Способ шаржирования поверхностей абразивными зернами

(19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт сверхтвердых материалов АНУССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1283065, кл. В 24 В 57/00, 1987.(54) СПОСОБ ШАРЖИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ АБРАЗИВНЫМИ ЗЕРНАМИ (57) Использование: при производстве абразивных инструментов методом шаржирования. Сущность изобретения; абразивные зерна предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и осуществляют их вдавливание в шаржируемую поверхность твердым пуансоном, В качестве промежуточного элемента берут решетчатую пластину 1, а(51)5 В 24 В 57/00//В 24 О 18/00 абразивные зерна размещают в узлах ее пересечения, причем диаметр указанных пересечений выбирают из следующего условия бкр 5 бб Ь( " - 1 ), где б%.уп,диаметр узлов пересечений решетчатой пластины; дкР - наименьший диаметр покрытых пластичным материалом абразивных зерен, обеспечивающий создание всестороннего давления на абразивные зерна, при котором происходит шаржирование без разрушения; Ьк - толщина пластичного материала после окончания вдавливания; Р, - удельное давление при сжатии слоя пластичного материала до конечной толщины Ь при котором остаточное изменение геометрии шаржируемой поверхности не превышает допустимой величины; %.уп, - предел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии пластичного материала. 3 ил,10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к производствуабразивных инструментов методом шаржирования.Целью изобретения является расширение технологических возможностей процесса путем увеличения шаржируемой за одинцикл обработки поверхности.Описываемый способ шаржированияповерхностей образивными зернами, прикотором абразивные зерна предварительнорасполагают в промежуточном элементепластичного материала и осуществляют ихвдавливание в шаржируемую поверхностьтвердым пуансоном с одновременным деформированием пластичного материала, заключается в том, что в качествепромежуточного элемента берут решетчатую пластину, а абразивные зерна размещают в узлах ее пересечений, причем диаметруказанных пересечений выбирают из следующего условия:бакр б б Ь(- 1),т,уп,где б - диаметр пересечений решетчатойпластины;бр - наименьший диаметр покрытыхпластичным материалом зерен, обеспечивающий создание всестороннего давленияна абразивные зерна, при котором происходит шаржирование без разрушения;и - толщина пластичного материала после окончания вдавливания;Рм - удельное давление при сжатиислоя пластичного материала до конечнойтолщины й, при котором остаточное изменение геометрии шаржируемой поверхности не превышает допустимой величины;%,уп. - предел текучести при сжатии пластичного материала в предельно упрочнен.ном состоянии, равного (2-3) п при егоиспытаниях на растяжение (устанавливается экспериментально).На фиг,1 показана эпюра возникающихнапряжений при деформации промежуточе ного элемента пластичного материала; нафиг.2 - эпюра возникающих напряженийпри деформации промежуточного элементапластичного материала, выполненного в виде решетчатой пластины; на фиг.3 - схемареализации описываемого способа.При деформировании пластины 1 напряжение в любой точке определяется поформуле о, (г) = г, 1 + - (В-г),1где оо (г) - среднее (гидростатическое) давление;От - предел текучести при сжатии; и - толщина диска пластичного материала;Я - радиус диска пластичного материала;г - текущий радиус,Эпюра возникающих напряжений 2 при деформации такой пластины показана на фиг,1. Соответственно в центральной части возникают значительные напряжения, обусловленные механическими характеристиками пластичного материала и его площадью.В случае деформирования решетчатой пластины, в пересечениях которой размещают покрытые этим материалом абразивные зерна, локальные напряжения в узлах решетки небольшие за счет малой площади этих узлов, Эпюра возникающих напояжений 2 при деформации такой пластины показана на фиг.2.При деформации пластической решетчатой пластины возникающие локальные максимальные напряжения (в узлах решетки) меньше, чем у однородного материала,Для того чтобы при деформации пластической решетчатой пластины не происходило разрушение шаржируемого материала (искажение геометрии поверхности) напряжения, возникающие в промежуточном материале, не должны превышать предел текучести (от) в шаржируемом материале, т,е, должно соблюдаться условие стт Рм. Это учитывается правой стороной неравенства б П (Рм/От.уп. - 1)Для того чтобы в процессе шаржирования зерен в промежуточном пластичном материале не происходило их разрушение, размер узлов решетки не должен быть меньше определенной величины бр.Величина бр определяется из выраже- ния О=г ( О -1)Ь.,%.уп.где ст - всестороннее давление на абразивное зерно, позволяющее производить шаржирование;о,уп, - предел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии пластичного материала, равного (2 - 3) стт при его испытаниях на растяжение (установлено экспериментально);й - толщина пластичного материала после окончания вдавливания,Обычно и назначают из условия, что зерно при внедрении прошло наиболее опасную величину пути с точки зрения его разрушения, т,е. и = Кбз, где бз - размер зерна; К = (0,5 - 0,7) - коэффициент, определяющий какая часть зерна находится надобрабатываемым материалом в момент возникновения наибольшей вероятности его разрушения.Величина ов определяется из выражения1+ - "пкОв= Р В1+ --3 кгде Р - удельное давление, при котором1происходит разрушение зерна;Вк - радиус пластины пластичного материала после ее деформирования;Пк - толщина пластины ее деформирования.Определение величин Р, Вк, и произво 1дится экспериментально. Для этого абразивные зерна помещают в пластинупластичного материала толщиной, равнойили на 20 , больше размера зерна, и различной площади, определяемой радиусомВ 1, В 2 Вь Производя вдавливание абразивного зерна с одновременным деформированием пластичного материала,фиксируют силу нагружения, конечный радИуС В 1, Вк 2, , В 1 И тОЛщИНу ПЛаСтИЧНОГОматериала Ь. В формулу подставляются1значения Р, В 1 и Ь, зафиксированные придеформировании пластины без зерна, аналогичной в первоначальном состоянии пластине с наименьшей первоначальнойплощадью пластического материала Вь в котором осуществлялось внедрение зерна,Давление Р вычисляется путем деления силы деформирования пластины на ее конечную площадь, определяемую радиусом В.Величина оа определяет в какой частипластичного материала требуется располагать абразивные зерна, чтобы не было ихразрушения при шаржировании, т.е, распоЛаГатЬ абРаЗИВНЫЕ ЗЕРНа В ЗОНЕ, ГДЕ Оо(Г)Ов, Описываемый способ позволяет использовать узлы в решетке из пластичногоматериала любой геометрической формы.В этом случае параметры деформирования определяются экспериментальнымпутем.Промежутки в пластической решеткедолжны позволять деформировать материал, не допуская его взаимного взаимодействия между элементами решетки, т,е,отношение площадей решетки и промежутков должно равняться отношению начальной и конечной толщин решетки,П р и м е р, Внедрялись алмазные зернамарки АС 32, зернистости 650/500, где среднеприведенный диаметр зерен составляет900 мкм, Материал пуансона - твердыйсплав ВК 6, Шаржируемый материал - сталь35 45 Для свинца Всв =, - 11,5 мм;Оо и - ОтОтдля олова Вол = 5,25 мм,Экспериментально установлено, чтопредел текучести при сжатии в предельноупрочненном состоянии материала составляет из олова от.уп,ол = 80 МПа, из свинцаЖ.уп.св = 20 МПа. Из формулы бкр = 2 (ОаОт,уп.- 1) Ьк минимальный размер узлов решеткииз свинца бр,св = 14 мм, из олова бр,ол ==2,75 мм,Максимальный размер узлов решеткиопределим из условия, чтобы не происходило пластическое деформирование поверхностных слоев шаржируемого материала,45 с механическими характеристикамиот = 250 МПа и НВ 2800 МПа,В качестве промежуточного материалаиспользовались свинец (дт.св = 20 МПа) и5 олово (от,ол = 40 МПа).Для определения среднего (гидростатиЧЕСКОГО) даВЛЕНИя (Ов) ИСПОЛЬЗОВаЛИСЬ ПЛастины в виде дисков высотой пн = 1 мм,различной площади, определяемой ради 10 усом В 1, В 2, , Вь в центре которыхпомещались зерна, Деформирование производилось до уменьшения их толщины доЬ=0,5 мм.Было установлено, что зерна без разру 15 шения внедряются в диски из свинца с радиусом В = 7 мм и из олова с радиусом В ==1,5 мм, Для аналогичной деформации дисков этих размеров без зерна потребовалосьусилие Рсв = 33503 Н для диска из свинца и20 Р= 1963 Н для дисков из олова. Площадьдисков после деформации составляла3.св. = 306 мм из свинца и Як,ол = 14,4 ммг гиз олова.Отсюда удельное давление25 1 РсвРсв = = 109,5 МПа;З.свРол = 136,3 МПа,1Тогда всестороннее давление на абразивные зерна, при котором происходитшаржирование без разрушения, равно1+ -жсв = Р = 299,6 МПа;к1+ -- "3 зкОол = 296,4 МПа,Для данной зернистости и марки алмазов принимаем пв = 300 МПа,Из фоРмУлы Оо(г) = От 1+ - (В - г) оп 140ределим максимальный радиус диска, прикотором не возникает деформированиешаржируемого материала, т.е. %, = от =1738621 б,= (-) 4, ойдоо ( 50 Составитель Т. НиканороваРедактор Л. Гратилло Техред М.Моргентал Корректор С. Черни КНТ СССР Заказ 1966 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,Предварительными опытами установлено, что удельное давление Рм для свинца составляет 170 МПа и для олова 345 МПа.РмСвинец бсв6 1 к ( - 1) =От.уп.=9,9 мм.Шаржирование стали 45 производилось алмазными зернами, предварительно поме щенными в диски из олова диаметром 10 мм ( вариант) и 12 мм ( ), из свинца диаметром 22 мми 24 мм (И), в решетки из олова с диаметром узлов в пересечениях 2 мм (Ч), 6 мм (И) и 12 мм (И), из свинца с диаметром 15 узлов в пересечениях 10 мм (И), 20 мм (Х) и 24 мм (Х), Размер решеток составлял 500 х 20 мм.После шаржирования было установлено, что в , , Ч и Х вариантах зерна без 20 разрушения внедрились в шаржируемый материал, В Ч и И вариантах произошло разрушение зерен, а во , Я, И и Х вариантах произошло сминание шаржируемого материала. 25Проведенные испытания показали, что при шаржировании описываемым способом площадь обработки за один цикл может неограниченно быть увеличена по сравнению с известным способом шаржирования, 30Формула изобретенияСпособ шаржирования поверхностей абразивными зернами, при котором их предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и осуществляют их вдавливание в шаржируемую поверхность твердым пуансоном, о т ли ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей процесса путем увеличения шаржируемой за один цикл обработки поверхности, в качестве промежуточного элемента берут решетчатую пластину, а абразивные зерна размеща- юТ в узлах ее пересечения, причем диаметр указанных пересечений выбирают по формулебкр д 6 Ьк( " - 1),сгг.уп,где б - диаметр узлов пересечений решетчатой пластины;бкр - наименьший диаметр покрытых пластичным материалом абразивных зерен, обеспечивающий создание всестороннего давления на абразивные зерна, при котором происходит шаржирование без разрушения;Ьк - толщина пластичного материала после окончания вдавливания;Рм - удельное давление при сжатии слоя пластичного материала до конечной толщины Ьк, при котором остаточное изменение геометрии шаржируемой поверхности не превышает допустимой величины;%,уп. - предел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии пластичного материала.