close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2851

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2851
(13)
C1
6
(51) B 24B 1/00,
(12)
B 24B 7/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ С ОДНОВРЕМЕННЫМ УПРОЧНЕНИЕМ
ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ
(21) Номер заявки: 961108
(22) 1996.12.05
(46) 1999.06.30
(71) Заявитель: Белорусский аграрный технический
университет (BY)
(72) Авторы: Ящерицын П.И., Ефремов В.Д.,
Сидоренко М.И., Ракомсин А.П. (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский
аграрный
технический университет (BY)
(57)
Способ шлифования с одновременным упрочнением обрабатываемой поверхности, преимущественно плоских заготовок, при котором заготовке сообщают продольное перемещение относительно вращающегося абразивного круга с переменной скоростью и поперечную подачу, отличающийся тем, что продольное перемещение заготовки на участке врезания производят со скоростью 0,1...0,25 м/мин, а на участке выхода из зоны
обработки со скоростью 0,3...0,5 м/мин.
(56)
1. SU 916247, МПК В 24В 1/00, 1982.
2. SU 72222, МПК В 24В, 1950.
3. Ящерицын П. В. и др. Образование рабочих кромок упрочняющим шлифованием. - Мн.: БелНИИНТИ,
1989. - С. 27 - 28.
4. SU 1481036, МПК В 24В 1/00, 1989.
Фиг. 1
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к абразивной обработке, преимущественно закаливаемых марок сталей.
Известны способы шлифования, в которых выделяющееся при обработке тепло используется для осуществления одновременно термических операций, например, поверхностной закалки [1], отпуска [2]. С этой
целью для повышения необходимого эффекта используются различные средства, например, дополнитель1
BY 2851 C1
ный нагрев режущей части инструмента [2], засаливание и притупление круга перед обработкой [1] в сочетании с определенными режимами шлифования.
В качестве прототипа может быть принят способ упрочняющего шлифования клиновидных заготовок,
описанный в работе [3], где с целью формирования микроструктуры в материале, путем создания условий
теплоотвода используют опорное тело с чередующимися пазами и выступами [4]. Однако, указанные меры
не всегда обеспечивают требуемое качество упрочненного слоя, т.е. степень и глубину закалки. Это прежде
всего относится к наличию "краевых эффектов", которые имеют место при обработке. Проявление этих эффектов нежелательно в условиях упрочняющего шлифования, когда равномерность нагрева по длине обработки является гарантией получения равномерной степени и глубины закалки.
Указанные недостатки имеют место преимущественно на участках врезания и выхода шлифовального
круга из обработки.
Физическая сущность этого явления заключается в том, что при механической обработке сталей, а также
медленном перемещении заготовки под шлифовальным кругом, впереди режущего инструмента, например,
шлифовального круга, движется опережающая тепловая волна. С приближением источника тепла и тепловой
волны к краю заготовки (в конце рабочего хода) температура на этом, постепенно сокращающемся участке,
повышается. Это связано с тем, что на границе двух сред, из которых воздух обладает более низкой теплопроводностью, опережающая тепловая волна теряет скорость и, следовательно, не может выйти в воздух с
той же скоростью, с которой она перемещалась по обрабатываемой заготовке. В результате тепло концентрируется вдоль её границы, прогревая более глубокие слои металла. При этом изменяется глубина общего
прижега и упрочненного слоя.
В начальный момент обработки, или в момент врезания круга, заготовка находится в относительно "холодном" состоянии и в этом случае интенсивные тепловые потоки отсутствуют. По мере достижения величины снимаемого припуска усиливается прогревание металла под кругом и происходит образование такой
тепловой волны, которая, с учетом режимов упрочняющего шлифования, оказывается достаточной для осуществления структурных изменений на требуемой глубине обрабатываемой заготовки. Но это изменение, с
учетом установленной продольной подачи, произойдет уже на некотором расстоянии от края заготовки (или
места врезания круга) в результате на данном участке может отсутствовать упрочнение или оказаться неравномерным его распределение как по поверхности, так и по глубине.
Решаемой задачей изобретения является обеспечение равномерноñти степени и глубины упрочнения.
Указанная задача достигается тем, что шлифование с одновременным упрочнением обрабатываемой поверхности, преимущественно плоских заготовок, при котором заготовке сообщают продольное перемещение
относительно вращающегося абразивного круга с переменной скоростью и поперечную подачу, отличающийся тем, что продольное перемещение заготовки на участке врезания происходят со скоростью 0,1...0,25
м/мин, а на участке выхода из зоны обработки со скоростью 0,3...0,5 м/мин.
Расчеты показывают, что концентрация тепла на режимах упрочняющего шлифования в 1,3...1,8 раза
выше, по отношению к температуре шлифования, выполняемой на традиционных режимах, с использованием переменной скорости обеспечивает равномерность и глубину проникновения критических температур закалки обрабатываемой марки стали.
Пределы переменной скорости перемещения детали обеспечивают как упрочняющий эффект (т.е. создание критических температур закалки и времени выдержки) так и возможность исключения "краевых эффектов". Нижний предел скорости на участке врезания - 0,1...0,25 м/мин ограничивает диапазон режима упрочнения и на начальном этапе способствует усилению теплообразования и удлинения времени действия
теплового источника, что повышает возможность прогрева и достижения критических температур.
Верхний предел ограничивает теплообразование на начальном участке, обеспечивающем прогрев участка
врезания, ввиду малого времени действия температур.
Такие же соображения по ограничению диапазона режима упрочнения имеют место на участке выхода круга из обработки, но только в обратной последовательности. Верхний предел обеспечивает ускоренный выход
круга и при этом температура не успевает распространиться вглубь вдоль граничной поверхности, а нижний обеспечивает требуемую степень и глубину упрочнения. Длины участков врезания и выхода круга из обработки
находятся в пределах 6...10 мм и уточняются экспериментально.
На фиг. 1 представлена характерная схема распространения тепловых потоков при упрочняющем шлифовании с постоянной продольной подачей (известный способ), где lo - общая длина заготовки, l1 - участок врезания, l - установившаяся длина обработки, l2 - участок выхода круга из обработки, h1 и h2 - глубина общего
прижега на участках врезания и выхода круга из обработки, соответственно, h - глубина упрочненной зоны
при установившейся обработке.
На фиг. 2 - то же с переменной продольной подачей (предложенный способ).
Обработка ведется следующим образом: с помощью гидропривода устанавливался режим упрочняющей
обработки (глубина резания 0,6 мм и скорость перемещения стола - 0,2 м/мин). После прохождения участка
l1 скорость стола доводят до 0,3 м/мин и обрабатывают деталь на длине участка lo, затем устанавливают ско2
BY 2851 C1
рость стола для обработки участка выхода круга из обработки в пределах 0,4 м/мин и завершают упрочняющий проход. После упрочняющего прохода осуществляют выхаживание на режимах традиционного шлифования.
Предлагаемый способ был опробирован в лабораторных условиях. Обработке подвергались образцы из
незакаленной стали У8А размером 50 ∗ 25 ∗ 4 мм на режимах предлагаемого и известного способов. Эксперименты проводились на модернизированном заточном станке мод. 3Е642Е по схеме плоского врезного
торцового шлифования кругом ЧК 150 ∗ 15 ∗ 32, характеристикой 24А 40СМ1К56Б со скоростью резания 18
м/с и поперечной подачей 0,6 мм. Скорость перемещения стола установившейся обработки принята равной
0,3 м/мин; на участке врезания - 0,2 м/мин, на участке выхода из зоны обработки - 0,4 м/мин. Перед обработкой с переменной скоростью стола были тщательно выверены положения рукоятки гидрораспределителя для
указанных скоростей (0,2; 0,3; 0,4 м/мин) и отмечены на его шкале. Включением привода главного движения
и хода стола, обеспечили пробное касание детали и остановку стола. По лимбу поперечной подачи обеспечили подачу стола на глубину 0,6 мм и включили ход стола со скоростью 0,2 м/мин. После прохождения
участка врезания l1 рукоятку гидрораспределителя установили в положение 0,3 м/мин и вели обработку участка l, затем рукоятку установили в положение vg = 0,4 м/мин и завершили обработку участка l2. Обработка
велась без СОЖ. Включив быстрый ход стола осуществили выхаживание упрочненной поверхности с обильной подачей СОЖ. После остановки стола, выключения вращения круга и съема обрабатываемой заготовки,
осуществили замеры твердости и глубины упрочнения обратив особое внимание на изменение этих параметров на участках врезания и выхода круга из обработки. При необходимости вводилась корректировка на режимы обработки, как по величине поперечной подачи, так и по длине участков обработки. Упрочняющее
шлифование по известному способу выполняли на режимах установившейся обработки без изменения режима по участкам.
Результаты лабораторных исследований предлагаемого и известного способов приведены в таблице.
Из анализа данных таблицы видно, что применение постоянной скорости продольной подачи на всей
длине обработки (как в известном способе) перепад глубины общего прижега и упрочненной зоны в местах
выхода режущего инструмента, по отношению к соответствующему перепаду глубины при врезании в 5 - 10
раз больше, в то время как эти перепады на режимах предложенного способа незначительны и не превышали
7 % от средней глубины упрочненного слоя.
Предложенный способ шлифования стальных деталей позволяет стабильно обеспечивать необходимую
глубину и твердость на всей длине обработки. Особенно это важно для таких деталей, у которых при обычных методах термической обработки не могут быть обеспечены жесткие требования по глубине упрочненного слоя. Способ может найти широкое применение в различных отраслях промышленности.
Фиг. 2
3
BY 2851 C1
Таблица
Результаты экспериментального исследования по предлагаемому и известному способам шлифования
Вид шлифования
Предлагае
мый способ
Известный
способ
Скорость перемещения
детали по
участкам,
мм/с
l1
l
l2
5
8
15
12 20 40
7
15 30
5
10 15
15 30 40
3
5
8
8
20
15
10
30
5
8
20
15
10
30
5
8
20
15
10
30
5
Глубина
шлифования,
t мм
Общая глубина
прижога по
участкам, мм
Глубина
упрочненного
слоя по участкам, мм
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
l1
8,2
4,0
6,2
8,2
3,5
11,5
l
8,3
4,9
6,5
7,8
3,2
12,1
l2
8,7
5,0
6,2
7,5
3,3
12,4
l1
1,4
0,9
1,1
1,3
0,68
2,0
l
1,6
1,0
1,2
1,4
0,7
2,2
l2
1,8
1,2
1,1
1,3
0,7
2,1
l1
58 - 60
56 - 54
57 - 59
59 - 60
53 - 58
51 - 56
l
58 - 61
57 - 58
58 - 59
59 - 61
55 - 57
58 - 58
l2
58 - 60
56 - 59
57 - 58
58 - 60
59 - 60
57 - 58
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
3,3
0,8
3,0
4,7
0,1
5,2
8,4
5,0
6,3
7,5
3,1
11,8
10,2
7,8
8,9
10,3
4,7
15,6
0,6
0,2
0,5
0,15
1,3
0,9
1,2
1,3
0,6
2,3
1,8
1,4
1,7
2,0
1,7
2,9
56
28
48
52
30
47
55
57
59
58
53
54
56
58
57
50
50
54
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
4
Твердость по участкам,
HRC
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
128 Кб
Теги
by2851, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа