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

Реферат: Спосіб тонкого алмазного оброблення прецизійних плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композитних сплавів на основі алюмінію здійснюється дрібнозернистими шліфувальними інструментами з синтетичного алмазу (АС) та застосуванням мастильно-охолоджуючої речовини. 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 з легованого композиту на основі алюмінію виконують за такими технологічними режимами: швидкість шліфувального круга - 25-30 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо-зворотного 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 (МОР). UA 97575 U (12) UA 97575 U UA 97575 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 алюмінію, які виготовлені з шламових відходів обробки деталей з алюмінію у крупносерійному виробництві автотракторної та авіаційної галузей промисловості і які працюють в умовах тертя при жорстких режимах експлуатації (температура до 120-170 °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 зазначених композитних сплавів на основі алюмінію 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), які залежать від параметрів якості поверхонь оброблення деталей поліграфічної техніки (шорсткість, ступінь наклепу, величина та знак залишкових напружень поверхневої зони). В способі тонкого алмазного шліфування важкооброблюваних високолегованих матеріалів алфенолового класу типу Ю16, 16 ЮИХ, "Alfo" системи "алюміній-іридій-залізо-хром", 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 алюмінію під час зрізання тонких стружок з невеликим їх перерізом (а саме такими є композитні сплави на основі алюмінію АК12М2МгН, АК12ММгН, АК8МЗч, АК12ММгН + (9-12) % MoS2), 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 кругу 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-охолоджуючих рідин (МОР) [2]. Даний 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 менші позначень 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 алюмінію, 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-охолоджуючарідина (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 алюмінію дрібнозернистими шліфувальними інструментами 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 інструменту, що обертається з високою швидкістю навколо осі, паралельній напрямку поперечного руху деталі на кожне поздовжньо-зворотне переміщення зі зніманням зернами шліфувального круга необхідної товщі шару (глибини різання) з плоскої поверхні деталі шляхом зрізання стружки з подачею у зону різання матеріалу мастильно-охолоджуючої рідини. 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 на основі алюмінію виконують за такими режимами: швидкість шліфувального круга - 22-30 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо-зворотного руху деталі оброблення (поздовжня подача) - 2-7 м/хв., швидкість поперечного горизонтального переміщення деталі (поперечна подача) - 0,2-0,5 мм/подв. хід, 1 UA 97575 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 глибина шару зрізання металу (глибина різання) - 2,5-6,0 мкм, шліфування з активним застосуванням мастильно-охолоджуючої рідини (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 синтетичного алмазу (АС) зернистістю 14-28 мкм на еластичній бакелітно-гумовій зв'язці Бр1 закріпляють у шпинделі верстата так, щоб вісь обертання круга була паралельна базовій площі поверхні стола плоскошліфувального верстата. Одночасно зерна синтетичного алмазу входять у робочий контакт з поверхнею оброблення, а деталі (разом із столом шліфувального верстата) надаються поздовжньозворотні 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 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. Спосіб реалізується за схемою, наведеною на кресл. 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 Vкр, 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 круга 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 мастильно-охолоджуючої рідини (МОР) певного складу і консистенції (схему подачі МОР на кресл. не показано). Завдяки тому, що ріжучі зерна синтетичного алмазу (АС) у складі шліфувального круга мають 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 матеріалу оброблення з ріжучим лезом поверхні алмазного зерна у порівнянні з зернами карбіду кремнію зеленого (63С), карбіду кремнію чорного (53С), електрокорунду білого (23А), 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, веде до зміни геометрії параметрів процесу знімання 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 глибину різання, досягається зменшення фактичної глибини різання і, відповідно, знижуються складові сил різання, які виникають при стружкоутворенні. Ці факти, в свою чергу, впливають на фактичне значення величини перерізу стружки, що призводить до покращення якості поверхні оброблення, зокрема, суттєво (на 35-40 %) зменшується 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 того, досягненню найліпших параметрів якості поверхонь оброблення сприяє призначення таких режимів тонкого алмазного 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). 2 UA 97575 U Таблиця 1 Вплив шліфувального інструменту на параметри якості поверхні при оброблені плоских поверхонь деталей друкарських машин зі зносостійкого композитного матеріалу на основі алюмінію АК12М2МгН Обробка згідно з найближчим аналогом кругом Обробка згідно з запропонованим способом з карбіду кремнію зеленого 63СМ28Гл на алмазним кругом АСМ28Бр1 на бакелітногліфталевій зв'язці [1] гумовій зв'язці Параметр Параметр Глибина Ступінь наклепу Глибина Ступінь наклепу шорсткості Ra, шорсткості Ra, наклепу h, мкм К наклепу h, мкм К мкм мкм 0,700 8-10 1,45 0,500 4-5 1,21 Таблиця 2 Вплив поздовжньої подачі на якість поверхні при алмазній обробці плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин з композитного матеріалу на основі алюмінію АК12М2МгН алмазними шліфувальними кругами АСМ28Бр1 Поздовжня подача Sпр, мм/об. 2 3 5 5 10 Параметри якості поверхні Параметр шорсткості Ra, мкм 0,500 0,570 0,620 Ступінь наклепу К 1,22 1,27 1,31 Глибина наклепу h, мкм 4-5 6-7 8-9 Спосіб алмазного оброблення прецизійних плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композиційних сплавів на основі алюмінію 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.: изд. "Вища школа", 1983. - 172 с. 2. Патент України № 77356, МПК В21Д 37/16 (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. 11.02.2013. Бюл. № 3. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб тонкого алмазного оброблення прецизійних плоских поверхонь деталей тертя друкарських машин зі зносостійких композитних сплавів на основі алюмінію, який здійснюється дрібнозернистими шліфувальними інструментами з синтетичного алмазу (АС) та застосуванням мастильно-охолоджуючої речовини, 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 з легованого композиту на основі алюмінію виконують за такими технологічними режимами: швидкість шліфувального круга - 25-30 м/с, швидкість горизонтального поздовжньо-зворотного 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 мастильноохолоджуючої рідини (МОР). 3 UA 97575 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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