Вплив абразивного інструменту і режимів різання при тонкому шліфуванні зносостійких нікелевих композитів на параметри шорсткості поверхонь тертя поліграфічних машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

вплив абразивного ІНСТРУМЕНТУ і режимів різання при тонкому шліфуванні зносостійких нікелевих композитів на ПАРАМЕТРи шорсткості поверхонь тертя поліграфічних машин

А.П. Гавриш, Т.А. Роїк, П.О. Киричок, Р.А. Хохлова

Національний технічний університет України «КПІ», Київ, Україна

Annotation

Background. The technological process of the thin abrasive grinding parts from wear resistance composite materials, which were synthesizer on the base using of utilized and regenerated wastes production with nickel alloys XH55BMTKЮ, XH50BTФKЮ, ЭП975 with additions hard lubricant CaF₂ has been researched.

Objective. The purpose of work is the experimental researches process of the thin abrasive grinding of friction parts from new composite materials on the base of nickel and determination influence on the parameters surface roughness of the type abrasive instrument, his granularity and parameters cutting.

Methods. Surface treatment of printing machines parts made from wear-resistant composites on the base of nickel thin grinding on the plain-grinding, round-external-finishing and internal-grinding machines of grinding instruments from chromium electrocorundum (33A) with granularity 14-28 µm on the glyphtal bond and employment of the thin parameters cutting.

Results. It was show, that on the parameters of suffice roughness machining Ra essentially influence granularity, material of the bond abrasive instrument and parameters of thin abrasive grinding. The best factors at parameters Ra, with satisfy the high requirements at work surfaces of friction parts for printing machines assure the grinding discs chromium electrocorundum 33A granularity 14-28 µm on the glyphtal bond and thin grinding parameters. It was shown advantage machining the surfaces of grinding discs with chromium electrocorundum.

Conclusions. Also it was demonstrated, that the formation of high quality parameters of working surface of details, wich were made new composite on the base of nickel essentially be dependent on type of the abrasive instrument, parameters cutting composites and material bond. The recommendation for the production were developed.

Keywords: new composite materials, nickel alloys wastes, tool, friction parts, suffice roughness, thin abrasive grinding, parameters cutting.

Анотація

А.П. Гавриш, Т.А. Роїк, П.О. Киричок, Р.А. Хохлова

вплив абразивного ІНСТРУМЕНТУ і режимів різання при тонкому шліфуванні зносостійких нікелевих композитів на ПАРАМЕТРи шорсткості поверхонь тертя поліграфічних машин

Проблематика. Дослідження технологічного процесу тонкого абразивного шліфування деталей зі зносостійких композиційних матеріалів, синтезованих на основі використання утилізованих і регенерованих відходів виробництва з нікелевих сплавів XH55BMTKЮ, XH50BTФKЮ, ЭП975 з домішками твердого мастила CaF₂.

Мета дослідження. Експериментальне дослідження процесів тонкого абразивного шліфування деталей тертя з нових композиційних матеріалів на основі нікелю та встановлення впливу на параметри шорсткості поверхні деталі типу абразивного інструменту, його зернистості та режимів різання.

Методика реалізації. Обробка поверхонь деталей тертя поліграфічних машин зі зносостійких композитів на основі нікелю тонким шліфуванням на плоскошліфувальних, кругло і внутрішньо шліфувальних верстатах шліфувальними інструментами з електрокорунду хромчастого (33А) зернистістю 14-28 мкм на гліфталевій зв'язці та застосуванням тонких режимів різання.

Результати дослідження. Доведено, що на параметри шорсткості поверхні оброблення R_a суттєво впливають зернистість, матеріал зв'язки абразивного кругу та режими тонкого абразивного шліфування. Найкращі показники параметру R_a, які задовольняють високі вимоги до робочих поверхонь деталей тертя поліграфічних машин, забезпечують шліфувальні круги з електрокорунду хромчастого 33А зернистістю 14-28 мкм на гліфталевій зв'язці та тонкі режими різання. Показано переваги обробки поверхонь кругами з електрокорунду хромчастого.

Висновки. Доведено, що на формування високої якості поверхонь деталей, які виготовлені з нових композиційних матеріалів на основі нікелю, суттєво залежить від типу абразивного інструменту, режимів різання композитів та матеріалу зв'язки. Розроблено рекомендації для виробництва.

Ключові слова: нові композиційні матеріали, відходи нікелевих сплавів, інструмент, деталі тертя, шорсткість поверхні, тонке абразивне шліфування, режими різання.

Аннотация

А.П. Гавриш, Т.А. Роик, П.А. Киричок, Р.А. Хохлова

ВЛИЯНИЕ Абразивного инструмента и режимов резания при тонком шлифовании износостойких никелевых композитов на параметры шероховатости поверхностей трения полиграфических МАШИН

Проблематика. Исследование технологического процесса тонкого абразивного шлифования деталей из износостойких композиционных материалов, синтезированных на основе использования утилизированных и регенерированных отходов производства из никелевых сплавов XH55BMTKЮ, XH50BTФKЮ, ЭП975 с добавками твердой смазки CaF₂.

Цель исследования. Экспериментальное исследование процессов тонкого абразивного шлифования деталей трения из новых композиционных материалов на основе никеля и определения влияния на параметры шероховатости поверхности детали типа абразивного инструмента, его зернистости и режимов резания.

Методика реализации. Обработка поверхностей деталей трения полиграфических машин из износостойких композитов на основе никеля тонким шлифованием на плоскошлифовальных, кругло и внутренне шлифовальных станках шлифовальными инструментами из электрокорунда хромчастого (33А) зернистостью 14-28 мкм на глифталевой связке и применением тонких режимов резания.

Результаты исследования. Доказано, что на параметры шероховатости поверхности обработки R_a существенно влияют зернистость, материал связи абразивного круга и режимы тонкого абразивного шлифования. Наилучшие показатели параметра R_a, которые удовлетворяют высокие требования к рабочим поверхностям деталей трения полиграфических машин, обеспечивают шлифовальные круги из электрокорунда хромчастого 33А зернистостью 14-28 мкм на глифталевой связке и тонкие режимы резания. Показаны преимущества обработки поверхностей кругами из электрокорунда хромчастого.

Выводы. Доказано, что на формирование высокого качества поверхностей деталей, которые изготовлены из новых композиционных материалов на основе никеля, существенно зависит от типа абразивного инструмента, режимов резания композитов и материала связи. Разработаны рекомендации для производства.

Ключевые слова: новые композиционные материалы, отходы никелевых сплавов, инструмент, детали трения, шероховатость поверхности, тонкое абразивное шлифование, режимы резания.

Однією з найважливіших проблем при створенні новітніх зразків сучасної техніки для поліграфічних комплексів є забезпечення високих параметрів надійності, довговічності, зносостійкості та ремонтоздатості. Особливо гостро це питання постає у випадках, коли деталі, вузли, механізми та вцілому виробниче обладнання працює при жорстких режимах експлуатації: температурні навантаження у межах 850-900°С, питомі тиск на деталі дл 7-8 МПа, агресивне оточуюче середовище (кисень повітря, виробничий пил з абразивною властивістю випаровування лаків та інших технологічних середовищ, тощо).

В цих умовах забезпечити конкурентоспроможність нової техніки, зробити так, щоб нові поліграфічні комплекси були спроможні задовольняти безперервно зростаючі потреби споживачів і, особливо, характеристики довговічності та зносостійкості, можливо за допомогою створення нових конструкційних матеріалів та широкого їх застосування при виготовленні деталей і, в першу чергу, деталей тертя, які здебільшого не спроможні забезпечити безвідмовну довгострокову роботу техніки за умов дії жорстких умов експлуатації. Деталі тертя при цьому швидко виходять з ладу, збільшується кількість простоїв складного обладнання, суттєво зростають витрати на текучі ремонти.

В останні роки вченими-металознавцями було створено нові високозносостійкі композиткі сплави, які синтезовані на основі використання утилізованих та регенерованих промислових відходів виробництва деталей з нікелевих матеріалів типу XH55BMTKЮ, XH50BTФKЮ, ЭП929, ЭП975 та інші в електротехнічній, електронній, радіотехнічній та аерокосмічній галузях промисловості, що є цінною та дешевою сировиною і які, на жаль, навіть на сьогодення, здебільшого вивозяться у відвали і не використовуються у повторному циклі виробництва [1-7]. У складі цих відходів є гостродефіцитні для промисловості України матеріали, такі як вольфрам, ванадій, молібден, нікель, ніобій, титан, кобальт, іридій та інші. Створені нові композиційні матеріали пройшли всебічну перевірку, захищені патентами України і набули широкого розповсюдження при виготовленні деталей тертя (підшипники ковзання, циліндричні втулки пальців захоплювачів автооператорів, роликів конвеєрних систем, підтримувані контакту вальних пристроїв вузлів переадресації готової продукції) поліграфічних комплексів КВА Rapida-6+L-NN-L (шестикольоровий з двома лакувальними сеціями) фірми Kochig+Baner AG (ФРН), КВА Rapida 75-4 (ФРН), п'ятикольорових пристроях Oce Arizona 6160-XTS Cannon (США), ножових різальних машин типу Wohlenberg Trim-tec 560 (ФРН), висікального обладнання для паперу та картону Drossertst-6 BO Mistral (ФРН) та інше.

Відомо, що зносостійкість деталей, як одна із головних характеристик надійності обладнання суттєво залежить від шорсткості поверхонь тертя деталей при їх взаємодії у складі машин і механізмів [7-14]. Параметри шорсткості поверхонь формуються на технологічних операціях їх фінішної абразивної обробки [7, 15-22]. Нажаль, на сьогодення розгалужених досліджень технологічних процесів тонкого фінішного абразивного оброблення високолегованих зносостійких композитів на основі нікелю не проведено.

Усе це вимагає від науковців і практиків всебічно дослідити процеси тонкого абразивного шліфування підшипників ковзання з нових композиційних матеріалів на основі використання відходів нікелевих сплавів та на цій основі створити типові технологічні процеси для галузі поліграфічного машинобудування, що ілюструє актуальність обраної теми досліджень.

Постановка задачі

Метою даної роботи було дослідження параметрів шорст кості поверхонь при тонкому абразивному шліфуванні нових композитних підшипників на основі відходів нікелевих сплавів XH55BMTKЮ, XH50BTФKЮ та ЭП975 та інші з домішками твердого мастила (фториду кальцію CaF₂) та встановлення впливу зернистості шліфувального кругу, матеріалу зерна абразиву, типу зв'язки інструменту і основних режимів різання на якісні показники поверхонь оброблення підшипників ковзання. Фізико-механічні та антифрикційні властивості нікелевих композитів, що синтезовані на основі використання відходів високолегованих нікелевих сплавів наведені у табл. 1.

Таблиця 1. Фізико-механічні та антифрикційні властивості композитів на основі нікелю

Властивості композита	На основі сплавів нікелю
	XH55BMTKЮ	XH50BTФKЮ	ЭП975
Межа міцності на розтяг, МПа	670	660	640
Твердість НВ, МПа	850	860	830
Ударна в'язкість, кДж/м2	815	820	850
Коефіцієнт тертя при 5 МПа	0,27*	0,29**	0,31**
Інтенсивність зношування при 5 МПа	72*	70*	65*
Гранична температура, °С	880	890	850
Граничне навантаження, МПа	8,5	8,6	8,2
Початкова магнітна проникність µ0, Гс/Е	10000	9000	11000
Максимальна магнітна проникність µмакс, Гс/Е	50000	55000	58000
Коерцитивна сила, А/м	0,0050	0,0055	0,0060
Питомий електричний опір, Ом·мм2/м	0,70	0,72	0,71

Примітки. * - випробовування при 100°С; ** - випробовування при 250°С; змащування індустріальним мастилом «І-20» в парі з контртілом зі сталі 45 (45-48HRC).

Матеріали і результати досліджень

Експериментальні дослідження з означеної науково-технічної задачі виконувались згідно з методикою, наведеною у роботах [7, 15, 23]. Проте шліфування нікелевих композитів має ряд особливостей, які автори статті врахували при напрацюваннях по вивченню технологічних процесів тонкого абразивного шліфування нікелевих композитів XH55BMTKЮ, XH50BTФKЮ та ЭП975.

По-перше, ці композиційні матеріали (за своїми характеристиками) відносяться до класу магнітно-м'яких сплавів, тобто вони здатні до перемагнічування при дії слабких магнітних полів і, таким чином, є високо структурно чутливими. Як слідує з досліджень по надтонкій обробці магнітних матеріалів [23-25], тонке шліфування деталей з них слід виконувати застосовуючи абразивні круги з карбіду кремнію зеленого (63 С) зернистістю М14-М28 на еластичних гліфталевих зв'язках Гл. Це дозволяє раціонально збалансувати силове і температурне поля, які виникають на лезі абразивного зерна інструменту при зрізанні надтонких стружок з перерізом а_z. Завдяки найбільшій гостроті ріжучих зерен карбіду кремнію зеленого у порівнянні з іншими абразивами, наприклад, електрокорундом білим 32А чи моно корундом 43А (мінімальні значення кута різання і радіуса при вершині зерна) вдається суттєво знизити складові сили різання і рівень миттєвих константних температур шліфування і, таким чином, досягти мінімальних значень параметру шорсткості поверхні R_a та спотворень поверхневого шару поверхонь оброблення деталей з структурно чутливих магнітно-м'яких сплавів, зокрема, пермалоєвого ласу 79НМ, 80НХС, 81НМТ, Mu-metal, Supermaloy, Sinko системи «нікель-залізо-хром-молібден-ірідій».

Проте, ці закономірності (при обробці легованих вольфрамом, титаном, ванадієм, ніобієм та іридієм нікелевих композитів [5, 6]) не підтверджуються. На перший план виходять фактори тертя та адгезії в зоні зрізання стружок різних по своїй фізичній суті матеріалів - високолегованого композиту на основі нікелю і матеріалу, з якого виготовлені абразивні зерна шліфувального кругу.

Попередніми дослідженнями авторів статті [26, 27] було доведено, що мінімальне тертя і адгезію при абразивній обробці композитів на основі нікелю забезпечують шліфувальні круги з електрокорунду хром частого (33А) з вмістом у складі абразиву 1,8-2,0% оксиду хрому CrO. Ця обставина є вирішальною при виборі інструменту для оброблення, бо внаслідок мінімальної адгезії частки мікростружок не налипають на ріжучу кромку абразивного зерна, не збільшують кута при вершині зерна та радіусу його заокруглення і, таким чином, сприяють збереженню необхідної гостроти абразивного зерна. Отже вдається суттєво подовжити гостроту ріжучого інструменту і, як результат, отримати найкращі параметри якості поверхні оброблення композитної сталі.

У зв'язку з цим всі дослідження технологічного процесу тонкого абразивного шліфування композитів на основі нікелю здійснювались із застосуванням шліфувальних кругів з електрокорунду хром частого 33А.

По-другу, в наслідок того, що нікелеві композити належать до класу структурно-чутливих магнітно-м'яких матеріалів, для яких характерним є стан, коли під дією навіть незначних навантажень відбуваються структурні руйнації у поверхневих шарах деталі оброблення, було визнано доцільним тонке абразивне шліфування нікелевих композитів виконувати з мінімально можливими для верстатного обладнання режимами різання. Це повністю узгоджується із фундаментальними роботами по теорії абразивного оброблення, рекомендації яких обґрунтовують можливість отримання найліпших показників якості поверхонь оброблення при їх шліфуванні з надтонкими, фінішно-оздоблювальними режимами різання [15-25].

Результати експериментальних досліджень наведені у табл. 2-4.

Аналіз даних табл. 2 показує, що параметр шорсткості R_a змінюється зі зміною режимних факторів оброблення - глибини шліфування, поперечної та поздовжньої подач.

Таблиця 2. Параметр шорсткості R_a при тонкому плоскому шліфуванні підшипникового композитного сплаву XH55BMTKЮ

Поперечна подача Sпоп, мм/подв.хід	Швидкість виробу (поздовжня подача) Vв, м/хв.	Глибина шліфування t, мм
		0,001	0,002	0,005
		Ra, мкм
0,1	1	0,190	0,240	0,410
	3	0,200	0,260	0,450
	5	0,230	0,280	0,490
0,2	1	0,310	0,390	0,520
	3	0,340	0,410	0,550
	5	0,390	0,430	0,610
0,3	1	0,430	0,520	0,700
	3	0,450	0,540	0,750
	5	0,480	0,570	0,790
0,5	1	0,520	0,670	0,830
	3	0,550	0,710	0,900
	5	0,670	0,780	0,970

Примітки. Верстат - FF-350 «Abawerk» (ФРН); абразив - 33АМ14СМ1Гл на гліфталевій зв'язці; швидкість кругу - 22 м/с; обробка - без охолодження.

Обробка експериментів за допомогою статистичних методів, зокрема, із застосуванням методу Ст'юдента для випадку залежних змінних оброблених зразків при фіксованих значеннях двох варіюючих величин (наприклад, V_в, t) та при змінній третій величині (наприклад, S_поп.) [28, 29], показала, що досліджені сукупності суттєво різні.

Аналогічні результати отримані при порівнянні будь-яких вибірок для подач 0,1-1,0 мм/подв. хід та швидкостей 2-10 м/хв. Доречі, зі збільшенням різниці між подачами порівнюваних вибірок і різниці між швидкостями відмінності між табличним та розрахунковим розподілом Ст'юдента зростають. Це дозволяє зробити висновок, що існує зв'язок між параметром шорсткості поверхні Ra та глибиною різання t:

Ra = f(t), Sпоп. = const, Vв = const.

Використовуючи методи математичної статистики, неважко показати, що існує зв'язок між параметром Ra та поперечною подачею Sпоп.:

Ra = f (Sпоп.), Vв = const, t = const.

Аналогічний статистичний зв'язок існує між параметром шорсткості Ra та швидкістю Vв:

Ra = f(Vв), Sпоп. = const, t = const.

Дослідження фактичного зв'язку між шорсткістю поверхні та режимними факторами шліфування методами кореляційного аналізу дозволило встановити кількісні співвідношення між досліджуваними факторами.

Для отримання рівняння множинної кореляції на основі наведених експериментальних даних були знайдені коефіцієнти кореляції парних залежностей Ra - t; Ra - Sп; Ra - Vв; Sпоп. - Vв; Sпоп. - t; t - Vв.

Проведені розрахунки показують, що між факторами Ra, Sпоп., Vв, t існує щільний лінійний зв'язок. Формальний математичний аналіз показує, що між факторами Sпоп. - t, t - Vв, Sпоп. - Vв зв'язок відсутній, хоча це видно із загальних технічних міркувань. Отримані коефіцієнти кореляції rk далекі від 1. Це свідчить про те, що крім даного фактору (для якого визначено rk), на Ra впливають й інші фактори. Значення коефіцієнтів кореляції вказує на ступінь впливу на шорсткість поверхні досліджуваних факторів.

Найбільший вплив на параметр шорсткості Ra чинять глибина різання t та поперечна подача Sпоп., найменше - швидкість випробу Vв.

Рівняння множинної кореляції для досліджуваних факторів має вигляд:

Ra = 0,255Sп + 4,9t + 0,005Vв - 0,053 (1)

Розраховані за формулою (1) значення Ra відрізняються від експериментальних на 12-15 %, що дозволяє використовувати формулу (1) в практичних розрахунках. Наприклад, знаючи конкретні значення Sпоп., t, Vв для даного абразивного інструменту, можна орієнтовно визначити яким буде параметр Ra та оцінити (з точки зору вимог, що висуваються до підшипників) прийнятність вибраних режимів шліфування.

Слід зазначити, що отримані висновки підтверджуються також при тонкому абразивному шліфуванні кругами зернистістю М50, М28, М14, М7 з електрокорунду білого (25А), карбіду кремнію зеленого (63С) та монокорунду (43А). Відповідні експериментальні дані наведені у табл. 3.

Таблиця 3. Вплив матеріалу зерна та зернистості інструменту на параметр шорсткості поверхні R_a при тонкому плоскому шліфуванні заготовок композитних підшипників на основі відходів нікелю

Характеристика абразивного інструменту	Матеріал зразків
	XH55BMTKЮ	XH50BTФKЮ	ЭП975
	Ra, мкм
33А5Гл	0,590	0,610	0,650
25А5Гл	0,650	0,635	0,675
63СМ28Гл	0,310	0,300	0,320
33АМ28Гл	0,250	0,270	0,280
43АМ28Гл	0,330	0,350	0,370
63СМ7Гл	0,170	0,160	0,180
33АМ7Гл	0,110	0,120	0,135

Примітки. Верстат - FF-350 «Abawerk» (ФРН); режими шліфування: швидкість кругу - 22 м/с; поздовжня подача (швидкість виробу) - 1 м/хв.; поперечна подача - 0,1 мм/подв. хід; глибина різання - 0,001 мм; обробка - без охолодження.

Аналіз даних табл. 3 дозволяє зробити суттєві практичні висновки: найменшу шорсткість поверхні у досліджуваному діапазоні зернистості інструменту (7-50 мкм) забезпечує абразив з зернистістю 7 мкм, а серед розглянутої гами матеріалів зерна - найкращі результати забезпечують абразиви з електрокорунду хром частого 33АМ7Гл-33АМ28Гл з вмістом у складі абразиву близько 2% оксиду хрому CrO. Ці результати можуть бути пояснені загальними положеннями теорії шліфування.

Дійсно, збільшення шорсткості поверхонь зі зростанням зернистості обумовлюється збільшенням перерізу az зрізу шару металу. Покращення шорсткості для інструментів з абразивів на основі електрокорунду хром частого 33А може бути пояснено (як відзначалось вище) лише збереженням гостроти ріжучих поверхонь абразивних зерен внаслідок зменшення адгезійних явищ і коефіцієнту тертя абразиву по поверхні нікелевого композиту при зрізанні стружок, а, отже, і зменшенням налипання мікрочасто оброблюваного композиційного сплаву на ріжучу кромку зерна з відповідною мінімізацією кута загострення при вершині та радіуса її заокруглення.

В результаті математичної обробки експериментальних даних було отримано кореляційне рівняння зв'язку параметру шорсткості Ra з зернистістю А абразивного інструменту з електрокорунду хром частого (33А), що має вигляд:

Ra = 0,007А - 0,0085 (2)

Таким чином, знаючи зернистість шліфувального кругу А можна розрахувати параметр шорсткості Ra і впевнитись у тому, що вибраний інструмент забезпечить вимоги до якості робочих поверхонь підшипників ковзання. Це значно спрощує зусилля технологів-практиків при раціональному виборі шліфувального інструменту під час проектування технологічних процесів.

Суттєвим питанням є і те, як впливає склад зв'язки абразивного кругу на параметр шорсткості поверхні Ra, результати дослідження якого наведені у табл. 4.

Таблиця 4. Вплив матеріалу зв'язки абразиву на параметр шорсткості обробленої поверхні R_a зразків з композитів на основі відходів нікелевого сплаву XH55BMTKЮ при плоскому шліфуванні

Характеристика абразивного інструменту	Матеріал зв'язки кругу	Параметр шорсткості Ra, мкм
33А5Гл	гліфталева	0,590
33А5К	керамічна	0,670
63СМ28Гл	гліфталева	0,310
33АМ28Гл	гліфталева	0,250
33АМ14Гл	гліфталева	0,200
63СМ14Гл	гліфталева	0,270
33АМ7Гл	гліфталева	0,110
63СМ7Гл	гліфталева	0,170
33АМ7К	керамічна	0,180

Примітки. Верстат - FF-350 «Abawerk» (ФРН); режими різання: швидкість кругу - 22 м/с; поздовжня подача (швидкість виробу) - 1 м/хв.; поперечна подача - 0,1 мм/подв. хід; глибина різання - 0,001 мм; шліфування - без охолодження.

Слід зауважити, що основні експерименти проводились на зразках композитів, отриманих на основі відходів нікелевих сплавів XH55BMTKЮ з домішками твердого мастила CaF₂, і дещо обмежена кількість дослідів виконувалася на зразках композитів XH50BTФKЮ та ЭП975 (для встановлення загальних закономірностей).

Аналізуючи дані табл. 4, необхідно зазначити, що найкращі значення параметрів шорсткості Ra поверхонь оброблення деталей з нових композитних сплавів на основі інструментальних сталей забезпечують інструменти на гліфталевій зв'язці. Це може бути пояснено її більш еластичною здатністю і, таким чином, при шліфуванні (під час врізання абразивного зерна у метал) під дією складових сил різання кожне зерно начебто демпфується в напрямку пружньо-еластичного середовища зв'язки. Це обумовлює фактичне зменшення глибини різання. Отже, змінюються умови формування шорсткості поверхні оброблення і, як наслідок, зменшується параметр шорсткості Ra, який є одним із найголовніших факторів, що характеризує якість поверхні після тонкого абразивного шліфування.

Слід зауважити, що ці висновки зроблені на підставі аналізу фактичних даних, отриманих під час експериментального дослідження із застосуванням широкої гами зв'язок (гліфталева, керамічна, бакелітова), матеріалів зерна шліфувального кругу (карбід кремнію зелений, електрокорунд хромчастий, монокорунд) та зернистостей абразиву (50, 28 та 14 мкм).

Приймаючи до уваги те, що фізичні явища у процесі різання металів принципово подібні для плоского, зовнішнього круглого та внутрішнього шліфування, експериментальне дослідження процесів зовнішнього круглого і внутрішнього шліфування композитних підшипникових сплавів на основі відходів нікелю виконувалось з урахуванням вищенаведених результатів. Зокрема, для дослідів використовувались абразивні інструменти на основі електрокорунду хромчастого (33А) зернистістю 14-28 мкм, які сформовані у шліфувальні круги гліфталевою зв'язкою.

Зазначимо, що зовнішнє кругле шліфування виконувалось на прецизійному верстаті AS-250 «Werkzojt» (ФРН), а для внутрішнього шліфування застосовувався прецизійний внутрішньошліфувальний верстат надвисокої точності SS-125 «Studder» (Швейцарія).

Основні результати досліджень наведені на рис. 1, 2.

Аналіз експериментів (див. рис. 1) показує, що на шорсткість поверхонь деталей з нових композитних матеріалів при зовнішньому круглому шліфуванні (як і при плоскому абразивному шліфуванні) суттєво впливають режими різання: швидкість виробу Vв, поздовжня подача Sп та глибина різання t, а також розмір зерна абразиву, матеріал зерна та склад зв'язки абразивного інструменту.

Аналогічно з плоским шліфуванням найкращу якість оброблених зовнішніх поверхонь композитних циліндричних деталей (за параметром шорсткості Ra) забезпечує тонке абразивне кругле шліфування з використанням шліфувальних кругів з електрокорунду хромчастого (33А) із вмістом у складі абразиву до 2% оксиду хрому (CrO) зернистістю 14-28 мкм (М14-М28) на еластичній гліфталевій зв'язці (Гл) та застосуванням тонких режимів різання (Vв > min; Sп > min; t > min).

Схожі результати отримані при тонкому круглому внутрішньому абразивному шліфуванні робочих поверхонь тертя підшипників ковзання з нових композитних сплавів на основі відходів нікелю.

Результати експериментів наведені на графіках (див. рис. 2).

Аналіз рис. 2 показує, що при застосуванні для прецизійного внутрішнього шліфування деталей з нових композиційних сплавів на основі відходів нікелю з використанням для оброблення абразивних кругів на основі електрокорунду хромчастого (33А) зернистістю 14-28 мкм на гліфталевій зв'язці, найбільше впливають на параметр шорсткості поверхні Ra глибина різання t, поздовжня подача Sп та швидкість обертання деталі Vв.

Найкращі результати за параметром якості R_a (тобто отримання мінімальної шорсткості поверхні) забезпечують тонкі режими абразивного шліфування, а саме, мінімальні можливі (з точки зору технічних можливостей верстата) режими різання - глибина шліфування, поздовжня подача та швидкість обертання деталі.

Узагальнюючи комплекс виконаних досліджень, необхідно зробити важливі як наукові, так і практичні висновки.

1. Вперше досліджено питання абразивного оброблення нових композиційних матеріалів, синтезованих на основі утилізованих та регенерованих відходів нікелевих сплавів.

2. Показано, що основні закономірності тонкого прецизійного шліфування нових композиційних сплавів співпадають при плоскому, круглому зовнішньому та внутрішньому шліфуванні.

3. Доведено, що на параметр якості поверхні оброблення Ra суттєво впливають матеріал зерна абразиву, його зернистість, матеріал зв'язки абразивного кругу та режими шліфування.

4. Найкращі показники параметру Ra, які забезпечують вимоги до поверхонь тертя деталей поліграфічних машин, забезпечують шліфувальні круги з електрокорунду хром частого зернистістю 14-28 мкм на гліфталевій зв'язці та тонкі режими різання, а саме:

-- для плоского шліфування: швидкість кругу - 22 м/с, поздовжня подача - 1-3 м/хв., поперечна подача - 0,1 мм/подв.хід; глибина різання - 1-3 мкм;

-- для зовнішнього круглого шліфування: швидкість абразивного кругу - 35 м/с, швидкість виробу (деталі) - 20 м/хв., поздовжня подача - 30 мм/об., глибина різання - 1 мкм;

-- для круглого внутрішнього шліфування: швидкість кругу - 35 м/с, швидкість виробу - 15 м/хв., поздовжня подача - 0,5 мм/об., глибина різання - 1 мкм.

5. Подальші дослідження доцільно виконувати, вивчаючи формування параметрів шорсткості поверхонь оброблення Ra при тонкому абразивному шліфуванні інших антифрикційних матеріалів таких, як диборид титану, композитів типу сапоніт титану та сапоніт алюмінію, порошкових сплавів на основі гібриду титану та боридів цирконію.

шліфування деталь нікель хромчастий



Список літератури

1. Косторнов А.Г. Триботехническое материаловедение: Монография. - Луганск: «Ноули», 2012. - 701 с.

2. Федорченко И.М., Францевич И.Н., Радомысельский И.Д. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справочник. - К.: Наукова думка, 1985. - 624 с.

3. Лебенсон Г.А. Производство порошковых изделий. - М.: Металлургия, 1990. - 240 с.

4. Федорченко И.М. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. - К.: Наукова думка, 1980. - 404 с.

5. Роїк Т.А., Киричок П.О., Гавриш А.П. Композиційні підшипникові матеріали для підвищення умов експлуатації: Монографія. - К.: ВПК «Політехніка», 2007. - 404 с.

6. Новітні композиційні матеріали деталей тертя поліграфічних машин: Монографія / Т.А. Роїк, А.П. Гавриш, П.О. Киричок, Ю.Ю. Віцюк. - К.: ВПК «Політехніка», 2014. - 427 с.

7. Технологія поліграфічного машинобудування / П.О. Киричок, Т.А. Роїк, А.В. Шевчук, А.П. Гавриш, О.І. Лотоцька. - К.: НТУУ «КПІ», 2014. - 504 с.

8. Надежность и долговечность машин / Б.И. Костецкий, И.Г. Носовский, Л.И. Бершадский, А.К. Караулов. - К.: Техніка, 1975. - 408 с.

9. Костецкий Б.И. Основные вопросы теории трения и изнашивания деталей машин. - М.: Машгиз, 1955. - 152 с.

10. Костецкий Б.И. Поверхностная прочность материалов при трении. - К.: Наукова думка, 1982. - 126 с.

11. Крагельский И.В. Трение и износ. - М.: Машиностроение, 1968. - 478с.

12. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов та трение и износ. - М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

13. Рыжов Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. - К.: Наукова думка, 1984. - 340 с.

14. Рыжов Э.В. Контактная жесткость деталей машин: Монография. - К.: Наукова думка, 1987. - 320 с.

15. Киричок П.О., Роїк Т.А., Гавриш А.П. Фінішне оброблення зносостійких деталей друкарських машин: Навч. посібник - К.: ВПК «Політехніка», 2014. - 404 с.

16. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. - М.: Машиносторение, 1974. - 320 с.

17. Основи теорії різання матеріалів / за заг. ред. М.П. Мазура. - Львів: Новий світ, 2010. - 423 с.

18. Ящерицын П.И. Прогрессивная технология финишной обработки деталей. - Минск: Беларусь, 1989. - 312 с.

19. Инструменты из сверхтвердых материалов / под. ред. Н.В. Новикова, С.А. Клименко. - М.: Машиностроение, 2014. - 607 с.

20. Лавриненко В.І., Новіков М.В. Надтверді абразивні матеріали в механообробні: Енциклопедичний довідник. - К.: вид. ІНМ НАНУ, 2013. - 456 с.

21. Сверхтвердые материалы. Получение и применение: Монография в 6 т. / Под общ. ред. Н.В. Новикова. - К.: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАНУ, 2007. - Том 6. Алмазно-абразивный инструмент в технологиях обработки / Под ред. А.А. Шепелева. - 340 с.

22. Эльбор в машиностроении / Под ред. В.С. Лысанова. - М.: Машиностроение, 1978. - 280 с.

23. Гавриш А.П., Мельничук П.П. Алмазно-аброзивна обробка магнітних матеріалів: Монографія. - Житомир: ЖДТУ, 2003. - 652 с.

24. Гавриш А.П. Шлифование и доводка магнитных материалов. - Л.: Машиностроение, 1985. - 118 с.

25. Обеспечение качества поверхностей деталей из магнитномягких сплавов прецизионной доводки: Монографія / Т.А. Роик, П.О. Киричок, А.П. Гавриш, М.Г. Аскеров, Ю.Ю. Вицюк. - К.: ВПК «Політехніка», 2013. - 233 с.

26. Гавриш А.П., Роїк Т.А., Киричок П.О., Мельник О.О., Віцюк Ю.Ю. Вплив фізико-механічних властивостей абразивних матеріалів на процес шліфування високолегованих композитів для поліграфічних машин // Технологія і техніка друкарства. - 2015. - №3 (49). - С. 72-84.

27. Гавриш А.П., Роїк Т.А., Лотоцька О.І., Олійник В.Г. Оптимізація вибору абразивних матеріалів для шліфування зносостійких деталей з легованих титаном композитів для технологічних комплексів // Технологічні комплекси. - Луцьк: вид. Луцьк. націон. техн. ун-ту. - 2014. - №2 (10). - С. 148-153.

28. Кутай А.К., Кордонський Х.Б. Анализ точности и контроль качества в машиностроении. - М.: Машгиз, 1958. - 366 с.

29. Кутай А.К. Теория вероятности и математическая статистика. Приборостроение и средства автоматики: справочник в 4 т. Т. 1 - М.: Машгиз, 1963. - 412 с.

References

1. A. Kostornov, Tribotechnical material science, Lugansk, Ukraine: Nouly, 2012, 701 p. (in Russian).

2. I. Fedorchenko et al, Powder metallurgy. Materials, technology, properties, ranges of application: reference guide, Kyiv, Ukraine: Naukova dumka, 1985, 624 p. (in Russian).

3. G. Lebenson, Production of powder manufactured articles, Moscow, Russia: Metallurgia, 1990, 240 p. (in Russian).

4. I. Fedorchenko et al, Sintered composite antifriction materials, Kyiv, Ukraine: Naukova dumka, 1980, 404 p. (in Russian).

5. T. Roik et al, Composite materials for increased bearing conditions, Kyiv, Ukraine: Polіtekhnіca, 2007, 404 p. (in Ukrainian).

6. T. Roik et al, New composite materials for friction parts of printing machines, Kyiv, Ukraine: Polіtekhnіca, 2014, 427 p. (in Ukrainian).

7. P. Kyrychok et al, Technology printing production, Kyiv, Ukraine: Polіtekhnіca, 2014, 504 p. (in Ukrainian).

8. B. Kostetsky et al, Reliability and longevity of machines, Kyiv, Ukraine: Technіcs, 1975, 408 p. (in Russian).

9. B. Kostetsky, Fundamental questions at theory of friction and wearing the parts of machine, Moscow, Russia: Mashgiz, 1955, 152 p. (in Russian).

10. B. Kostetsky et al, Surface strength of materials at friction, Kyiv, Ukraine: Naukova dumka, 1982, 126 p. (in Russian).

11. I. Kragelsky et al, Friction and wearing, Moscow, Russia: Mashinostroenie, 1968, 478 p. (in Russian).

12. I. Kragelsky et al, Foundations analysis on the friction and wearing, Moscow, Russia: Mashinostroenie, 1977, 526 p. (in Russian).

13. E. Rizhov, Technological methods for improvement wearing parts of machines, Kyiv, Ukraine: Naukova dumka, 1984, 340 p. (in Russian).

14. E. Rizhov, Contact rigidity the parts of machines, Kyiv, Ukraine: Naukova dumka, 1987, 320 p. (in Russian).

15. P. Kyrychok et al, Finishing processing wear-resistant parts presses, Kyiv, Ukraine: Polіtekhnіca, 2014, 404 p. (in Ukrainian).

16. E. Maslov, Theory grinding materials, Moscow, Russia: Mashinostroenie, 1974, 320 p. (in Russian).

17. M. Mazur, Basic theory of cutting materials, Lviv, Ukraine: Novyj svit, 2010, 423 p. (in Ukrainian).

18. P. Yascheritsyn, Advanced technology finishing details, Minsk, Belarus: Belarus, 1989, 312 p. (in Russian).

19. N. Novikov et al, Tools of superhard materials, Moscow, Russia: Mashinostroenie, 2014, 607 p. (in Russian).

20. V. Lavrinenko and N. Novіkov, Super hard abrasives in machines. Kyiv, Ukraine: ІSM of NAІU, 2013, 456 p. (in Ukrainian).

21. Super hard materials. Preparation and usage: Monograph in 6 v. / at.red. akad. NAІU N. Novikov, Kyiv, Ukraine: ІSM of NAІU, 2007. - 340. (in Russian).

22. V. Lysanov, Elbor in mechanical engineering, Moscow, Russia: Mashinostroenie, 1978, 280 p. (in Russian).

23. A. Gavrish and P. Melnychuk, Diamond-abrasive treatment of magnetic materials, Zhytomyr, Ukraine: ZDTU, 2003, 652 p. (in Ukrainian).

24. A. Gavrish, Grinding and finishing of magnetic materials, Leningrad, Russia: Mashinostroenie, 1985, 118 p. (in Russian).

25. Т. Roik et al, Ensuring quality of surfaces parts from magneticsoft alloys of precision finishing, Kyiv, Ukraine: Polіtekhnіca, 2013, 233 p. (in Russian).

26. A. Gavrish et al, «Influence physicomechanical properties of abrasive materials on the grinding process of high-alloy composites for printing machines», Technology and Printing Technology, Kyiv, nо. 3 (49), рр. 72-84, 2015. (in Ukrainian).

27. A. Gavrish et al, «Optimization choices of abrasives materials for grinding high-resistant composites for technological complexes», Technological complexes, Lutsk, nо. 2 (10), рр. 148-153, 2014. (in Ukrainian).

28. A. Kutaj and G. Kordonskij, Analysis exactness and control quality in machine-building, Moscow, Russia: Mashgiz, 1958, 366 p. (in Russian).

29. A. Kutaj, Probability theory and mathematical statistics: reference, Moscow, Russia: Mashgiz, 1963, 412. (in Russian).

Размещено на Allbest.ru