Способ электрохимико-механической правки кругов на металлической связке

 

Изобретение относится к электрохимическим методам обработки, Е частности к правке кругов на металлической связке. Целыо изобретения является повышение точности профилирования и стойкости . Цель достигается за счет выбора у рабочих элементов инструмента упругих свойств достаточных для пластического деформирования связки, но исключающих в процессе правки вдавливание зерен в связку или их разрушение, для чего в качестве инструмента используют иглофрезу. 1 ил. о ел со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 23 Н 5/06

)1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3934990/31-08 ! (22) 30.07.85 (46) 07.04.87. Бюл. N - 13 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.В.Герасимович, Г.Н.Симаков, A.Â.0ñòàíèH и Г,П.Керша (53) 621.9.047(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 882719, кл . В 23 Н 7/00, 1982. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРАВКИ КРУГОВ НА ЬЯТАЛЛИЧЕСКОЙ

СВЯЗКЕ

„Л0„, 1301599 А1 (57) Изобретение относится к электр охимическим методам обработки, в частности к правке кругов на метал" лической связке. Целью- изобретения является повышение точности профилирования и стойкости кр -а. Цель достигается эа счет выбора у рабочих элементов инструмента упругих свойств

J достаточных для пластического деформирования связки, но исключающих в процессе правки вдавливание зерен в связку или их разрушение, для чего в качестве инструмента используют иглофрезу. 1 ил.

1301599

Изобретение относится к электрохи мико-механическим методам обработки, в частности к правке кругов на металлической связке.

Цель изобретения — повышение точности профилирования и стойкости круга путем выбора у рабочих элемен тов инструмента упругих свойств, исключающих в процессе правки вдавливание зерен в связку или их разрушение, но обеспечивающих пластичное деформирование связки, для чего в качестве инструмента используют иглофрезу.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего способ..

Устройство содержит шлифовальный круг 1, катод 2, насос 3 для подачи электролита, бак 4, источник 5 технологического напряжения 5, иглофрезу 6.

Для осуществления процесса правки к вращающемуся шлифовальному кругу 1 подводят катод 2, в образующийся зазор между рабочей поверхностью круга и катодом подается электролит. К шлифовальному кругу подводится (+), а к катоду — (-) источника 5 технологического напряжения. Этим обеспечивается электрохимическое растворение связки шлифовального круга. С помощью вращающейся иглофреэы 6 обкатывающейся по кругу с противоположной стороны, осуществляется механическое воздействие на рабочую поверхность круга.

Осуществление механического воздействия по предлагаемому способу отдельными игольчатыми элементами, твердость которых выше твердости связки, позволяет пластически деформировать связку круга и удалять с нее пассивирующую пленку, не вдавливая и не разрушая при этом абразивные зерна. Такое воздействие на рабочую поверхность шлифовального круга обеспечивается за счет задания определенного воздействующего усилия для каждого отдельного игольчатого элемента.

Иглофреза 6 представляет собой дисковый инструмент, рабочая поверхность которого состоит из отдельных упругих иголок, жестко закрепленных (например, методом пайки) с внутренней стороны. Иглофреза вводится в контакт с рабочей поверхностью круга и поджимается к нему с определенным усилием. При этом часть иголок, попавших на выступающие абразивные зер. на, деформируется, а остальные прони кают в межзеренное пространство и вступают в контакт со связкой, осуществляя ее пластическое деформирование

Иглофреза обкатывается по рабочей поверхности круга с окружной скоростью, равной окружной скорости круга, поэтому взаимное проскальзывание иглофрезы и круга отсутствует.

Для осуществления пластического деформирования связки необходимо, чтобы твердость иголок была выше твердости материапа связки, кроме того давление, развиваемое иголкой, должно быть достаточным для пластического деформирования.

Силу, которую нужно приложить к одной иголке, можно задать следующим образом: иг ñ иг

25 где G - предел прочности материаI ла связки;

F„„— площадь рабочего торца иголки.

Усилие для пластического деформирования рассчитывается без учета влияния наклепа (упрочнения) на поверхности связки, так как участок поверхности после каждого акта механического воздействия при вращении

35 круга подвергается электрохимическому растворению. При этом наклеп сии|| мается и разупрочненный учасTOK вновь

;юдвергается пластическому деформированию.

40 Учястки связки, на которые оказывается предварительное механическое воздействие, будут подвергаться более интенсивному электромеханическому растворению вследствие проявления

45 механохимического эффекта, а также вследствие их депассивации за счет локального удаления пассивирующей пленки. Это приводит к резкому повышению избирательности (локализаэ0 ции) процесса правки.

Известно, что оптимальная глубина заделки высокопрочных алмазных, зерен в материал связки составляет пример55 но половину эквивалентного диаметра зерна.

Значение силы, при которой происходит вдавливание половинных зерен в связку, т.е. при которой зерно

1301599 теряет устойчивость, можно определить следующим образом: (2) Рьд = " c . êü (3) 20 где D — эквивалентный приведенный экь диаметр зерна.

D алмазных зерен можно опредеэкь лить по формуле

6 (4) где N — число алмазных частиц в 1 кар

Усилие воздействия отдельных иголок на рабочую поверхность круга можно выбрать из неравенств

2 5

"0иг с:к 4 - иг— (6) где D „— диаметр иголки.

Причем значение Ри не должно превышать меньшее из значений Рр или

Рвд °

Диаметр иголок выбирают из условия . проникновения их в межзеренное прост-45 ранство. Для этого необходимо, чтобы

Э был меньше или равен среднему

Иг расстоянию между абразивными зернами, которое для алмазных кругов можно определить по формуле

50 (7) где К коэФФициент концентрации, показывающий во сколько раз данная концентрация алмазных зерен в круге отлична от принятой за 100Х или 1. где б, — предел прочности связки при сжатии, F — эквивалентная площадь зерна экь.

К вЂ” коэффициент прочности заделки зерна. f0

Коэффициент К зависит от силы трения зерен о связку, их адгезии со связкой, формы зерна и наклепа связки под зерном. Экспериментальными исследованиями установлено, что коэф- 15 фициент К равен примерно Z.

Эквивалентная площадь зерна может быть определена по формуле

/- г

"0экь зкь 4

При 100Х концентрации алмазных зерен в круге K = 1 и уменьшение конц центрации приводит к некоторому увеличению 1, и наоборот.

При выборе диаметра иголок иглофрезы значительно меньше улучшается проникновение иголок в межзеренное пространство. Однако при этом происходит увеличение трудоемкости изготовления иглофрезы вследствие возрастания количества иголок в иглофрезе, Кроме того, с уменьшением диаметра иголок увеличивается вероятность соскальзывания с зерен попавших на них иголок, что приводит к интенсификации износа иголок при обкатывапии иглофрезы по кругу. Таким образом, оптимальным диаметром иголок, исходя из этих требований, является диаметр, равный

Диаметр иголки необходимо выбирать таким, чтобы удовлетворялось неравенство по выбору ее взаимодействующего усилия на рабочую поверхность круга, В случае, если круг изготовлен. из прочных зерен (АСК, АСС) . Рр всегда больше Рц

Б этом случае неравенство по выбору воздействующего усилия имеет вид г (8) При выбор е D „„Х, левая част ь неравенства будет всегда меньше pro правой части, т.е. величина воздействующего усилия иголки на рабочую поверхность круга задается интервалом.

Если принять P„, равным его мини- мальному интервальному значению, т,е.

P = то максимальная высота иг 4 выступления зерен над связкой равна

Пэкь

Б этом случае зерна выстуЭ пающие над связкой на высоту более

Пэкь

2 э" будут вдавливаться в нее т.е.

° ° терять свою устойчивость, и при последующем воздействии на нпх иголок ,удалятьоя из связки.

При этом зерна высотой выступления не вдавливаются т.е. не теПэк

2 ф ° ° ряется их устойчивость, а при выборе

Р„„= P „обеспечивается оптимальная высота выступления зерен над связкой.

1301599 ле г

" ср ск 4 - иг

/ ск 4 — Mr г

Р «б

4 (12) 35

4Рр с

2EI

Ркр (у)г

В случае, если P лежит в интерваП

4 Р А 5 значение D ìîæíî также выбирать равным f, а значение силы Р„ иг из неравейства

По мере уменьшения силы P npoucP ходит сужение интервала задания усилия Р„„.

В случае, если Р становится меньше левой части неравенства, то при

= К разрушение зерен наступает при усилйях воздействия иголок на рабочую поверхность круга меньших, 20 чем усилия, необходимые для пластической деформации связки, т.е. в таких условиях нарушается работоспособность предлагаемого способа.

Для исключения этого необходимо

25 уменьшить D, который выбирают из условия г-, П с:к 4 p °

4Р

Отсюда D бcm

Исходя из требования к максимальной износостойкости иголок и минимальной трудоемкости изготовления фрезы, диаметр иголок должен быть максимально возможным.

Для практических расчетов диаметр иголок можно определять по формуле

При необходимости, например с целью интенсификации пластической деформации связки, диаметр иголок выбирают меньше. После выбора диаметра иголки усилие ее воздействия на рабочую поверхность круга выбирают из условия

Г D 50

«Р Р

Таким образом, из сказанного вытекают следующие случаи выбора и расчета диаметра иголки их воздействующего усилия на рабочую поверхность круга.

PP > P» . В этом случае диаметр иголок выбирают равным среднестати ческому расстоянию между зернами, которое для алмазного круга рассчитывают по формуле

П экь

Пиг — 3 (т (9)

При необходимости диаметр иголок

l может быть выбран меньшим. Воздействующе усилие отдельной иголки на рабочую поверхность круга выбирают из интервалов г, 2

2 (11) 2. Диаметр иголки в этом случае, как и в предыдущем, выбирают равным среднему расстоянию между зернами в шлифовальном калуге. При необходимости может быть выбран меньшим 7, Усилие воздействия отдельной иголки на рабочую поверхность круга задается неравенством

Диаметр иголки выбирают из условия

D = 0,8 (13) ск

При необходимости D может быть выбран меньше рассчитанного значения.

Усилие воздействия отдельной иголки на рабочую поверхность круга задается неравенством

/ П

Выбранное воздействующее усилие каждой гибкой иголки при накатывании круга иглофрезой обеспечивается в момент ее изгиба, т.е. при потере устойчивости. с

Как известно из теории устойчивости упругих систем, существует критическая осевая сила сжатого стержня, при которой он теряет устойчивость, т.е. происходит его изгиб. Эта критическая сила является максимальной, которую стержень способен передавать в осевом направлении, и рассчитывается по формуле

1301599

Таким образом, использование для механического воздействия игольчатого (стер;..невого) элемента позволяет задавать необходимое максимальное воздействующее усилие с помощью задания, например, длины и диаметра иголки. Если за критическую осевую силу потери устойчивости принять выбранную воздействующую силу, а диаметр иголки принять равным 0,4г, выбранному по указанной методике, то длина иголки от места ее закрепления рассчитывается по формуле где 1 — главный ц инерции поперечного сечения стержня, — коэффициент приведения длины (p = 2,0), Š— модуль продольной упругости материала стержня

P — критическая сила потери ус44г тойчивости стержня.

Для осуществления механического воздействия на рабочую поверхность круга иглофрезе сообщается вращательное движение с окружной скоростью, равной окружной скорости шлифовального круга. Затем радиальным перемещением она подводится к вращающемуся кругу до контакта с его рабочей поверхностью и поджимается на заданную величину, чтобы иголки проникли в межзеренное пространство и осуществили пластическое деформирование связи, Величина поджима должна превышать среднюю высоту выступления зерен над связкой круга и составляет при- 40 мерно 0,1-0,2 мм, На станке осуществляется фасонная правка круга марки ЛПП 300х15х5х127

АСК -250/200 М1100, вращающегося с окружной скоростью 30 м/с. Для элект- 45 рохимической правки применяется стальной катод в виде сектора, который подводится к кругу на расстоянии

0,2-0,3 ьм, В зазор подается электролит: водный раствор 10 -ного ИаИОр + 50

+ 2 -ного NaNO под давлением 10 Па, рабочее напряжение 20 В. Со стороны, диаметрально противоположной к шлифовальному уругу, подводится дисковая фреза диаметром 120 мм с заданным профилем, которая обкатывается по рабочей поверхности круга. Параметры иголок фрезы рассчитывают следующим образом.

Определяют усилие разрушения зерен марки АСК зернистостью 250/200. P

15,7 H.

По формуле (4) определяют эквивалентный диаметр зерна

0 = = 0,304 мм,.

Ь 1 экв где N — число абразивных зерен в навеске 0,2 г (1 кар), которое опреде. ляют по таблице N = 8110 шт.

По формуле (2) определяют усилие вдавливания Р алмазного зерна в

A$ связку И1 где Q — предел прочности сжатия сж связки И1.

P ъ Р т.е. зерно прежде чем

Bt4 > разрушится вдавится в связку. Так как P > Р диаметр иголки выбираР ют равным

25 Р— "в 0 304 „ в„= з Р.3

Коэффициент концентрации К„для

100% концентрации алмазного круга равен 1.

Воздействующее усилие иголки на рабочую поверхность круга принимаем равным максимально возможному ее значению

P = Р = ll 8 П. иг вр, Б качестве материала иголок выбираем проволоку иэ стали 45, НБ0г которой равно 220. НВ „равно 89.

Следовательно, В „г ) HÁ„4, Длину иголки рассчитывают по формуле (15) 0 E$ иг (" иг где Е = 2;10 Н/мм ш = 2, I ф

= 4 ° 10 мм.

Иголки D = 0,3 и длиной рабочей части 5 мм припаиваются к фасонному цилиндрическому основанию с радиусом

R = 20 мм. После пайки иглофрезы она пришлифовывается предварительно,с профилированным шлифовальHbm кругом с радиусом профиля R = 20 мм до 1 = 4 мм

При правке иглофреза приводится во вращение двигателем постоянного тока. Окружная скорость фреэы подбирается равной окружной скорости кру55 (15) 15 2

Р = 26 " " = 11 8 Н вА с 4

Э ентральный момент

1301599

ra Ч = 30 м/с. Погрешность формы круга перед правкой 0,1 мм.

Для исправления погрешности формы круга вращающаяся иглофреза подводится и кругу до касания его связки, на наиболее выступающих участках. Момент касания иглофрезой связки вращающегося круга определяет по исчезновению на отдельных участках связки электрохимической пленки (зеленого цвета), которая создается на круге путем кратковременного предварительного электрохимического растворения связки.

Перед правкой погрешность формы профиля составляет 0,1 мм. После касания иглофрезой наиболее выступающего участка круга иглофреза подводится к кругу до полного изчезновения пленки на его связке, т.е. на величину погрешности формы профиля круга. Затем между кругом и правящим катодом .прикладывается технологическое напряжение.

Момент окончания правки определяется по моменту начала появления на связке круга пассивирующей пленки, т,.е. по моменту выхода иголок иглофрезы из контакта со связкой круга.

Время на выправление профиля составляет 1 мин, точность правки 0,01 мм.

При обработке деталей типа ролик диаметром 10 мм из твердого сплава

ВК 8 на бесцентрово-шлифовальном станке возникает необходимость в периодической правке алмазного круга марки АПП 390х15х5х127 250/200 АСК

М1 100.

Периодичность правки составляет четыре раза в смену, время на одну правку непосредственно на станке

i0 мин, Один круг используется в те- чение 10 рабочих дней при двухсменной работе. При профилировании шли5 фовального круга по предлагаемому способу с помощью предлагаемого устройства время на одну правку сокращается до 2 мин, а периодичность правки за счет повышения стойкости круга сокращается до одного раза в смену. При этом один круг использует" ся в течение 30 рабочих дней при двухсменной работе.

Формула изобретения

Способ электрохимико-механической правки кругов на металлической связке, при котором осуществляют процесс

20 электрохимической обработки связки и производят удаление продуктов анодного растворения автономным правящим инструМентом из материала с упругими свойствами, которому сообщают окружную скорость, равную окружной скорости круга, и внедряют в него на заданную глубину, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности профилирования и стойкости круга, в качестве автономного правящего инструмента используют иглофрезу, при этом длину иголок иглофрезы устанавливают из условия обеспечения развиваемого давления на но35 верхность круга, достаточного для пластического деформирования связки, но меньше проводящего к вдавливанию зерен в связку или к их разрушению, а диаметр иголок выбирают исходя из

40 условия проникновения их в пространство между абразивными зернами.

1301599

Составитель Б. Кузнецов

Техред A. Кравчук Корректор Г. Решетник

Редактор A.Êîçoðèç

Заказ 1181/14

Тираж 976 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4