Способ шаржирования поверхностей абразивными зернами

.9 Ж 1738620 А 1 4 В 57/00//В 24 О 18/О 51) МИТЕТТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ мую повер стина 1 пр материало толщина кОа ность твердым пуансоном. Плаэтом ограничена по периметру с большим пределом текучести, торого выбирается из условия К ба, где риала с большим пред всестороннее давление но, позволяющее произ ние; от.уп. - предел теку предельном упрочненн стичного материала с текучести; К - коэффи щий, какая часть зерна батываемым матер возникновения его разр ба - размер зерна, 3 ил поущ рна жуаи руег(71) Институт сверхтвердых материалов АУССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1283065, кл, В 24 В 57/00, 1987,(54) СПОСОБ ШАРЖИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ АБРАЗИВНЫМИ ЗЕРНАМИ(57) Использование: при шаржированииверхностей абразивными зернами, Сность изобретения; абразивные зепредварительно располагают в прометочном элементе пластичного материалосуществляют их вдавливание в шаржи Л - толщина мателом текучести; дав на абразивное зерводить шаржировачести при сжатии в ом состоянии плабольшим пределом циент, определяю- находится над обраалом в момент ушения, К=0,5.0,7;Изобретение относится к производству абразивных инструментовметодом шаржирования,Целью изобретения является расширение технологических возможностей процесса путем увеличения шаржируемой за один цикл обработки поверхности,Описываемый способ шаржирования поверхностей абразивными зернами, при котором абразивные зерна предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и осуществляют их вдавливание в шаржируемую поверхность твердым пуансоном, заключается в том, что в качестве промежуточного элемента берут пластину, ограниченную по периметру материалом с большим пределом текучести, толщина которого выбирается из следующего условия;Ь(-1)когде сЪ - всестороннее давление на абразивное зерно, позволяющее производить шаржирование;ст,уп, - предел текучести при сжатии в предельном упрочненном состоянии пластичного материала с большим пределом текучести;К =(0,5 - 0,7) - коэффициент, определяющий, какая часть зерна находится над обрабатываемым материалом в момент возникновения его разрушения;бз - размер зерна.При реализации описываемого способа внедрения абразивных зерен сопровождается деформированием пластического материала, давление от которого передается на материал с меньшим пределом текучести, в результате чего уменьшается перепад возникающих давлений в центре и на периферии,На фиг.1 показана эпюра возникающих напряжений при деформации промежуточного элемента из пластичного материала; на фиг,2 - эпюра возникающих напряжений при деформации промежуточного элемента, ограниченного по периметру материалом с большим пределом текучести; на фиг.3 - схема реализации описываемого способа.При деформировании пластины 1 напряжение в любой точке определяется по формулест,(г) =о 1+ , (В-г)1,д 0,(г) - среднее (гидростатическое) давление;От - предел текучести при сжатии; й - толщина пластины;В - радиус пластины;г - текущий радиус,а эпюра напряжений 2 примет вид, изображенный на фиг.1.В случае деформирования пластины,полость 3 которой заполнена материалом с5 меньшим пределом текучести при условии,что текущий радиус гВ 1, напряжения влюбой точке определяются по формулео (г) = % - (В - г)+1 1Ь+ 0; (1+ - (В - В 11йгде о 0 (г) - среднее (гидростатическое) давление;0 т - предел текучести при сжатии, сг1 115 юг,сг - предел текучести при сжатии пластичного материала;и - толщина пластины;В - наружный радиус пластичного мате 20 риала;В 1 = В - Л - внутренний радиус пластичного материала, где Ь - толщина материалас большим пределом текучести;гВ 1 - текущий радиус.25 Эпюра возникающих напряжений 2 придеформации такой пластины показана нафиг,2,При деформации пластины, состоящейиз двух материалов, возникающие макси 30 мальные напряжения меньше, чем у однородной. Для того, чтобы при пластическомдеформировании промежуточного материала не происходило разрушение шаржируемого материала (искажение геометрии35 поверхности) нагрузка от пуансона не должна вызвать в шаржируемом материале напряжения, превышающие его пределтекучести (о), т.е, должно соблюдаться условиео д =0,(г),Так как с увеличением величины (В) промежуточного материала в его середине увеличивается среднее (гидростатическое) давление, то при уменьшении его абсолютного давления в центре появляется возможность увеличения площади промежуточного пластического материала, т.е. площади обработки за один цикл,Наибольший результат достигается призаполнении полости пластического материала водой либо маслом, т.е, когда сг = О,1Наиболее близким по получаемому эффекту с водой или маслом является заполнение полости пластического материала стеарином или воском, где % = О.1Толщина материала с большим пределом текучести определяется из выражениягде па - всестороннее давление на абразивное зерно, позволяющее производить шаржирование;От.уп, - предел текучести при сжатии в предельном упрочненном состоянии пластичного материала, равного (2 - 3) дт при его испытаниях на растяжение(установлено экспериментально);К = (0,5 - 0,7) - коэффициент, определяющий какая часть зерна находится над обрабатываемым материалом в момент возникновения наибольшей вероятности его разрушения; ба - размер зерна. Величина оа определяется из выраже- ния1 + Вк т 1 к%= Р где Р- удельное давление, при котором происходит разрушение зерна;Вк - радиус пластины после ее деформирован ия;пк - толщина пластичного материала после его деформиоования,Определение величины Р, Вк, пк производится экспериментально, Для этого абразивные зерна помещаются в пластины толщиной, равной или на 20 о больше размера зерна, и различной площади, определяемой радиусом В 1, Вгйь Производя вдавливание абразивного зерна с одновременным деформированием пластичного материала, фиксируют силу нагружения, конечный радиус Вк 1 и толщину пластичного материала йкь В формулу подставляются значения Р, Вк и Ькь зафиксированные при деформировании пластины без зерна, аналогичной в первоначальном состоянии пластине с наименьшей первоначальной площадью пластического материала Р;, в котором осуществилось внедрение зерна, Давление Р вычисляется путем деления си 1 лы деформирования пластины на конечную площадь, определяемую радиусом Вк.Величина о определяет в какой части пластичного материала требуется располагать абразивные зерна, чтобы не было их разрушения при шаржировании, т.е, располагать абразивные зерна в зоне, где уо(г)Уа.Описываемый способ позволяет использовать промежуточный материал с внутренней полостью, заполненной материалом с меньшим пределом текучести любой геометрической формы, В этом случае параметры деформирования определяются экспериментальным путем,П р и м е р, Внедрялись алмазные зерна марки АС 32, зернистости 630/500, где среднеприведенный диаметр зерен 900 мкм. Материал пуансона - твердый сплав ВК 6, Шаржируемый материал - сталь 45 смеханическими характеристиками от =5 =250 МПа и НВ = 2800 МПа.В качестве промежуточного материалаиспользовался свинец (от.св = 20 МПа) и олово (%.ол = 40 МПа), Материал с меньшимпределом текучести - свинец (от,св =10 =20 МПастт,ол = 40 МПа) и парафин=3 МПаат,ол = 40 МПа).Для определения среднего (гидростатического) давления (да) использовались пластины в виде дисков высотой пн = 1 мм,различной площади, определяемой радиусом В 1, Вг, , Вь в центре которых помещалось зерно, Деформирование дисковпроизводилось до уменьшения их толщиныдо Ьк = 0,5 мм.Было установлено, что зерна без разрушения внедряются в диски из свинца с радиусом В = 7 мм и олова В = 1,5 мм, Дляаналогичной деформации дисков этих раз 25 меров без зерна потребовалось усилиеРсв =. 33503 Н для диска из свинца и Рол ==1963 Н для диска из олова. Площадь дисков после деформации составляла Зк.ув =г=306 мм из свинца и Як.ол = 14,4 мм изолова,Отсюда удельное давление РРсв = = 109,5 МПа;РсвЯк.св.Рол ="136,3 МПа,Тогда всестороннее давление на абразивные зерна, при котором происходитшаржирование без разрушения, равно1+ -йк/к40 Оа.св = Р - = 299,6 МПа;1 Вк1+ -Оа.ол = 296,4 МПа,Для данной зернистости и марки алмазов принимаем Оа =300 МПа.Из формулыоо (г) = от 1 + - (В - г)1.йопределим максимальный радиус диска,при котором не возникает деформированиешаржируемого материала, т.е. оо = от ==250 МПа, т = О,Со П - ОтДля свинца Всв 11,5 мм, дляолова Вол = 5,25 мм.Экспериментально установлено, чтопредел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии материала составляет: олово от.уп.ол = 80 МПа, свинец Ут.уп.св=20 МПа. Из форму ы Л(- 1) Кбопределим толщину наружного пластического промежуточного материала из свинцаАв= 6,3 мм, из олова Ьол = 1,23 мм,Из формулыто (г) = дт - (я 1 - г)+1Б+ о, (1+ - (В-В,1Ьопределим максимальный радиус диска, состоящего из пластического материала, внутренняя полость которого заполненаматериалом с меньшим пределом текучестипри условии, когда не возникает деформи 1рование шаржируемого материала, т,е, ао =/ Iр Уо + 9 От - 10% 25,7 мм,зОтШаржирование стали 45 производилосьалмазными зернами, предварительно помещенными в диски из олова диаметром 10 мм( вариант) и 12 мм, из свинца диаметром22 мми 24 мм (И). Составные диски;наружное кольцо из олова с толщиной стенки 2 мм; внутри заполненное свинцом, диаметр диска 17 мм (Ч); наружное кольцо изолова с толщиной стенки 2 мм, внутри заполненное парафином, диаметр диска 90мм (И); наружное кольцо из свинца с толщиной стенки 9 мм, внутри заполненное парафином, диаметр диска 50 мм (ч),После шаржирования было установлено, что во всех семи случаях зерна без разрушения внедрились в материал сталь 45, однако ви й случаях на шаржируемой поверхности наблюдались вмятины вследствие пластического деформирования шар жируемого материала.Проведенные испытания показали, чтопри шаржировании описываемым способом площадь, обрабатываемая за один цикл, увеличивается до 80 раз.10 Формула изобретенияСпособ шаржирования поверхностейабразивными зернами, при котором их предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и 15 осуществляют их вдавливание в шаржируемую поверхность твердым пуансоном, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей процесса путем увеличения шаржируемой за 20 один цикл обработки поверхности, в качестве промежуточного элемента берут пластину, ограниченную по периметру материалом с большим пределом текучести, толщину которого выбирают по формуле25(Ъ - всестороннее давление на абразивное зерно, позволяющее производить шаржирование;%,уп - предел текучести при сжатии впредельном упрочненном состоянии пластичного материала с большим пределом текучести;К = (0,5 - 0,7) - коэффициент, определяющий, какая часть зерна находится над обра батываемым материалом в моментвозникновения его разрушения;бз - размер зерна,