Способ шлифования

ОП И(:АЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сефз Сфветсиик Сециалнстнчееиик Реснубпии(43) Опубликовано 050878. Бюллетень лй 29 Государственный комитетСовета Министров СССРао аелам изобретенийи открытий(45) Дата опубликования описания 2606.78(72) Авторы изобретения М.С.Наерман и А.К.Шишов Московский трижды ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудозого Красного Знамени автомобильный завод имени И.А.Лихачева(54) СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ Изобре-.ение относится к шлифовальной обработке, в частности к способам шлифования деталей из конструкционных и инструментальных сталей. Известны способы обычного, силового, глубинного и скоростного шлифования, различающиеся между собой применением. различных режимов резания Ы 121 Все эти способы осуществляются на, режимах, обеспечивающих срезание все-;. го припуска в виде мелкой щлифоваль ной стружки, сечение которой в бовь шинстве случаев не превьааает 0,1-0,5 мм Известные, способы производят с удещ-, ными мощностями шлифования до 1 квт на съем 1 амз/мин металла. Показатель удельной мощности шлифования в по- фф . следнее время становится одним из определяющих параметров, характеризую- . щих различные виды шлифования. По данным разных, исследователей ведущих. Фирм в области абразивной обработки Ф в зависимости от вида шлифования и материала обрабатываемжс деталей (круглое с,продольной илн радиальной подачами, наружное, плоское, внутрен- нее.и т.д.) удельный расход мощности Э 0 на съем 1 смЗ/мин металла составляет0,2-1,1 квт. Приэтом тепловыделеннепри шлифовании характеризуется мгновенностью нагревания и крайне незначительным временем действия высокихтемператур. В этих условиях тепло взоне шлифования охватывает тончайщиеповерхностные слои .(1-20 мкм) и оказывает вредное .действие на обрабатываемув аоверхнооть при шлифованиизакаленных сталей выделюощееся теплоповторно разогревает поверхностныйслой детали, изменяет структуру мартенсита закалки (которая являетсямалоустойчивой) . Эти изменения структуры поверхностного слоя в зависимости от режимов шлифования и маркистали сопровождаются отпуском, прижогами, раэущ 7 очнением, вторичнойзакаякой с выделением остаточногоаустенита, а.иногда и появлениемшлнфовочных трещин. При шлифованйинезакаленных сталей, в частности конструкционных и инструментальных,кратковременность действия температур не успевает изменить Фазовое иструктурное состояние обрабатываемойповерхности, При обработке неэакаленных сталей, имеющих повьааеннуючувствительность к закалке (высоко618261 таблица 1 УдельнаямощностьЯа,квт/ Твердостьобработанной поверхности НЦС Длинадугиконтактае,Время контакта сек Эффективн,ностьЯквт Объем металла, снимаемый в минутуф,Подача на один оборот детали Ь, мм об дет. Вид шли- фования Скорость вращениядетали иоб/мин цъд .м/мин смь/мин 1,79 4,2 0,2 0,73 1,0 Пред- лагаетый спо- соб 1 35 0,2 0,55 1,0 Известиый способ100 20 О,015, 3,6720 0,010 2,45 20 0,0075 1,84 0,82 3,0 0,67 0,87 1,65 1,6 углеродистых инструментальных стаЛей), при шлнфовании на обабатывае мой поверхности появляются иногда неравномерные следы подкалки, которые ухудшают последующую обрабатываемость лезвийиым инструментом (то чение, сверление, фреэерование и др. и в то же время не осврбождают от не. обходимости последующей, закалки, если она требуется для данной детали.Цель изобретения - обеспечение одновременного поверхностного упрочнения деталей иэ конструкционных и инструментальных незакаленных сталей в процессе их шлиФования.. Это достигается тем, что по предлагаемому .способу шлифование деталей из конструкционных и инструментальных сталей кругами на керамической связке осуществляют .эа один проход шлифовальным кругом из электрокорунда твердостью С 1-Т 1 зернистостью 16-50 на скоростях вращения обраба" тываемой. детали 0,1-0,5 м/мин и поперечных подачах на один оборот детали 0,5-2 мм, при этом обработку производят с удельными мощностями шлифования 2-6 квт на съем 1 смэ/мин металла. Все это создает в совокупности такие условия, при которых шлифовальный круг срезает только часть. металлв виде шлифовочной стружки как приобычном шлифовании, а часть металлабудет оттесняться в виде сплошнойстружки. Очень низкие скорости вра"щения детали, большие подачи на одиноборот при обработке достаточно твердьвы кругами и со сверхвысокой удельной мощностью на съем 1 смз/мин металла создают высокие давления, вы- Ф эывают интенсивное тепловыделение с, разогревом поверхностного слоя вышекритической температуры АС и выдержкой при этой температуре по меньшей мере в течение 0,2-1 сек. Это придаетметаллу повышенную пластичность н создает условия для осуществления фазовых и структурных превращений, а всочетании с последующим быстрым охлаждением Обеспечивает получение в 6 поверхностном слое структуры мартенсита закалки.Укаэанные пределы режимов шлифования, удельных мощностей шлифованияи минимального времени контакта круга 10 и детали получены экспериментальнымпутем. Причем время контакта обрабатываемой детали н шлифовальногокруга определяется по дуге контакта,исходя также из режимов шлифования: 5фУ издгде 1 -длина дуги контакта,ива - скорость вращения изделия, причем20 где 2 - диаметршлифовальногокруга,6 - диаметр изделия,.1 - глубина резания.При этом с увеличением времени контакта глубина закаленного слоя будет увеличиваться. Однако верхние пределы времени контакта ограничива- ются воэможностями проведения самого процесса ьщифования."%Предлагаемый способ шлифования поясняется примерами обработки различных сталей на разных режимах кругами на керамической связке, Были проведены лабораторные испытания по рбработке образцов из стали 45 кругом 24 А 40 СТ 35 К 5 предлагаемым и известным обычным способом шлифования, Диаметр круга 600 мм, скорость круга 50 м/сек. Ширина шлифования 12 мм. Диаметр образца 65 мм. Результаты приведены в табл.1. 2,35 6,54 1,92 56-56-54 2,8 2,07 5,67 1,66 56-59-58 0,93 Оу 0027 22-23-22 0,760,0022 22-2220 0,65 0,0019 23-22-22,4 1,5 Инструментальные У 8 58 60 8 5 5 8 63 Иэ таблицы видно, что, несмотря на меньший минутный съем металла при предлагаемом способе, чем нри.известном, эа счет малой скорости вращения детали, значительно большей подачи на оборот при обработке кругом из злектрокорунда на керамической связке типа 24 А 40 СТ 35 К 5, создают удельные мощности шлифования в 3-3,5 раза превышающие удельные мощности при обычном шлифовании. За .счет этого создаются условия для упрочнения поверхности, Детали, обработанные предлагаемым способом, имеют упрочненный поверхностный слой с твердостью 54-59 НКС Твердость поверхности деталей, обработанных известным способом, составляет 20-23 НКС, т,е. поверхностного упрочнения не произошло. 1. 37 бУдельные мощности шлифования составлзяли от 3,12 до 5,2 квт на объем 1 см /мин. Укаэанные режима шлифования в сочетании с абразивным кругом 24 А 32 СМ 15 К и удельными мощностями до 5,2 нвт создали условия проведения шлифования с пластическим оттеснением металла и отводом сливной стружки,чт привело к упрочнеиию поверхности обрабатываемых цапф. Обработанные поверхности упрочнены на глу бину 1,0-1,2 мм с твердостью НРС 50- 52; Шейки и галтели цапфы обработаны шлифованием по 3-му классу точности (черновой проход) и б-му классу шероховатости поверхности. ОбПредлагаеьий способ шлифования поясняется также на примере шлифования цапф картеров заднего моста. Шлифуемые цапфы картера заднего моста изготавливаются на стали 40 Х. Шлифование осуществлялось на станке фКонструкцион де Клиши за один оборот со средней подачей на один оборот детали 1,5 мм. Скорость вращения детали равнялась 1 об/мин, что при обрабатываемых диаметрах составляет 0,23- 0,3 м/мин. Шлифование осуществляли абразивным кругом диаметром 1050 мм с характеристикой 24 А 32 СМ 15 К, Скорость круга 33 м/сек,Режимы обработки цапф и удельные мвцности шлифования даны в табл. 2. 20,3,312аботанные детали были подвергнуты усталостным испытаниям, Усталостная прочность цапф картера заднего моста увеличилась в 2,0-.2,2 раза. Партия ;картеров заднего моста обработана в количестве более 200 штук, причем правка круга осуществлялась после .каждого прохода алмазным роликом с эачистным проходом,Было Проведено также опробование предлагаемого способа шлифования на различных марках конструкционных и инструментальных сталей. Примеры осуществления способа с указанием марок сталей, режимов и результатов упрочнения поверхности приведены в табл,З, Продолжение табл. 3 Марки стали Режимы шлифования Глубина закаленногослоя, мм Твердость на поверхности НкСЬъо И бооб/мнн мм/об дет. трквающего однопроходное упрочйяющее шлнфованке с последующим автоматическим переключением на выхаживание по обычной схеме многопроходного шлиФования обеспечивается качество об- работки по 2-му классу точности к 7-му классу шероховатости поверхно сти. Прк предлагаемом способе можно также более точно регулировать глубину упрочненного слоя.Таким образом, укаэанный способ шлифования деталей из железоуглеродистых сплавов позволяет одновременно производить упрочнение поверхности обрабатываемых деталей. Особенно это важно для тех деталей, которые трудно подвергать. обычной термообработке. Предлагаемый способ может найти широкое применение в различных отраслях машиностроения, особенно в автотракторной промышленности и на заводах тяжелого и общего машиностроения;Прймейекие данногб способа при об= работке различных марок конструкци.Онных и инструментальных сталей обеспечивает поверхностное упрочнение с получением твердости на поверхности 42-65 НВС и глубиной закаленного слоя 0 9-1 8 мм.В лабораторных и производственных условиях были также проведены испытания шлиФовальных кругов, применяе- ф мах при предлагаемом способе шлифования с упрочнением. Испытаниям подвергались круги марок: 24 А 32 СМ 15 Кр 24 А 40 СТ 35 К 5, 14 А 40 Т 1 К 5 при обработке различных деталей и на различном обо- Яб рудовакии. Средний изноа круга на об работку одной детали составил 0,22- 0,65 мм. Исходя из допустимого износа круга по диаметру, одним кругом можно обработать в срецнем 2800-4500 ЗО деталей. В цроцессе обработки партий деталей, в количестве 1000-2000 штук случаев разрыва круга, образования трещин илк местных разрушений ке на блюдалось, 35Данным способом шлифования дости гается поверхностная закалка на глу.бину до 1,2 мм и твердостью до НЙС 56-60 (фиг.З)В отличие от поверхностной закалки ТВЧ процесс упрочкения совмещен с шлифованием, не тре бует специального эакалочного оборудования, является процессом, не вызывающим термических поводок, так ак обрабатываемая деталь не прогре вается одновременно по всему объему.Поскольку в описываемом способе сверхвысокая скорость нагревания со-. четается с высоким удельным давлением инструмента на обрабатываемую,поверхность, в процессе упрочнения достигается мелкодисперсная структура картенсита закалки с высокими эксплуатацконными свойствами.Предлагаемы способ является болеепрЕцизионным, чем любой процесс тер мообработки при использовании двух- этапного цикла шлкфоваыия предусмаСоставитель И,ТихР анто И;Гохфельд Тех е И, КлимоЗаказ 4182/14 Тираж 1069ЦНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и113035 Москва ЖРа сфилиал ППП Патент, г. Ужгор формула изобретения Способ шлифования деталей иэ конструкционных и инструментальных не- закаленных сталей кругом на керамической связке, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения поверхностного упрочнения деталей в процессе кх шлифования, обработку производят абразивным кругом из злеа трокорунда твердостью С 1-Т 1 зернистостью 16-50, при этом скорость вращения детали выбирают в пределах 0,1" 0,5 м/мин, а поперечную подачу - в пределах 0,5-2,0 мм на оборот детали.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Маслов Е.А. Теория шлифования металлов, ффМашиностроениефф, 1974, св 1)72. Ящеркцин П.И. и Жалмерович Е.А, Шлифование металлов, фБеларусьф, 1970, с.89.-к 128.омировКо ект Л.Мельниченко ПодписноеСовета Министров СССРоткрытийкая наб. . 4 5 од, ул. Проектная, 4 9 ХС . ,0,6 , 1,5 60 11 9 ХС 1,0 1,5 64 1,4 9 ХС 2,01,5 65 0,9