Модель поведения детали в зоне шлифования

Модель поведения детали в зоне шлифования

В статье экспериментально показана неравномерность распределения некруглости по длине детали при силовой неуравновешенности. На основании проведенных исследований установлены особенности влияния моментной и силовой неуравновешенности на процесс обработки.

Аннотация статьи
некруглость
силовая неуравновешенность
колебания
моментная неуравновешенность
шпиндель
Ключевые слова

Одним из факторов, влияющих на равновесие круга, является неправильность его геометрической формы. На дисбаланс более всего влияет эксцентриситет наружной поверхности относительно отверстия и непараллельность торцов круга, /поэтому погрешности формы кругов ограничены ГОСТом 4785–64. По ГОСТу 4785–64 предусмотрен выпуск абразивных инструментов классов А и Б. Инструменты класса А отличаются высокой точностью формы, минимальными дисбалансом и неравномерностью по твердости и предназначены для прецизионного шлифования [1].

Под уравновешенностью абразивного круга понимается симметричность его объема относительно оси вращения и равномерность плотности в различных участках круга. Моментной неуравновешенностью называют неуравновешенность круга, при которой ось круга и его главная центральная ось инерции пересекаются в центре масс круга.

При проведении исследований использовался высокопроизводительный бесцентровошлифовальный станок 3М184. Использовались наборные круги: шлифовальный ПП 500´150´305 25А 40 СТ1 (WA F46 O) – 2 шт., (ПП) 500´200´305 14А F 60 Р (25 CТ) R – 1 шт., и ведущий ПП 400´150´225 14А 16 СТ В – 1 шт. и ПП 400х200х225 14А 16 СТ В–2 шт. Скорость резания составляла 35 м/сек, скорость ведущего круга – 50 м/сек. Шлифование проводилось на наладке, при которой не соблюдалась кратность частоты вращения детали и возмущающей силы, так как в противном случае возникает некруглость величиной, значительно превышающей требования на изготовление деталей подобного вида. Обрабатывались предварительно шлифованные поршневые пальцы диаметром 41,5 мм, длиной 110 мм из материала 12ХНЗА твердости HRC 58÷62. Съем на диаметр составлял 0,1 мм [2].

На рисунке 1 (схемы 1 и 2) показаны возможные виды колебаний шлифовального шпинделя соответственно при силовой и моментной неуравновешенностях.

Рис. 1. Виды колебаний шлифовального шпинделя при силовой и моментной неуравновешенностях

При рассмотрении процесса шлифования по таким схемам при силовой неуравновешенности некруглость должна располагаться равномерно по длине детали, а при моментной во время прохождения деталью зоны резания некруглость до середины шлифовального круга должна быть больше с заднего торца детали, а после середины с переднего. Так как окончательное формирование детали происходит в конце зоны резания, то естественно считать, что преобладание получит некруглость переднего торца детали.

Эксперименты показали неравномерность распределения некруглости по длине детали и при силовой неуравновешенности. Это явление можно объяснить, если предположить, что деталь в процессе обработки вследствие упругого взаимодействия со шлифовальным кругом из-за пропорциональности силы резания съему металла может иметь колебания различных видов на рисунке 2 (схемы 3 и 4).

Рис. 2. Колебания детали в процессе обработки

При подобных колебаниях детали изменяется давление в контакт ее с ведущим кругом, что возможно и является одной из причин изменения скорости вращения детали как в течение одного оборота, так и от оборота к обороту. При моментальной неуравновешенности результирующая нестационарной части илы резания в результате неравномерного съема материала по длине детали приложена не по центру тяжести детали, следовательно, здесь возможны угловые колебания детали, хотя и при силовой неуравновешенности вероятно возникновение этого вида колебаний, например, из-за неравномерности распределения режущих свойств по образующей круга или моментной неуравновешенности самой детали. Кроме того, ухудшение негруглости на заднем торце детали может возникнуть из-за колебаний детали на выходе ее из зоны резания, как показано на рисунке 3 (схемы 5 и 6) соответственно, если деталь свободно входить в транспортное устройство и зажимается им.

Рис. 3. Колебания детали на выходе ее из зоны резания

Подобные явления на входе детали в зону резания не скажутся на конечной ее форме из-за исправления в процессе съема металла.

Предложенная модель поведения деталей в зоне обработки вследствие воздействия неуравновешенного шлифовального круга позволила пояснить причины следующих явлений:

  1. Меньший уровень некруглости в среднем сечении из-за наличия углового вида колебаний детали;
  2. Одинаковость формообразования у заднего торца деталей для моментной и силовой неуравновешенностей;
  3. Большую некруглость переднего торца детали при моментной неуравновешенности в силу специфики процесса прохождения детали из-за угловых колебаний шлифовального круга.

Возрастание шероховатости и волнистости при вынужденных колебаниях шлифовального круга может быть объяснено увеличением дисперсии распределения зерен на круге или на основании других явлений [3].

Текст статьи
  1. Мрочек Ж.А. Процессы шлифования в машиностроении: учебное пособие / Ж.А. Мрочек, М.Г. Киселев, Л.М. Кожуро. – Москва: ИНФРА-М, 2014. – 358 с.
  2. Материаловедение: учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; под ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 7-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 648 с.
  3. Филимонов Л.Н. Стойкость шлифовальных кругов: изд.3-е перераб и дополн. под ред. к.т.н., проф. М.И. Муцянко. – Ленинград: «Машиностроение», 1985. – 105 с.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 17 октября по 31 октября
Сегодня — последний день приема статей
Препринт статьи — после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии
04 ноября
Загрузка в elibrary
04 ноября
Рассылка печатных экземпляров
06 ноября