Способ шлифования хромированных цилиндрических заготовок торцом алмазного чашечного круга

(51)5 В 24 В 1/00 А 1 ГОСУДАРСТВЕН 1 ЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР митеТТКРЫТИЯМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Г ОМУ СВИДЕТЕЛЬ Вааааа(56) Мешанинец А,А. Определение оптимальных режимов шлифования цилиндрических хромированных деталей, НИИМАШ,Экспресс-информация. Абразивы. Выпуск8. М., 1982, с,4 - 6.(54) СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ ХРОМИРОВАННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ТОРЦОМ АЛМАЗНОГО ЧАШЕЧНОГОКРУГА Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при шлифовании хромированных заготовок, например, силовых колонн литьевых машин, штоков гидроцилиндров и других деталей машин, работающих в условиях трения, а также для восстановления изношенных деталей при ремонтных работах,Известен способ определения оптымальных режимов шлифования цилиндрических хромированных заготовок. Однако он приемлем при шлифовании хромированных заготовок абразивными кругами прямого профиля.Цель изобретения - повышение качества шлифованной поверхности и прочности заготовки.Известно, что на качество обработанных поверхностей большов влияние оказывает температура в зоне контакта шлифовального круга и детали. 2(57) Способ может быть использован в машиностроении при шлифовании хромированных заготовок, например силовых колонн литьевых машин, штоков гидроцилиндров и других деталей машин, работающих в условиях трения, а также для восстановления изношенных деталей при ремонтных работах. Способ шлифования хромированных цили 1(ррических заготовок торцом алмазного чашечного круга под углом, близким к прямому, заключается в том, что заготовке и кругу сообщают вращения, а последнему - движение продольной и поперечной подач. Скорость продо)1 ьной подачи подбирают по соответствующей формуле, 6 ил., 1 табл. Для проведения эксперимента выбрали заготовки диаметром 25 мм и длиной 260 мм из сталей 45, 18 ХГТ, ЗОХГТ, ЗОХГСА ГОСТ 4543-71, которые перед хромированием подвергались термообработке до НКСГ 40- а 62 и шлифованию. Осаждение электролитического хрома в течение 3,5-4 ч достигало толщины 0,09-0,11 мм на сторону, Хромиро- ф 4 вание производилось в электролите следующего состава: хромовый ангидрид(СгОз) 247 Л кг/мз; серная кислота (Н 2304) 3,32 кг/мэ. Од Плотность тока составляла 50 А/м . Темпе- О ратура ванны была 72 С. Микротвердость хромированного слоя перед шлифованием находилась в пределах 6300 - 6800 мн/мм 2. Согласно требованиям технических условий шероховатость обработанной хромированной поверхности не должна превышать йа - 0,32 мкм по ГОСТ 2789-73.Для экспериментального измерения температуры в зоне контакта шлифовального круга и заготовки с обильным охлаждени 17765395 10 15 разъема тонкими пластинками слюды, Другими концами проволочные электроды соединены с латунными токосъемниками, 20 СНОЛ - 2,5 - 2;5 - 2,5/2 М, с установкой хромель-амомелевой и контрольной платинородиево-платинной термопары, подключенным к потенциометру ПП - 63.Через каждые 100 С фиксировалась ТЭДС, возникающая в термопарах как при нагреве, так и при охлаждении. Показания термопар записывались на осциллографическую бумагу, Температуру измеряли также контрольным термометром с целью исключения ошибок. Замеры расстояний от нулевой линии до максимальной величины кривой осциллограммы замерялись с помощью инструментального микроскопа БМИ и переносились на тарировочную осциллограмму.На базе проведенных замеров построены графики.На фиг.1 изображен график зависимости контактной температуры от поперечной подачи при доводочном шлифовании хромированных заготовок торцом алмазного чашечного круга АС 2 100/80-4 Б 1 при Чд " 20 м/мин и Ям - 0,5 м/мин. 1. Чк 25 м/с; 2. Чк - 30 м/с; 3 Чк - 35 м/сНа фиг.2 изображен график зависимо 30 сти контактной температуры от скорости продольной подачи при доводочном шлифовании хромированных заготовок торцом алмазного чашечного круга АС 2 100/80-4 Б 1 при Япоп=0,01 мм/дв,ход 1. Чд ф-" 10 м/мин, 2, Уд" 20 м/мин; 3. Чд" 50 м/мин.На фиг,З изображен график зависимости контактной температуры от окружной ем напорной струей (расход СОЖ не менее 15 - 20 л/мин), при доводочном шлифовании хромированных цилиндрических заготовок торцом алмазных чашечных кругов АС 4 100/80-4 К 1, АС 2 63/50 - 4 Б 1 и АС 2 100/80 - 461 была изготовлена специальная оправка, в которую вмонтирована искусственная . хромель-амомелевая термопара из проволоки диаметром 0,08 мм путем закрепления ее между двумя хромированными по наружной поверхности кольцами при помощи гаек на оправке.Хромированные кольца изолированы отоправки текстолитовыми проставками, В плоскости разъема двух колец закреплены проволочные сваренные электроды, изолированные от основного металла и плоскости ТЭДС через экранированные провода фиксировались усилителем ТОПАЗ и осциллографом Н. Статическая тарировка термопары с осциллографом производилась путем установки термопары в электропечь 35 40 45 50скорости заготовки при шлифовании торцом алмазного чашечного круга АС 2 100/80-4 Б 1 при Япоп. " 0,01 мм/дв,ход,. 1. Ям 0,2 м/мин; 2. Ям = 0,60 м/мин; 3. Ям 1,5 м/мин.На фиг.4 показана схема для определения ширины шлифования (размер В),На фиг,5 приведена схема кинематики доводочного шлифования цилиндрической детали торцом алмазного чашечного круга.На фиг.6 изображена схема шлифования цилиндрической детали торцом алмазного чашечнога круга для определения приведенной высоты шлифовального круга (размер Н),Кроме экспериментальных исследований величины контактной температуры при доводочном шлифовании хромированных заготовок торцом алмазного чашечного круга были проведены теоретические исследования.Согласно известному способу максимальная контактная температура при шлифовании хромированных заготовок абразивными кругами прямого профиля равна:15,2 10 э РЧ л 4( СУЧ ХхСхЯНЧдА(1+ 4 С Ч) х Сх )х Чд(1) где О евх - максимальная температура контакта в зоне шлифования, С;Р - главная составляющая сила резания, Н;Чк и Чд - окружные скорости круга и заготовки, м/мин;М и 3 - коэффициенты теплопроводности круга и слоя хрома заготовки, Вт/(М.К);Ск и С - теплоемкость материала круга и хрома, кДж/К; Н - высота шлифовального круга, м; . - длина кривой контакта шлифовального круга и заготовки,м;у и у - плотность материала круга и хрома, кг/м . Если обозначитьх Сх )Ъ Чд 1 + К то после преобразования формулу (1) можно записать в виде152 10 зР ЧдКлЯвах где д- доля выделившегося тепла при шлифовании, идущая в заготовку.(14) йопд Яесто Овв подстаатуру трещинооб металле, например С, получим 5 10 15 20 Если в формулу (14) в вить граничную темпе разования в основном стали 18 ХГТ, равную 46 о,зз Эвах рактерах тепловых потоков, отводящих тепло в деталь,и законе изменения точек по глубине заготовки, Тепловыделение оказывает решающее значение на качество обрабатываемых поверхностей, так как основная часть работы, затрачиваемая нэ процесс шлифования, превращается в тепло, которое распространяясь вглубь заготовки, изменяет температуру по ее сечению, что вызывает появление остаточных напряжений и структурных превращений в основном металле, которые в свою очередь приводят к изменению геометрических размеров заготовки, нарушению точности обработки и отслаиванию хромированных слоев, Кроме того, при нагреве слоя хрома при исследовании возникают еще и дополнительные напряжения в основном металле из-за разности коэффициентов линейного расширения хрома и стали.При проведении серии экспериментов установлено, что при неправильно выбранных режимах шлифования появляются температурные шлифовочные трещины не только в слое хрома, но и в основном метал ле под слоем хрома. К снижению эксплуатационных качеств заготовки приводят только те трещины, которые возникают в основном металле, В результате экспериментальных проверок при шлифовании хромированных 30 . заготовок с основами из термообработанных сталей удалось установить граничные температуры трещинообразования. Они равны для сталей 45-380 С, 19 ХГТС; ЗОХГСА - 490 вС, ЗОХГТ - 560 С. 35Термообработка исследуемых сталей перед нанесением слоя хрома характеризуется следующими данными; Сталь 45, Закалка, Температура нагрева 800830 С. Охлаждающая среда - вода. Н В 40 241302 0 в = 810 МПа. Сталь 18 ХГТ. Закалка. Температура нагрева 860.880 С. Охлаждающая среда - масло, Н В 240300. 0 в= 981 МПа. Сталь 30 ХГСА. Закалка, Температура нэгре ва 880.930 С. Охлаждающая среда - масло. Отпуск, Температура нагрева 510 С, Охлаждающая среда - вода. НВСв 45.50 о 1035 МПа, Сталь ЗОХГГ. Первая закалка, Температура 50 нагрева 8800.930 С, Охлаждающая среда - масло, Вторая закалка, Температура нагрева 850 С. Охлаждающая среда - воздух, НВСэ 3545. (7 в=1178 МПа. Если в формулу (11) подставить выражение. (12), пол учим 1314,1928 м Ч д 3 йопд й3) Если уравнение (13) решить относительно Ям, получим л В 8 -,ьр.ц ьд - 13 ч По формуле (15) можно определить скорость продольной подачи, при которой не наступит трещинообразовэние. Это подтверждено практическими данными.Если в формуле (15) ввести коэффици- ент где О 1 евх - максимальная граничная температура трещинообразования какой-либостали; Оввх - максимальная граничная температура трещинообразования стали 18 ХГТ,равная 460 С,то получим значение максимальной продольной подачи шлифования хромированной заготовки с основой (подложкой) любойвыбранной стали.При сравнении пределов прочноститермообработанных исследованных сталей,как приведено выше, с пределом прочностистали 18 ХГТ, который равен 981 МПа, получим значение коэффициента К 2., которыйравен - . Значение коэффициента К 1 зэОв981Чвисящего от граничной температуры трещинообразования различных сталей, и К 2,определенного на основе пределов прочности различных сталей, а также расхождениеих величин между собой в процентном отношении сведены в таблицу.Сравнение граничных температур трещинообразования при шлифовании хромированных заготовок показывает, чтоконтактная температура трещинообразования тем выше, чем выше предел прочностихромированной стали, применяемой в качестве основы (подложки) для нанесения электролитического хрома,Анализ прочностных характеристик термообработанных сталей 45,18 ХГТ, ЗОХГСА,ЗОХГТ и граничных температур трещинообразовэний при шлифовании хромированных заготовок с основами из указанныхсталей свидетельствует о том, что рост гра-.ничных температур и пределов прочностисоизмеримы, прямо пропорциональны, а,погрешности не превышают 2. Учитывая, что в качестве основ для хромирования 5заготовок могут применятся различные ста-.ли и полагая, что не все погрешности учтены, в заявке принято, что все погрешностисоставляют 5.В общем случае, когда не известна граничная температура для той или иной стали,ее можно с учетом установленной зависимости определить путем сопоставления пределов прочности нужной стали с пределом.прочности стали, граничная контактная температура трещинообразования которой известна. За базовую в заявке принята сталь18 ХГТ, прЕдел прочности которой равен после термообработки 981 МПа,Если правую часть формулы (15) умножить на коэффициент К 2, который равен- , то после приведения скорости прц 981дольной подачи к степени 1, а также подстановки длины дуги контакта из формулы (9) 25получим:Формула (16) позволяет определить скорость продольной подачи при шлифовании хромированных заготовок с основами из различных сталей с известными пределами прочности, при которой трещинообраэование не наступит.П р и м е р 1. Шлифование велось торцом алмазного чашечного круга АС 2 100/80-61 на универсальном токарно-винторезном станке мод.ЯпЬ. Ятгипдаг Агаб (Румыния), оборудованном шлифовальной головкой заточного станка мод. ЗА 64 М. Диаметр хромированной заготовки равнялся 25 мм. Толщина хромового покрытия составляла 0,22+0,04 мм. Были выбраны следующие режимы шлифования:.Ям 1,5 м/мин;Чд = 50 м/мин;Чк 25 м/с;Япоп = 0,01 мм/дв.ход;Оср - 115 мм;Йср - 57,5 мм= 62,5 х 10 э м;Ь - 57,5 х 10 .После электролитического расхромирования шлифованной заготовки трещин в основном металле не обнаружили. Расчеты по формулам(11) и (16) при выше приведенных данных показали, что рэ 11 и 1 ная температу ра равна 298,2 С,.что намного ниже граничной температуры трещинообразовэния термообработанной стали 45 ( О 380 С), Экспериментальные и теоретические данные совпали, т.к. расчетные режимы шлифования обеспечивают бездефектную обработку,П р и м е р 2. Шлифование велось при тех же данных, что в примере 1. В качестве основы для хромирования применялась сталь ЗОХГТ, термообработанной до НЯСэ=42-45 Режимы шлифования: Ям=2 м/мин;. Чд = 10 м/мин; Чк 35 м/с; Япоп - 0,01 мм/дв.ход, После расхромирования заготовка была покрыта густой сеткой трещин, При постукивании заготовка раскололась, Расчеты по формулам (11) и (16) показали, что температура в основном металле составила 899 С, что значительно выше граничной температуры трещинообраэования для стали ЗОХГТ (560 С). Экспериментальные и теоретические данные подтвердились.Формула и за бр ете н и я Способ шлифования хромированных цилиндрических заготовок торцом алмазного чашечного круга под углом, близким к прямому, при котором заготовке и кругу сообщают враЩение, а последнему - движеч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышениякачества за счет исключения трещинообразования в основном металле, скорость продольной подачи выбирают по формуле; 1,49 10 с5- - У.Ж 6 г бз Угл де (Ъ- ла, МПа го ме л прочности осно ре В - наружный радиус шла,м;и - расстояние между цешлифовального круга их - коэффициент тепма, Вт/(м, К);Сх - теплоемкость хрома1 - плотность хрома, кг- средний диаметркруга, мм;аметр хромированн- поперечная подасредний радиус ао круга,мм;Чд - окружная скорость овального нтрами вращезаготовки,м;лопроводностиой заготовки, ммча, мм/дв,ход;лмаэного чашеч товк м/ корость шлифовапьногоидущая в заготовку,Чк - окружнаякруга, м/с; д - доля тепл ние продольной и поперечной подач, о т л и-, 17765391776539 ставитель И.Проскуряковхред М.Моргентал ректор Л.Пали Редактор С.Мельник Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 4093 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушскэя наб 4/5