Патент на изобретение №2185951

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА

(57) Реферат:

Изобретение относится к процессам шлифования различных материалов кругами из сверхтвердых абразивов и предназначено для конструирования оптимальной структуры шлифовальных кругов и выбора оптимальных режимов шлифования. В процессе шлифования используют шлифовальный круг, состоящий из зерен сверхтвердого материала и связки, износ которой на участках, расположенных перед зернами сверхтвердого материала, превышает износ этих зерен и вызывает потерю их устойчивости, а износ шлифовального круга из-за потери устойчивости зерен преобладает над износом шлифовального круга из-за разрушения зерен. Технический результат выражается в повышении эффективности процесса шлифования. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области шлифования различных материалов шлифовальными кругами из сверхтвердых абразивов и предназначено для конструирования оптимальной структуры шлифовальных кругов, а также выбора оптимальных режимов шлифования, обеспечивающих восстановление режущей способности шлифовальных кругов в процессе шлифования.

Известен способ восстановления режущей способности шлифовального круга в процессе шлифования, при котором процесс шлифования ведут в условиях, обеспечивающих самозатачивание круга в результате износа связки и разрушение абразивных зерен [1]. В указанном способе рассмотрены случаи износа связки, располагаемой с четырех сторон относительно зерна, а в качестве скорости износа связки принята средняя из четырех измерений: скорость износа связки перед зерном, сзади зерна и по бокам его, этим самым объединяют факторы, оказывающие различное воздействие на устойчивость зерна в связке. В указанной работе скорость абразивного износа определяется скоростью износа связки и не рассмотрены случаи оптимизации характеристик составляющих круга (связки абразивного зерна) для обеспечения оптимального восстановления режущей способности круга в процессе шлифования и тем самым повышения эффективности процесса шлифования кругами из сверхтвердых материалов.

Технический результат предлагаемого изобретения проявляется в повышении эффективности шлифования кругами из сверхтвердых материалов с обеспечением восстановления режущей способности круга в процессе шлифования.

Указанный технический результат достигнут благодаря тому, что в способе восстановления режущей способности шлифовального круга в процессе шлифования, при котором шлифовальный круг вводят в контакт с деталью и процесс ведут при условиях, обеспечивающих самозатачивание круга в результате износа связки и разрушения абразивных зерен, используют шлифовальный круг, состоящий из зерен сверхтвердого материала и связки, износ которой на участках, расположенных перед абразивными зернами, превышает износ этих зерен и вызывает потерю их устойчивости, а износ шлифовального круга из-за потери устойчивости зерен преобладает над износом шлифовального круга из-за разрушения абразивных зерен.

Следует подчеркнуть, что износ шлифовального круга, вызываемый разрушением алмазных зерен, сопровождается повышением удельного расхода алмазного зерна, что не только снижает эффективность шлифования, но и удорожает его. Поэтому представляется наиболее актуальным восстановление режущей способности круга с обеспечением преобладания износа круга именно из-за потери устойчивости зерен, что в свою очередь обеспечено преобладающим износом связки, расположенной перед алмазными зернами.

Для того, чтобы средняя скорость износа связки перед зернами относительно постоянной базы превосходила среднюю скорость износа зерен абразива относительно постоянной базы необходимо подобрать определенные параметры связки (состав, твердость, прочность, износостойкость) и прочность абразивных зерен. При этом минимальный удельный расход алмазов в шлифовальном круге будет обеспечиваться в случае, если износ в результате потери устойчивости зерен из-за износа связки перед зернами преобладает над износом круга в результате разрушения зерен. При других условиях износа удельный расход алмазов будет выше. Так, например, если прочность алмаза низкая, то он будет разрушаться путем раскалывания, а не из-за потери устойчивости, если прочность алмаза высокая, то зерна будут изнашиваться с образованием больших площадок износа и последующим разрушением связки. В обоих случаях удельный расход алмазов больше, чем в случае преобладающего износа круга в результате потери устойчивости зерен из-за износа связки перед зернами.

На фиг. 1 приведен схематично изображенный участок поверхности абразивного слоя шлифовального круга в процессе шлифования:
а) абразивное зерно 1 не участвует в шлифовании, покрыто связкой 2;
б) абразивное зерно 1 вскрыто и активно участвует в шлифовании, при этом
V_зн. – скорость износа абразивного зерна, V_cв.– скорость износа связки, V_св.>V_зн.;
в) связка перед зерном изношена, и зерно при контакте с деталью 3 выворачивается из нее, т.е. потеряло устойчивость.

На фиг.2 приведена схема измерения скорости износа связки перед зерном 1 и скорости износа зерна абразива относительно постоянной базы.

Среднюю скорость износа связки перед зернами определили по формуле

где – время между измерениями.

H₁, Н₂ – величины выступания связки перед зерном над постоянной базой.

Среднюю скорость износа зерна абразива определили по формуле

где – время между измерениями,
h₁, h₂– величины выступания зерна абразива над постоянной базой.

H₁, H₂, h₁, h₂ определили по методике [2], предполагающей определение данных величины по разнице показаний индикатора при фокусировании микропорошка на вершину зерна или на связку перед зерном и дно лунки 4. Дно лунки 4 служит постоянной базой для измерений.

Шлифование с обеспечением восстановления режущей способности шлифовального круга осуществляли следующим образом: назначили режим шлифования поверхности детали. Изготовили шлифовальный круг необходимой структуры: состав связующего, твердость, износостойкость, прочность связки, прочность абразивных зерен, концентрацию выбирали такими, чтобы скорость износа связующего перед зернами под воздействием стружки была больше скорости износа зерен абразива, а износ шлифовального круга в результате потери устойчивости зерен из-за износа связки перед зернами преобладал над износом круга в результате разрушения зерен.

Пример 1. Для заточки деталей из стали 35ХГСА (HRC=50) с поперечным сечением 186 мм алмазными кругами типа 12А2-45^o 1255532 В1-01 90/75, 100% с алмазными порошками марок АС4, АС6, АС8 на универсально-заточном станке мод. В3-318 Е назначили режим: скорость круга V_кр.=26 м/с; поперечная подача S_пoп. ⁼0,05мм/дв. xoд; продольная подача S_прод.=2000 мм/мин. Для проверки правильности выбора структуры круга были проведены испытания кругов. За одно испытание снималось 30 г твердого сплава. Для объяснения полученных результатов провели эксперименты по сопоставлению размеров разрушенных частиц алмазов в стружке, срезаемой алмазными шлифовальными кругами с различной средней радиальной скоростью износа связующего перед зернами. Измерение размеров частиц алмазов осуществляли с помощью лазерного дифракционного микроанализатора “Анализеттс 22” фирмы “Fritsch” (Германия) с диапазоном измерений 0,16-600 мкм, предварительно выделив частички алмазов из стружки химическим способом. Микроанализатор измерял площадь проекции каждой стружки и рассчитывал диаметр окружности, эквивалентной площади d. Размер стружки оценивали средним значением распределения d. Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы, средняя радиальная скорость износа связки перед зернами под воздействием стружки больше средней радиальной скорости износа зерен абразива. При использовании алмазных зерен марки АС4 (по прототипу), обладающих низкой прочностью, износ идет в основном в результате разрушения зерен, о чем свидетельствует маленький размер частиц алмаза в стружке. При использовании алмазных зерен марки АС8 (по прототипу), обладающих высокой прочностью, износ идет в основном в результате разрушения связки, о чем свидетельствует большой средний размер частиц алмаза в стружке. При использовании алмазных зерен марки АС6 (по предлагаемому способу) износ шлифовального круга происходит в основном не путем разрушения зерен и связки, а путем потери устойчивости изношенных зерен из-за износа связки перед зернами, о чем свидетельствует промежуточный размер частиц алмаза в стружке и минимальный удельный расход алмазов.

Список литературы

Формула изобретения

Способ восстановления режущей способности шлифовального круга, при котором в процессе шлифования круг вводят в контакт с деталью, при этом используют шлифовальный круг с зернами сверхтвердого материала и связкой, а процесс шлифования ведут в условиях, обеспечивающих износ шлифовального круга при его самозатачивании в результате износа связки и разрушения зерен сверхтвердого материала, отличающийся тем, что износ связки шлифовального круга обеспечивают в условиях превышения износа связки на участках перед зернами сверхтвердого материала над износом этих зерен и потери их устойчивости, при этом износ шлифовального круга из-за потери устойчивости зерен задают большим износа шлифовального круга из-за разрушения зерен.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.04.2003

Номер и год публикации бюллетеня: 18-2004

Извещение опубликовано: 27.06.2004