Прогнозирование и примеры совершенствования абразивного инструмента для бесцентрового шлифования сталей

Цель работы – повышение эффективности шлифования путем проектирования и выбора рациональных характеристик абразивного инструмента. Объектом исследования являются процессы и закономерности обеспечения безприжогового (бездефектного) шлифования деталей, изготавливаемых из труднообрабатываемой коррозионностойкой нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, никелевого сплава марки ХН60ВТ, конструкционной стали марки 30ХГСА и сложнолегированной стали марки 12Х2НВФА. В работе использовано имитационное моделирование в программной среде DEFORM. В качестве критерия, регламентирующего обеспечение качественных показателей процесса шлифования, была выбрана температура в зоне резания. Исследования базируются на использовании положений теории резания материалов. Установлено, что каждый из исследованных абразивных инструментов 1 25A F60 O6V, 1 25A F60 Q6V, 1 25A F80 O6V, 1 25A F80 N7V имеет свою рациональную область применения. Для детали «Штырь» экономический эффект, достигнутый за счет исключения брака деталей, вызванного возникающими прижогами на шлифуемой поверхности, составил 18095 руб. С позиций повышения качества обработанной поверхности детали по шероховатости на основе анализа параметра Ra рационально применение малых глубин резания (от 0,05 мм до 0,25 мм) в сочетании с применением частот вращения ведущего круга до 108 мин-1. С позиций обеспечения требуемой точности изготовления детали показано, что целесообразно применение глубин резания до 0,25 мм в сочетании с применением частоты вращения ведущего круга 86 мин-1. Таким образом, разработаны новые концептуальные принципы и методология проектирования (и выбора) абразивных инструментов с обеспечением минимального разупрочнения материала шлифуемой детали, обеспечения требуемой шероховатости поверхности, точности размеров детали и производительности обработки. Дальнейшее развитие работы целесообразно вести с привлечением более крупнозернистых (F40, F36) абразивных инструментов.

1. Непогожев А.А., Желтухин А.В., Крит Б.Л., Морозова Н.В., Эпельфельд А.В., Перетягин П.Ю. Плазменно-электролитные покрытия, стойкие при сварке трением с перемешиванием // Машиностроение: традиции и инновации (МТИ – 2018): материалы XI Междунар. конф (г. Москва, 26 июня 2018 г.). М.: МГТУ «СТАНКИН», 2018. 91 с.

2. Романенко А.М., Шатько Д.Б., Непогожев А.А., Караваев Я.С. Обработка шлифованием высоколегированных коррозионностойких сталей на примере 12Х18Н10Т // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2021. № 3. С. 98–106. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2021-3-98-106.

3. Старков В.К. Шлифование высокопористыми кругами. М.: Машиностроение, 2007. 354 с.

4. Эльянов В.Д. Шлифование в автоматическом цикле. М.: Машиностроение, 1980. 56 с.

5. Ящерицын П.И., Караим И.П. Скоростное внутреннее шлифование деталей подшипников // Прогрессивные технологические процессы в механосборочном производстве, направленные на повышение производительности труда и качества изделий: сб. статей. Л.: Машиностроение, 1977. 282 с.

6. Hessel D., Karyazin A., Starkov V.K., Ryabtsev S.A., Gorin N.A. High-efficiency rotary dressing method for cubic boron nitride wheels // Journal of Superhard Materials. 2015. Vol. 37. Iss. 3. Р. 194–201. https://doi.org/10.3103/S1063457615030077.

7. Вознесенский В.А. Современные методы оптимизации композиционных материалов. Киев: Наукова думка, 1988. 144 с.

8. Евсеев Д.Г., Сальников А.Н. Физические основы процесса шлифования. Саратов: Саратовский ун-т, 1978. 128 с.

9. Ozel T., Altan N. Determination of workpiece from stress and friction al the chip-tool contract for high-speed cutting // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2000. Vol. 40. Iss. 1. P. 133–152. https://doi.org/:10.1016/S0890-6955(99)00051-6.

10. Espinosa C. Modeling high speed machining the SPH method // X International LS-DYNA Users Conference (Dearborn, Michigan, 8–10 Iune 2008). Dearborn, Michigan, 2008. P. 1-1–1-12.

11. Gleiter H. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure // Acta Materialia. 2000. Vol. 48. Iss. 1. P. 1–29. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(99)00285-2.

12. Okumiya M., Gripentrog M. Mechanical properties and tribological behavior of TiN-CrAlN and CrN-CrAlN multilayer coatings // Surface and Coating Technologies. 1999. Vol. 112. P. 123–128. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(98)00799-3.

13. Byrne G., Dornfeld D., Denkena B. Advancing cutting technology // CIRP Annals. 2003. Vol. 52. Iss. 2. P. 483–507. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60200-5.

14. Ducros C., Benevent V., Savchette F. Deposition, characterization and machining performance of multilayer PVD coatings on cemented carbide cutting tools // Surface and Coatings Technology. 2003. Vol. 163. Iss. 2. P. 681–688. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(02)00656-4.

15. Mayrhofer P.H., Willmann H., Mitterer C. Recrystallization and grain growth of nanocomposite Ti-B-N coatings // Thin Solid Films. 2003. Vol. 440. Iss. 1-2. P. 174–179. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(03)00858-7.

16. Music D., Schneider I.M. Effect of transition metal additives on electronic structure and elastic properties of TiAl and Ti3Al // Physical Review. 2006. Vol. 74. Iss. 17. Р. 174110. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.174110.

17. Fuch M., Scheffer M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of poly-atomic systems using density-functional theory // Computer Physics Communications. 1998. Vol. 119. P. 67–11. https://doi.org/10.48550/arXiv.cond-mat/9807418.

18. Patent no. 99/131280, Great Britain. Method of making ultrafine WC-CO alloys / A.B. Sendvik, no. PST/SE98/01573. Filed 04.09.98; publ. 18.03.99.

19. Криворучко Д.В., Залога В.А. Моделирование процессов резания методом конечных элементов: методологические основы: монография. Сумы: Университетская книга, 2012. 496 с.

20. Рябцев С.А., Полканов Е.Г. Динамика стабильности свойств керамических композиций на основе электрокорунда с увеличением их структурности // Огнеупоры и техническая керамика. 2014. № 6. С. 25–28.