Способ шаржирования поверхностей абразивными зернами

 

Использование: при шаржировании поверхностей абразивными зернами. Сущность изобретения: абразивные зерна предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и осуществляют их вдавливание в шаржируемую поверхность твердым пуансоном. Пластина 1 при этом ограничена по периметру материалом с большим пределом текучести, толщина которого выбирается из условия А ( ,, а - 1) К d3, где А- толщина матеLM уп риала с большим пределом текучести; 7а всестороннее давление на абразивное зерно , позволяющее производить шаржирование; (Тгуп - предел текучести при сжатии в предельном упрочненном состоянии пластичного материала с большим пределом текучести; К - коэффициент, определяющий , какая часть зерна находится над обрабатываемым материалом в момент возникновения его разрушения, К 0,5...0,7; d3 - размер зерна. 3 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг, 3 (21) 4844077/08 (22) 14.05.90 (46) 07,06,92. Бюл. ¹ 21 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) В,И,Левитас, B.В,Маковецкий и В.И.Русаков (53) 621.922.079 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1283065, кл, В 24 В 57/00, 1987, (54) СПОСОБ ШАРЖИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ АБРАЗИВНЫМИ ЗЕРНАМИ (57) Использование: при шаржировании поверхностей абразивными зернами, Сущность изобретения: абразивные зерна предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и осуществляют их вдавливание в шаржируе„„. ЖÄÄ 1738620 А1 (si)s В 24 В 57/00//B 24 D 18/00 мую поверхность твердым пуансоном. Пластина 1 при этом ограничена по периметру материалом с большим пределом текучести, толщина которого выбирается из условия.

Л > (— 1) К ба, где Л вЂ” толщина матеОа

Ог.уп. риала с большим пределом текучести; ага†всестороннее давление на абразивное зерно, позволяющее производить шаржирование; (h. n. — предел текучести при сжатии в предельном упрочненном состоянии пластичного материала с большим пределом текучести; К вЂ” коэффициент, определяющий, какая часть зерна находится над обрабатываемым материалом в момент возникновения его разрушения, К = 0,5...0,7;

d3 — размер зерна, 3 ил.

1738620

Изобретение относится к производству абразивных инструментов методом шаржирован ия, 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: а где о — всестороннее давление на абразивное зерно, позволяющее производить шаржирование;

o>. >. — 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;

d — 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 формуле

oo (r) vT (1 + h (R r)

1 где о (г) — среднее (гидростатическое) давление;

От — предел текучести при сжатии;

h — толщина пластины;

R — радиус пластины;

r — текущий радиус, а эпюра напряжений 2 примет вид, изображенный на фиг.1.

В случае деформирования пластины, полость 3 которой заполнена материалом с

5 меньшим пределом текучести при условии, что текущий радиус r < R), напряжения в любой точке определяются по формуле

o (r) = % — (R> — r)+

h

+ %- (1+ — (R — К1)), 1

h где oo (r) — среднее (гидростатическое) давление;

î — предел текучести при сжатии, ст, <

1 I

15 <(7г, о — предел текучести при сжатии пластичного материала;

h — толщина пластины;

R — наружный радиус пластичного мате20 риала;

R> = R — Л вЂ” внутренний радиус пластичного материала, где Л вЂ” толщина материала с большим пределом текучести; г < R1 — текущий радиус.

25 Эпюра возникающих напряжений 2 при деформации такой пластины показана на фиг,2, При деформации пластины, состоящей из двух материалов, возникающие макси30 мальные напряжения меньше, чем у однородной. Для того, чтобы при пластическом деформировании промежуточного материала не происходило разрушение шаржируемого материала (искажение геометрии

35 поверхности) нагрузка от пуансона не должна вызвать в шаржируемом материале напряжения, превышающие его предел текучести (o>ш), т.е. должно соблюдаться условие о >o, =o,(r), Так как с увеличением величины (R) 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 при заполнении полости пластического материала водой либо маслом, т.е. когда o> = О, I

Наиболее близким по получаемому эффекту с водой или маслом является заполнение полости пластического материала стеарином или воском, где и = О.

Толщина материала с большим пределом текучести определяется из выражения

b, (-1)Ка., Or.уп.

1738620 ния

"+R» "к

o,= P где P — удельное давление, при котором происходит разрушение зерна;

Вк — радиус пластины после ее деформирования;

Ьк — толщина пластичного материала после его деформиоования, Определение величины Р, Кк, Пк произ 1 водится экспериментально, Для этого абразивные зерна помещаются в пластины толщиной, равной или на 2070 больше размера зерна, и различной площади, определяемой радиусом R1, R2,...,R, Производя вдавливание абразивного зерна с одновременным деформированием пластичного материала, фиксируют силу нагружения, конечный радиус Вк1 и толщину пластичного материала Ькь В формулу подставляются значения Р, Вц и Ьц, зафиксированные при деформировании пластины без зерна, аналогичной в первоначальном состоянии пластине с наименьшей первоначальной площадью пластического материала Р;, в котором осуществилось внедрение зерна.

Давление P вычисляется путем деления си1 лы деформирования пластины на конечную площадь, определяемую радиусом Вк.

Величина 0а 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 %> (r) >

>гав

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, Пример, Внедрялись алмазные зерна марки АС32, зернистости 630/500, где средгде oa — всестороннее давление на абразивное зерно, позволяющее производить шаржирование; о .уп. — предел текучести при сжатии в предельном упрочненном состоянии пластичного материала, равного (2 — 3) и 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;

de — размер зерна.

Величина тра определяется из выраженеприведенный диаметр зерен 900 мкм. Материал пуансона — твердый сплав ВК6, Шаржируемый материал — сталь 45 с механическими характеристиками 0т

5 =250 МПа и HB = 2800 МПа.

В качестве промежуточного материала использовался свинец (от.св = 20 МПа) и олово (ат.on = 40 МПа), Материал с меньшим пределом текучести — свинец (%,св =

10 =20 МПа < стт.ол = 40 МПа) и парафин (%.пар = 3 МПа < %..ce = 20 МПа; 0т.пар =

=3 МПа < а,.„= 40 МПа).

Для определения среднего (гидростатического) давления (Cra) использовались пластины в виде дисков высотой hq = 1 мм, различной площади, определяемой радиусом R1, R2, ..., R;, в центре которых помещалось зерно. Деформирование дисков производилось до уменьшения их толщины до пк = 0,5 мм.

Было установлено, что зерна без разрушения внедряются в диски из свинца с радиусом R = 7 мм и олова R = 1,5 мм, Для аналогичной деформации дисков этих размеров без зерна потребовалось усилие

Pce =- 33503 Н для диска из свинца и Pon =

=1963 Н для диска из олова. Площадь дисков после деформации составляла S», e = г

=306 мм из свинца и S»,on = 14,4 мм из

30 олова.

Отсюда удельное давление P

Рсв = = t09,5 МПа;

Рсв к.св.

Рол ="136,3 МПа, Тогда всестороннее давление на абразивные зерна, при котором происходит шаржирование без разрушения, равно

1+—

R»

/ 1»

40 Oañâ = P - = 299,6 МПа;

1 R»

1+—

3 Ь»

oa.on = 296,4 МПа.

Для данной зернистости и марки алмазов принимаем oa = 300 МПа.

Из формулы о, (r) = o, (1 + — (R-r))

h определим максимальный радиус диска, при котором не возникает деформирование шаржируемого материала, т.е. oo = дтш =

=250 МПа, r = О, oo h тт

Для свинца Rce — 11,5 мм, для олова Ron = 5,25 мм.

Экспериментально установлено, что предел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии материала составЛЯЕт: ОЛОВО От,yn.on = 80 МПд, СВИНЕЦ Ут.уп.св=

1738620

20 МПа. Из формулы Л (, — 1) Кбз определим толщину наружного пластического промежуточного материала из свинца

Ав= 6,3 мм, из олова hon = 1,23 мм, Из формулы

0p (r) = 0T — (R> r) +

h

+ o, (1+ — (R — R>))

h определим максимальный радиус диска, состоящего из пластического материала, внутренняя полость которого заполнена материалом с меньшим пределом текучести при условии, когда не возникает деформи1 рование шаржируемого материала, т,е. сто =

=250 МПа; г=0; R< = R А

Пластичный материал олово, в полости помещен свинец

+2 о — 3

R< — 8,5 мм, 1

Пластичный материал олово, в полости помещен парафин Rz = 45,3 мм, Пластичный материал свинец, в полости помещен парафин

I 1 о + %

0

Шаржирование стали 45 производилось алмазными зернами, предварительно помещенными в диски из олова диаметром 10 мм (I вариант) и 12 vM(ll), из свинца диаметром

22 мм ()I!) и 24 мм (И). Составные диски; наружное кольцо из олова с толщиной стенки 2 мм; внутри заполненное свинцом, диаметр диска 17 мм (V); наружное кольцо из олова с толщиной стенки 2 мм, внутри заполненное парафином, диаметр диска 90 мм (VI); наружное кольцо из свинца с толщиной стенки 9 мм, внутри заполненное парафином, диаметр диска 50 мм (VII).

После шаржирования было установлено, что во всех семи случаях зерна без разрушения внедрились в материал сталь 45, однако в II u IV случаях на шаржируемой поверхности наблюдались вмятины вследствие пластического деформирования шаржируемого материала.

Проведенные испытания показали, что при шаржировании описываемым способом площадь, обрабатываемая за один цикл, увеличивается до 80 раз.

10 Формула изобретения

Способ шаржирования поверхностей абразивными 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 шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей процесса путем увеличения шаржируемой за

2р один цикл обработки поверхности, в качестве промежуточного элемента берут пластину, ограниченную по периметру материалом с большим пределом текучести, толщину которого выбирают по формуле

25 (") К оэ, О,.у, где Л вЂ” толщина материала с большим пределом текучести; о — всестороннее давление на абразивное зерно, позволяющее производить шаржирование; о,yn — 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 обра40 батываемым материалом в момент возникновения его разрушения:

d3 — размер зерна, 1738620

Фиг. 2

Составитель Т. Никонорова

Редактор Л. Гратилло Техред М,Моргентал Корректор С. Черни

Заказ 1966 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101