Способ абразивной обработки

(19) ЯХ (51) 6 В тения е.СССР)д 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБ к авторскому свидетельств СО 03 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУГЛГОСУДАСТВЕННОЕ ПАТЕПТПОВЕДОМСТВО ССС 1 ГОСПАТЕНТ(71) Запорожское производственное обьединение "Моторостроитель"; Научно-исследовательский отдел - 2150 Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей(72) Качан А.Я.; Степанов Н.В., Винокурова ИА (56) Муханов И.И. Импульсная упрочняющечистовая обработка деталей машин ультразвуковым инструментов. М.: Машиностроение, 1978, с. 11 - 15.., (54) СПОСОБ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ(57) Использование. :для абразивной обработки деталей. Сущность способа заключается в том, что в способе абразивной обработки, включающем операции шлифования и полирования, операцию полирования ведут в два этапа, при этом нормальное давление Р в зоне обработки и скорость Ч пере 2 2мещения инструмента на второмэтапе определяют0,1 р т2из условия Р =Р , Ч =- Ч, где Р - величи,2 1 2 2 т 1 1ина нормального давления на первом этапе полирования; р - радиус кромки абразивного зерна инструмента; и - глубина вдавливания абразивного зерна на первом этапе полирования; Ч - скорость перемещения инструмента .на первом этапе полирования; 1 - коэффициент полирования на первомиэтапе; 1 - коэффициент трения на втором этапетполирования. 4 ил.Изобретение относится к абразивнойобработке деталей, содержащей операциишлифования и полирования,Цель изобретения - повышение качества абразивной обработки за счет обеспече-ния ее упрочнения,На фиг.1 показана схемавзаимодействия инструмента и детали; на фиг,2 - схемавзаимодействия абразивного зерна и обрабатываемого материала в момент осуществления первого "этапаоперацииполирования; на фиг.З - схема взаимодействия абразивного зерна и обрабатываемого материала в момент осуществлениявторого этапа операции полирования; нафиг.4 - характерраспределения эпюры ос.таточных напряжений после выполнениякаждого из этапов операции полирования исуммарная эпюра напряжений после указанной последовательности операций,В процессе абразивной обработки детали 1 обрабатываемую поверхность 1 а вначале шлифуют, а затем полируют,например;абразивной лентой 2,В процессе обработки режущая поверхность 2 а инструмента 2 взаимодействует споверхностью 1 а детали 1 (фиг,1);При этом процесс полирования ведут вдва этапа,При осуществлении первого этапа операции полирования под воздействиемвнешних сил Р, и- Ру, воздействующих насистему деталь-инструмент, абразивноезерно 3 вдавливается в обрабатываемый материал на глубину Ь и на дуге контакта АБ1-ое абразивное зерно 3 контактирует с обрабатываемым материалом поверхности 1 а(фиг.1; 2),При этом в каждой точке, например вточке С этой дуги. действуют силы Рь Ру исуммарная этих сил. Рь которую можнб разложить на составляющие силы Иь Ть Сила,Р, направлена на преодоление сопротивления материала в направлении перемещениизерна 3. Сила Ру - прижимает абразивноезерно к обрабатйваемой поверхности 1 а детали,Й - нормальная сила реакции, возникающая от воздействия внешней силы,Т - сила трения абразивного зерна 3 иобрабатываемого материала.а - угол трения между вершиной зернаи материалом.д - угол резания.Коэффициент трения , можно представить в виде р-Ьу = агсв 1 п -рфР р-йкГ = с 1 ц агсСд - +агсв 1 пР ру.р-й .я я5 : - +,у = - + агсз 1 п -22 РПри осуществлении первого этапа операции полирования в поверхностном слоематериала формируется эпюра напряжений(кривая 1) с подслойным максимумом на глубине 40 - 80 мкм, а на поверхности детали15 величийа сжимающих напряжений невелика (фиг.4),При снйжении давления в зоне обработки глубина вдавливания 1-го абразивногозернав материал обрабатываемой поверх 20 ности также определяется величинойЬ р =0,2-0,4 (фиг.З),Распределение сил по дуге АБ иное, чемв предыдущем случае, Величина Р, снижается и не в состоянии вызвать в направле 25 нии своего действия величйну напряжения,достаточную для срезания и отделения мик. ростружки от основного материала, Приэтом уголрезания О - 180, а силы Руь РьМ направлены.в сторону основной массы ма 30 териала и также не способствуют отделениюмикростружки, а лишь обусловливают дополнительную пластическую деформацию тончайших слоев, расположенных в зоне вершинызерна и особенно по линии контакта.35 Таким образом, в этом случае происходит процесс пластического деформирования тончайшего поверхностного слоя такжеи в направлении действия Р что способствует создайию в поверхностном слое мате риала требуемого распределения эпюрыостаточных напряжений сжатия, так как в этом случае преобладающим фактором яв- .ляется силовой.При соотношении Ьр=0,2 - 0,4 удает ся получить величину нормального давления на поверхн.ости, обеспечивающую . большую величину снимающихнапряжений (до 400-500 МПа) на небольшой глубине (кривая 2 фиг.4). Если операция полирова ния выполняется в указанной последовательности, то.эпюры остаточных напряжений суммируются и получается эпюра напряжений (кривая.З фиг.4) с большой величиной сжимающих напряжений на глубине до 40 - 80 55 мкм, что обеспечивает высокие значения предела выносливости детали.Кроме того, при такой последовательности операций получается низкая шероховатость поверхности.1792056 10 15 Величину нормального давления, необходимую, для определения глубины вдавливания абразивного зерна3 вобрабатываемую поверхность 1 а, определяют иэ условия Х Ру=О, (фиг.1), получим - 5Ру+И=О (1)Силу й определяют из уравнения=5 е Нчгде Я е - суммарная площадь провкций отпечатков внедрившихся частиц абразива,находящихся на участке рабочей поверхности абразива;-;Н - твердость материала поверхностидеталипо Виккерсу,Силу Ру можно представитьв виде бСоответственно величина глубины вдавливания Ь 2 при осуществлении второго этапа операции полирования запишется в виде ргОткудаРь 3Следовательно, Рг=Р 1ЬВеличину Ьг можно представить Ь 2=0,2-О,4 Р.гдер- радиус кромки зерна.где Р- нормальное давлениев зоне обра 20ботки, МПа,Я - номинальная площадь контакта;мм (сечение обрабатываемой детали),Суммарную площадь З определяютиз выражения25За=Я иЯн,где 5 - площадь проекции отпечатка при внедрении абсолютно жесткой абразивной частицы в обрабатываемый материал;и - количество абразивных частиц, находящихся на 1 ед. площади рабочей абразивной поверхности35Я=с Ь,где с - безразмерный коэффициент с=.0,5 - 1;Ь - глубина вдавливания абразивного 40зерна в обрабатываемый материал.Тогда уравнение (1) запишут в виде-Р Я+сЬп Я Н=О,спНчВ соответствии с полученнымуравнением глубина вдавливания 61 зерна 3 при осуществлении первого этапа операции 50 полирования будет определяться зависимостью.Рчгде Р 1 - нормальное давление при осуществлении первого этапа операции полирования. 0,1. р2Тогда Р = Р2 1 2 После осуществления первого этапаоперации полирования определяют соотношение РВ 1. Величину Р 1 находят из уравнения для силы Ру, а глубину вдавливания Ь 1зерна при этом находят по величине. шероховатости В полученной на обработаннойповерхности детали 1 после первого этапа,Затем по формулегр ОР2 1 2определяют величину Р 2, до которой ее необходимо снизить. После чего снижают давление в зоне обработки и скоростьперемещения абразивного инструмента всоответствии с зависимостьютЧ = - фг Гигде ч 1 - скорость перемещения йнструментапри осуществлении первого этапа операцииполирования;ч 2 - скорость перемещения инструмента при осуществлении второго этапа;.- коэффициент полирования при осуществлении первого этапа операции полирования;.1, - коэффициент трения при осуществлении второго этапа операции полирования,Снижение скорости перемещения абразивного инструмента производят с цельюисключения прижогов обрабатываемой поверхности от выделения тейла за счет силтрения при осуществлении второго этапаоперации полирования. После чего выполняютвторой этап операции полирования.При этом абразивные зерна инструмента 2вдавливаются в обрабатываемую поверхность на высоту О;2-0,4 р радиуса кромкиабразивного зерна и, перемещаясь со скоростью ч 2 относительно обрабатываемой 5поверхности, выглаживает ее и упрочняет. П р и м е р. После шлифования полиру-. ется поверхность детали. абразивной лен-той, радиус кромки абразивного зерна 1.0 которой составляет 3 мкм, Глубина вдавливания этого зерна в обрабатываемый материал 3 мкм. Давление в зоне обработки при выполнении первого перехода полирования со снятием материала составляет Р 1=10 МПа, скорость перемещения инструмента ч 1=10 м/с, а коэффициент полирования 1=0,5. После выполнения первого этапа операции полирования определяют по предложенной зависимости величину нормального давления, необходимую при выполнении второго этапа операции полирования, получают Р 2=1 МПа, Ч 2=4 м/с, т,кЯ,=0,2. Затем выполняют второй этап операции полирования абразивным инструментом без снятия материала.20 30 Формула изобретенияСПОСОБ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ, при котором последовательно осуществляют шлифование и полирование детали, отличающийся тем, что, с целью повышения качества абразивной обработки поверхности за счет обеспечения ее упрочнения, процесс полирования ведут в два этапа, .при этом . нормальное давление Рг в зоне обработки и скорости Ч 2 перемещения инструмента ,на втором этапе определяют из условияР=Р : Ч= - ф Ч2 1 2 2 1 1и 3где Р 1 - величина нормального давления на первом этапе полирования;р - радиус кромки абразивного зерна.инструмента;Ь 1 - глубина вдавливания абразивного зерна на первом этапе полирования;Ч 1 - скорость перемещения инструмента на первом этапе полирования;1 в - коэффициент полирования напервом этапе;коэффициент трения на второмэтапе полирования,.,4 Производственно-издат город, ул. Гага ский комбинат "Патент а,10,; 4 г, -, .Ъиььй юа; -..с м:-ж. .; . вамаащьа ащьй аи-"; ".,"и