Спосіб стрічкового полірування циліндричних деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для друкарської техніки

Реферат: Спосіб стрічкового полірування циліндричних деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для друкарської техніки, в якому деталь фіксують у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю, одночасними ультразвуковими коливаннями вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні обертання з гнучкою еластичною стрічкою. Для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою та сполученою речовиною з полівінілбутиралю і резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі, на робочу поверхню якої, закріплено мікропорошки з найсучасніших абразивних матеріалів зернистістю 0,5-3 мкм з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і алмазно-абразивного ріжучого шару в межах 1,55 мкм, а безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконується з такими режимами різання: швидкість деталі Vд=0,5-10 м/хв., швидкість переміщення алмазноабразивної стрічки Vc=0,25-0,40 м/хв., частота ультразвукових повздовжньо-зворотних коливань Vп.з.=15-40 кГц, амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q-0,12-0,25 МПа. UA 99000 U (12) UA 99000 U UA 99000 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі технології машинобудування, зокрема до способів оздоблювальних методів обробки поверхонь обертання деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для друкарської 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 класу Ю-16Д6ЮИХ, "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, поєднуючи-закріплюючих речовин у складі полівінілбутиралю та отверджувача як фенолоформальдегідну смолу [1]. Недоліком цього способу є те, що при стрічковому 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, АК8МЗч, АК12ММгН + (9-12) % MoS2), відбувається миттєве окиснення зрізаних мікростружки 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 оброблення, відбувається перерозподіл у взаємодії силового та температурного полів у поверхневому шарі оброблення, що не забезпечує необхідних умов для отримання мінімальних значень шорсткості (параметру 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 по параметру Ra у межах 0,050-0,100 мкм. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого способу стрічкового 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 оброблення високолегованих зносостійких композитів, що створені на базі використання шламових відходів з силумінів. Крім того, кінематикою робочих рухів при здійсненні оброблення передбачено полірування зовнішніх профільних поверхонь деталей, що не дозволяє виконувати обробку циліндричних поверхонь оброблення. Проте технічні можливості та техніко-економічні показники зазначеного аналогу з використанням для оброблення гнучких алмазно-абразивних стрічок можуть стати прототипом для моделі, що пропонується. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості оброблення поліруванням деталей тертя з високолегованих композитних матеріалів на основі алюмінію шляхом зрізання надтонких стружок дрібнозернистими алмазно-абразивними стрічками за рахунок зрізання мікростружок найгострішими (серед існуючих відомих абразивних матеріалів) зернами карбіду кремнію зеленого (63С), електрокорунду білого (23А), електрокорунду білого хромчастого (32А), алмазу синтетичного (АС), ельбору (ЛО), кубаніту (КНБ) міцно закріплених на ріжучій робочій поверхні полірувальної стрічки, та застосуванням відповідної кінематики переміщення її алмазно-абазивного шару по поверхні оброблення. Це створює необхідні можливості для суттєвого зменшення перерізу стружки a z, що зрізається з зовнішньої поверхні оброблення деталі з композитного сплаву і, відповідно, зменшуючи складові сил різання, сприяє збереженню гостроти ріжучих алмазних зерен та покращенню умов формування більш якісною поверхні (параметр шорсткості Ra, ступінь наклепу К та глибину h його проникнення у тіло деталі). Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою, на робочу поверхню якої сполучною речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі, закріплено мікропорошки з найсучасніших абразивних матеріалів зернистістю 0,5-3 мкм з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і алмазноабразивного ріжучого шару в межах 1,5-5 мкм, а безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконується з такими режимами різання: швидкість деталі V д=0,5-10 м/хв., швидкість переміщення алмазно-абразивної стрічки Vc=0,25-0,40 м/хв., частота ультразвукових повздовжньо-зворотних коливань Vп.з.=15-40 кГц, амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q=0,12-0,25 МПа. 1 UA 99000 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Спосіб здійснюється наступним чином. Оброблювану деталь фіксують у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю Vд, одночасним плинним ультразвуковим повздовжньо-зворотними коливанням Vп.з. вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні оброблення з гнучкою еластичною стрічкою, у робочому ріжучому шарі якої сполучною речовиною міцно закріплені мікропорошки з алмазно-абразивних матеріалів і яка пересувається дотично з оброблюваною деталлю перпендикулярно осі її оброблення з розрахованою швидкістю, при цьому для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою, на робочу поверхню якої сполучною речовиною з полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 за вазі закріплено мікропорошки з абразивних матеріалів зернистістю 0,5-3 мкм з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і алмазно-абразивного шару в межах 1,5-5 мкм, а безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконують з такими режимами різання: швидкість деталі Vд=0,5-10 м/хв., швидкість переміщення алмазно-абразивної стрічки Vc=0,25-0,40 м/хв., частота ультразвукових повздовжньо-зворотніх коливань Vп.з.=15-40 кГц, амплітуда коливань А=0,12-0,25 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q=0,05-0,15 МПа. Спосіб реалізується за схемою на кресленні. Деталь 1, зовнішня циліндрична поверхня якої повинна бути оброблена оздоблювальним поліруванням, закріпляють у технологічному пристрої (на фіг. конструкція його не наведена) таким чином, що в опорах ковзання 5 деталь 1 має можливість обертатись навколо своєї осі зі швидкістю Vд. Дотично до поверхні оброблення 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 сполучною речовиною полівінілбутиралю та резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі наносять шар 4 дрібнозернистих мікропорошків з новітніх абразивних матеріалів зернистістю 0,5-3 мкм. Після полімеризації смоли абразивні зерна міцно утримуються в алмазноабразивному шарі 4, при цьому товщина гнучкої основи 3 полірувальної абразивної стрічки становить 10-20 мкм, а товщина ріжучого алмазно-абразивного шару з дрібнозернистих синтетичних алмазів (АС) знаходиться у межах 1,5-5 мкм, що досягається на етапах виготовлення полірувальних стрічок з допомогою прецизійних машин фільєрного типу "Gevert 15-01 А" (Бельгія). Конструкція технологічного пристрою виконана таким чином, що вісь 6, на якій закріплена деталь 1, має можливість у опорах ковзання 5 здійснювати ультразвукові повздовжньо-зворотні коливання зі швидкістю Vп.з. та амплітудою коливань А. Полірувальна стрічка 2 притискувачем (на фіг. не показано) пружинного, гідравлічного чи пневматичного типу з зусиллям Р утворює надійний контакт ріжучого алмазно-абразивного шару 4 з поверхнею оброблення деталі 1, забезпечуючи попередньо розраховану (в залежності від фізикомеханічних властивостей матеріалу композитного сплаву, з якого виготовлено деталь 1) величину питомого тиску q. Завдяки наведеній на кресленні схемі відносних переміщень абразивних зерен полірувальної стрічки 2 по поверхні деталі 1 та внаслідок поєднання робочих рухів стрічки зі швидкістю Vc, оброблення поверхні оброблення деталі 1 зі швидкістю Vд, ультразвукових повздовжньо-зворотних коливань Vп.з. з амплітудою коливань А та розрахункового питомого тиску q досягається якісне полірування поверхні деталі. Особливою рисою даного способу стрічкового полірування циліндричних деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для друкарської техніки є застосування безпосередньо для зрізання з поверхні деталей мікростружок таких режимів різання: швидкість деталі Vд=0,5-10 м/хв., швидкість переміщення алмазно-абразивної стрічки Vc=0,25-0,40 м/хв., частота ультразвукових повздовжньо-зворотних коливань Vп.з.=15-40 кГц, амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q=0,12-0,25 МПа. У сукупності усе наведене створює умови для отримання мінімальних значень параметру шорсткості поверхні Ra, а також фізичних властивостей поверхневого шару (ступінь наклепу К та глибину 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 циліндричної форми поліграфічних машин параметри якості поверхонь знижуються (табл. 1, 2). 2 UA 99000 U Таблиця 1 Параметри якості поверхонь стрічковим поліруванням деталей зі зносостійкого композита АК12М2МгН при обробці дрібнозернистими алмазними стрічками з застосуванням ультразвукових коливань Полірування абразивною стрічкою Полірування алмазно-абразивною стрічкою найближчою до аналога [2] згідно з запропонованим способом Параметр Ступінь Глибина Параметр Ступінь Глибина шорсткості Ra, мкм наклепу К наклепу h, мкм шорсткості Ra, мкм наклепу К наклепу h, мкм 0,10-0,12 1,27-1,31 2,0-2,5 0,03-0,04 1,15-1,16 1,2-1,3 Таблиця 2 Параметри якості поверхонь стрічковим поліруванням деталей зі зносостійкого композита АК8МЗч при обробці з дрібнозернистими алмазно-абразивними стрічками з застосуванням ультразвукових коливань Полірування абразивною стрічкою найближчою Полірування алмазно-абразивною стрічкою до аналога [2] згідно з запропонованим способом Параметр Ступінь Глибина Параметр Ступінь Глибина шорсткості Ra, мкм наклепу К наклепу h, мкм шорсткості Ra, мкм наклепу К наклепу h, мкм 0,15-0,18 1,3-1,35 2,5-2,8 0,04-0,06 1,20-1,22 1,5-1,8 5 10 Спосіб стрічкового полірування циліндричних деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для друкарської 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. Авторское свидетельство СССР №407385, М. Кл. G11b5/42. Лента для обработки рабочей поверхности магнитной головки /Гавриш А.П. Овсянкин В.И., Ковенский Б.Г., опубл. Бюл. № 46, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР №414628, М. Кл. G11b5/42. Устройство для обработки цилиндрической рабочей поверхности магнитной головки /Пантелюшкин Ю.В., Камка Б.И., Гавриш А.П., опубл. Бюл. № 5, 1974. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Спосіб стрічкового полірування циліндричних деталей з високолегованих композитів на основі алюмінію для друкарської техніки, в якому деталь фіксують у пристрої з можливістю її обертання навколо своєї осі з нормованою швидкістю, одночасними ультразвуковими коливаннями вздовж осі деталі та щільного контакту поверхні обертання з гнучкою еластичною стрічкою, який відрізняється тим, що для полірування використовують еластичну гнучку стрічку з поліетилентерефталатною основою та сполучною речовиною з полівінілбутиралю і резольної фенолоформальдегідної смоли у співвідношенні 1:1 по вазі, на робочу поверхню якої, закріплено мікропорошки з найсучасніших абразивних матеріалів зернистістю 0,5-3 мкм з товщиною основи стрічки у межах 10-20 мкм і алмазно-абразивного ріжучого шару в межах 1,5-5 мкм, а безпосередньо зрізання мікростружок з поверхні деталі виконується з такими режимами різання: швидкість деталі Vд=0,5-10 м/хв., швидкість переміщення алмазно-абразивної стрічки Vc=0,25-0,40 м/хв., частота ультразвукових повздовжньо-зворотних коливань Vп.з.=15-40 кГц, амплітуда коливань А=0,5-1,5 мм, питомий тиск стрічки на поверхню оброблення q-0,12-0,25 МПа. 3 UA 99000 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна 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