Способ абразивного шлифования

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам шлифования абразивными токопроводными кругами деталей из конструкционных и инструментальных сталей с инициированием электрических разрядов, упрочняющих обрабатываемую поверхность. Цель изобретения - повышение качества упрочнения за счет увеличения глубины и твердости упрочняемого поверхностного слоя. Предварительно обработанную деталь подвергают 2-8-кратному воздействию электрических разрядов, инициируемых между связкой абразивного круга зернистостью 8-16, содержащего 40-50% графита, и обрабатываемой деталью в воздушной среде на зазоре, исключающем механический контакт зерен с обрабатываемой поверхностью, при амплитудном напряжении разрядов 140...280 В, амплитуде тока 56...112 А и длительности разряда 10...20 мс, после чего производят окончательное шлифование до удаления следов эрозии и получения необходимого размера. 7 табл.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4345786/31-08 (22) 18.12.87 (46) 30.03.90. Бюл. № 12 (71) Пензенский политехнический институт (72) В. Д. Дорофеев, В. A. Славин, Д. В. Бураков и Н. В. Фунтов (53) 621.9.048.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 494130, кл. В 23 Н 7/00, 1972. (54) СПОСОБ АБРАЗИВНОГО ШЛИФОВАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам шлифования абразивными токопроводными кругами деталей из конструкционных и инструментальных сталей с инциированием электрических разрядов, упрочняющих обрабатываеИзобретение относится к машиностроению, в частности к способам шлифования абразивными токопроводными кругами деталей из конструкционных и инструментальных сталей с инициированием электрических разрядов, упрочняющих обрабатываемую поверхность.

Цель изобретения — повышение качества упрочнения за счет увеличения глубины и твердости упрочняемого поверхностного слоя.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Предварительно прошлифованную деталь без отвода круга подвергают 2 — 8-кратной электроискровой обработке разрядами, инициируемыми между связкой абразивного круга зернистостью 8 — 16, содержащего 40—

50% графита, и обрабатываемой деталью в воздушной среде на зазоре, исключающее механический контакт абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью до удаления поверхностного слоя глубиной, равной 2 — 8 глубин лунок от воздействия единичного раз„„SU„„1553296 д1 (51)5 В 23 Н 5/04, 9/00, В 23 В 1/00 мую поверхность. Цель изобретения — повышение качества упрочнения за счет увеличения глубины и твердости упрочняемого поверхностного слоя. Предварительно обработанную деталь подвергают 2 — 8-кратному воздействию электрических разрядов, инициируемых между связкой абразивного круга зернистостью 8 — 16, содержащего 40 — 50% графита, и обрабатываемой деталью в воздушной среде на зазоре, исключающем механический контакт зерен с обрабатываемой поверхностью, при амплитудном напряжении разрядов 140 — 280 В, амплитуде тока

56 — 112 А и длительности разряда 10 — 20 мс. после чего производят окончательное шлифование до удаления следов эрозии и получения необходимого размера. 7 табл. ряда, при амплитудном значении напряжения разряда 140 — 280 В, амплитуде тока разряда 56 — 112 А и длительности разряда 10—

20 мс.

При проведении обработки детали должна соблюдаться следующая последовательность операций: предварительное шлифование; бомбардировка поверхности искровыми разрядами, инициируемыми между связкой токопроводного круга и обрабатываемой деталью; окончательное шлифование до удаления следов эрозии.

Все три этапа обработки осуществляются на одном и том же станке без переустановки детали.

Обеспечение необходимой кратности искрового воздействия осуществляется, исходя из экспериментальной формулы

Ярго=5»акс — (2 — 8), (1) где Sp-c — рабочий межэлектродный зазор мкм;

5»ак — максимально-пробивной зазор, мкм;

1553296

h„ — глубина лунки; (2 —.8) — необходимая кратность искрового воздействия (кол ичество проходов).

3а один проход толщина слоя, удаляемого при электроискровом воздействии, приблизительно равна глубине единичной лунки h

Для обеспечения необходимой кратности воздействия разрядами поверхности связки круга в начальный момент времени необходимо установить на зазоре 5раб от поверхности деталей. Когда количество проходов электроискрового воздействия (кратность) достигает своего заданного значения (2 — 8 разрядов), толщина удаленного слоя соответственно будет равна (2 — 8) h, а межэлектродный зазор достигает своего максимально-пробивного значения Sua c, при котором искровое воздействие автоматически прекращается.

В табл. 1 приведены средние значения максимально-пробивного зазора и глубины лунки, соответствующие заданным электрическим режимам.

Представляя значения 5макс, hg В приведенную формулу, вычисляем величину рабочего зазора для получения необходимой кратности искрового воздействия.

Обработку поверхности разрядами осуществляют при определенных электрических режимах. Предлагаемые амплитудные значения силы тока, напряжения, длительности разрядов вызывают интенсивное тепловыделение с последующим упрочнением поверхностного слоя. Интенсификация электрических параметров указанных значений приводит к росту энергии импульса, а вместе с тем к росту глубины закаленного слоя, n,ö;àêo с увеличением энергии твердость упрочненного слоя понижается в результате процессов эрозии и частичного отпуска.

Уменьшение значений электрических режимов снижает интенсивность тепловыделения, что приводит к значительному сокращению глубины термического воздействия.

В табл. 2 приведены усредненные значения микротвердости и глубины упрочненного слоя в зависимости от электрических режимов.

Как видно из табл. 2, повышение параметров тока и напряжени я неоднозначно влияет на эффективность упрочнения, а именно глубина упрочненного слоя возрастает, а микротвердость падает.

Аналогичные зависимости прослеживаются и при изменении длительности импульса.

В табл. 3 приведены значения микротвердости и глубины упрочненного слоя в зависимости от длительности воздействия разряда.

Исходя из табл. Ъ можно сделать вывод, что для получения упрочненного слоя с оптимальной микротвердостью и глубиной, обработку необходимо проводить в задан5

50 ном диапазоне электрических параметров, т. е. U,=140 — 280 В; 1 =56 — 112 А; f10—

20 мс.

Существен ное вли я ние на микротвердость и глубину упрочненного слоя оказывает кратность искрового воздействия.

В табл. 4 приведены значения микротвердости и глубины упрочненного слоя в зависимости от кратности воздействия разряда.

Диапазон 2 — 8 выбран из табл. 4, так как с увеличением кратности искрового воздействия свыше 8 происходит значительное снижение микротвердости, а глубина упрочненного слоя практически не изменяется.

Процесс абразивно-электроискрового упрочняющего шлифования необходимо осуществлять при указанных электрических параметрах и кратности в совокупности с токопроводными абразивными кругами зернистостью 8 — 16, содержащими в качестве наполнителя 40 — 50% углерода.

Увеличение зернистости круга свыше рекомендуемых значений приводит к удалению части упрочненного слоя, а уменьшение зернистости приводит к снижению его шлифующей способности.

В табл. 5 приведена зависимость между зернистостью абразивного круга и рабочим слоем круга.

В результате анализа экспериментальных данных установлено, что величина рабочего слоя шлифовального круга Л-. (табл. 5), расположенного между наружной поверхностью круга и поверхностью связки, должна быть меньше величины рабочего межэлектродного зазора между связкой токопроводного абразивного круга и обрабатываемой поверхностью детали (табл. 1) .

В противном случае рабочий слой шлифовального круга вступает в контакт с обрабатываемой поверхностью и удаляет часть упрочненного слоя (табл. 6) .

Изменение процентного содержания углерода в абразивном круге ниже или выше рекомендуемых значений также нецелесообразно, так как в первом случае происходит снижение токопроводности круга и значительное ухудшение эффекта упрочнения, а во втором случае снижение концентрации абразивных зерен, ухудшение режущей способности шлифовального круга и снижение его стойкости.

В табл. 7 приведены данные влияния процентного содержания углерода на микротвердость и глубину упрочненного слоя.

При шлифовании по предлагаемому способу упрочнение происходит за счет одновременного протекания трех процессов: азотирования поверхностного слоя изделия за счет диссоциации атмосферного азота в разряде электрического тока и соединения его с элементами поверхностного слоя, цементации за счет полярного переноса угле1553296 е дости упрочняемого поверхностного слоя, для обработки берут абразивный круг зернистостью 8 — 16, на мягкой связке, содержащей

40 — 50О углерода, и перед окончательным шлифованием обрабатываемую поверхность подвергают обработке разрядами в воздушной среде на зазоре, исключающем контакт абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью до удаления слоя глубиной 2 — 8 глубин лунки от воздействия единичного

10 разряда, при амплитудном значении напряжения разряда 140 †2 В, амплитуде тока разряда 56 †1 А и длительности разряда

10 — 20 мс. рода, присутствующего в токопроводном графитизированном круге в заданной пропорции (40 — 50 ), и высокоскоростной закалки.

Формула изобретения

Способ абразивного шлифования деталей из конструкционных и инструментальных сталей токопроводным кругом с инициированием электрических разрядов для упрочнения обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения качества упрочнения за счет увеличения глубины и тверТаблица 1

Рабочий межзлектродный зазор S при крат— ности воздействия, мкм

8макс) 4p ) MKM мкм

I, А

6 7 8

2 3 4 5

50 45 40 35 30 25 20

60 54 48 42 36 30 24

67 59 51 43 35 27 19

77 68 59 50 41 32 23

80 70 60 50 30 20

140 60

175 72

210 83

245 95

280 100

56

84

98

112

6

8

Таблица 2

Глубина упрочненного слоя, мм

Электрические параметры Микротвердость, Марки стали

Н М, кгс/мм2

I А U H

1 041

1034

950, 926

901

772

У8

G45

1 012

1 005

936

917

874

779

28

42

56

84

98

112

126

140

28

42

56

84

98

112

126

140

350

350

О, 081

О, 090

0,145

О, 168

О, 194

О, 250

0,280

0,310

0,315

О, 071

О, 084

О, 134

О, 157

О, 192

0,234

0,284

0,295

0,300

1553296

Таблица 3

Глубина упронненного

Марка стали

Длительность импульса, мс микротвердость на поверхности

ДИ, кгс/мм слоя, мм

Р 6115

9ХС

О 312

Т а блица 4

Глубина упрочненного слоя„ мм

Микротвердость поверхности, НМ кгс/мм2

Т.„, А

Краткость

Марка стали

Р6М5

Таблица 5

Номер Максимальный Рабочий слой зернис- размер зерен, круга, „, тости мкм мкм

6

12

16

6

12

14

16

18

22

24

8

12

14

16

18 о0

22

1

3

5

7

9

63

315

1371

1352

1302

1271

12 08

1 174

996

852

761

1208

1174

1 104

1084

1062

994

933

821

719

1286

1286

1281

1269

1227

1106

972

854

681

О, 084

О, 098

О, 140

О, 185

0,204

0,239

0,285

О, 321

О, 324

<), 328

О, 071

О, 090

О, 120

0, 146

0, 165

0,209

0,253

О, 304

О, 308

21

26,6

33,3

41,6

53,3

66,6

83,3

105

О, 102

О, 256

О, 293

0,320

О, 333

О, 338

О, 340

0,340

О, 339

О, 339

1553296

Таблица 6

I„,A

Глубина

Марка стали

Зернистость

Микротверупрочненного дость

НМ, к-гс/мм слоя, мм

О, 145 1020

О, 145 1020

О, 132 1008

0,119 987

О, 102 980

О, 08 670

У8

56 140 40

Таблица 7

Марка, Т„, А стали

U В Содержание углерода,%

Микротвердость, НМ,кгс/мма

Глубина упрочненного слоя ж

С,„45 70

175

70

175

Составитель Н. Глаголев

Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор М. Кучерявая

Заказ 423 Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

U, В Межэлектродный зазор, Spa» мкм

8

12

16

721

732

809

936

941

948

508

611

718

924

929

О, 081

О, 114

О, 148

О, 157

О, 158

О, 158

О, 079

О, 107

О, 133

О, 140

О, 145

0,147