 0,5-3 мкм при 100 % концентрації зерен ельбору з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і ельборового шару в межах 1,5-5 мкм, при цьому безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконується з такими режимами різання: швидкість деталі Vд=0,7-15 м/хв., швидкість переміщення ельборової полірувальної стрічки Vc=0,07-0,35 м/хв., швидкість поздовжньо-зворотних коливань Vп.з.=0,05-0,10 м/хв., амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q=0,12-0,20 МПа. 3 UA 96773 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4