Способ шаржирования поверхностей абразивными зернами

 

Использование: при производстве абразивных инструментов методом шаржирования . Сущность изобретения: абразивные зерна предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и осуществляют их вдавливание в шаржируемую поверхность твердым пуансоном . В качестве промежуточного элемента берут решетчатую пластину 1, а абразивные зерна размещают в узлах ее пересечения, причем диаметр указанных пересечений выбирают из следующего условия dKp d 6 hK ( ), где d L r .yn, диаметр узлов пересечений решетчатой пластины; dKp - наименьший диаметр покрытых пластичным материалом абразивных зерен, обеспечивающий создание всестороннего давления на абразивные зерна, при котором происходит шаржирование без разрушения; hK - толщина пластичного материала после окончания вдавливания; Рм - удельное давление при сжатии слоя пластичного материала до конечной толщины hK, при котором остаточное изменение геометрии шаржируемой поверхности не превышает допустимой величины; От.уп предел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии пластичного материала. 3 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844078/08 (22) 14.05.90 (46) 07.06.92, Бюл, ¹ 21 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) В.B,Ìàêoâåöêèé, В.И.Левитас и

В.М.Немец (53) 621.922.079 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1283065, кл. В 24 В 57/00, 1987. (54) СПОСОБ ШАРЖИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ АБРАЗИВНЫМИ ЗЕРНАМИ (57) Использование: при производстве абразивных инструментов методом шаржирования. Сущность изобретения: абразивные зерна предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и осуществляют их вдавливание в шаржируемую поверхность твердым пуансоном. В качестве промежуточного элемента берут решетчатую пластину 1, а (s1)s В 24 B 57/00//B 24 D 18/00 абразивные зерна размещают в узлах ее пересечения, причем диаметр указанных пересечений выбирают из следующего условия бакр +Cl+6 Ü,(" — 1 ), где d—

%..уп. диаметр узлов пересечений решетчатой пластины; d<Р— наименьший диаметр покрытых пластичным материалом абразивных зерен, обеспечивающий создание всестороннего давления на абразивные зерна, при котором происходит шаржирование без разрушения; hK — толщина пластичного материала после окончания вдавливания; Р,„— удельное давление при сжатии слоя пластичного материала до конечной толщины h,, при котором остаточное изменение геометрии шаржируемой поверхности не превышает допустимой величины; (т .уп. — предел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии пластичного материала. 3 ил.

1738621

15

Изобретение относится к производству абразивных инструментов методом шаржирования.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей процесса путем увеличения шаржируемой за один цикл обработки поверхности.

Описываемый способ шаржирования поверхностей образивными зернами, при котором абразивные зерна предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и осуществляют их вдавливание в шаржируемую поверхность твердым пуансоном с одновременным деформированием пластичного материала, заключается в том, что в качестве промежуточного элемента берут решетчатую пластину, а абразивные зерна размещают в узлах ее пересечений, причем диаметр указанных пересечений выбирают из следующего условия: а d 6 h,(— 1), т.уп, где d — диаметр пересечений решетчатой пластины; б»п — наименьший диаметр покрытых пластичным материалом зерен, обеспечивающий создание всестороннего давления на абразивные зерна, при котором происходит шаржирование без разрушения;

h» — толщина пластичного материала после окончания вдавливания;

Рм — удельное давление при сжатии слоя пластичного материала до конечной толщины h», при котором остаточное изменение геометрии шаржируемой поверхности не превышает допустимой величины; о .уп. — предел текучести при сжатии пластичного материала в предельно упрочнен.ном состоянии, равного (2-3) oT npu его испытаниях на растяжение (устанавливается экспериментально).

На фиг,1 показана эпюра возникающих напряжений при деформации промежуточного элемента пластичного материала; на фиг.2 — эпюра возникающих напряжений при деформации промежуточного элемента пластичного материала, выполненного в виде решетчатой пластины; на фиг.3 — схема реализации описываемого способа.

При деформировании пластины 1 напряжение в любой точке определяется по формуле

o,(r) =o, (1+ — (R-r)), 1

h где o (г) — среднее (гидростатическое) давление; от — предел текучести при сжатии;

h — толщина диска пластичного материала;

R — радиус диска пластичного материала;

r — текущий радиус.

Эпюра возникающих напряжений 2 при деформации такой пластины показана на фиг,1. Соответственно в центральной части возникают значительные напряжения, обусловленные механическими характеристиками пластичного материала и его площадью.

В случае деформирования решетчатой пластины, в пересечениях которой размещают покрытые этим материалом абразивные зерна, локальные напряжения в узлах решетки небольшие за счет малой площади этих узлов. Эпюра возникающих напояжений 2 при деформации такой пластины показана на фиг.2.

При деформации пластической решетчатой пластины возникающие локальные максимальные напряжения (в узлах решетки) меньше, чем у однородного материала, Для того чтобы при деформации пластической решетчатой пластины не происходило разрушение шаржируемого материала (искажение геометрии поверхности) напряжения, возникающие в промежуточном материале, не должны превышать предел текучести (отш) в шаржируемом материале, т.е, должно соблюдаться условие v > Р„.

Это учитывается правой стороной неравенства 6 Ь» (Рм!Жуп, 1).

Для того чтобы в процессе шаржирования зерен в промежуточном пластичном материале не происходило их разрушение, размер узлов решетки не должен быть меньше определенной величины б»п.

Величина б»р определяется из выражения

4р=г (o -1)hy„

%.уп. где o> — всестороннее давление на абразивное зерно, позволяющее производить шаржирование; о,yn.— предел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии пластичного материала, равного (2 — 3) ст, при его испытаниях на растяжение (установлено экспериментально);

h» — толщина пластичного материала после окончания вдавливания, Обычно h» назначают из условия, что зерно при внедрении прошло наиболее опасную величину пути с точки зрения его разрушения, т,е. h» = Kd3, где d3 — размер зерна; К = (0,5 — 0,7) — коэффициент, определяющий какая часть зерна находится над

1738621 обрабатываемым материалом в момент возникновения наибольшей вероятности его разрушения.

Величина ов определяется из выражения

1+—

Ьк

o,= Р

1+ ——

3 h» где P — удельное давление, при котором

1 происходит разрушение зерна;

Вк — радиус пластины пластичного материала после ее деформирования; йк — толщина пластины ее деформирования.

Определение величин P, RK, йк произво-! дится экспериментально. Для этого абразивные зерна помещают в пластину пластичного материала толщиной, равной или на 20, больше размера зерна, и различной площади, определяемой радиусом

R1, Rz,..., R;. Производя вдавливание абразивного зерна с одновременным деформированием пластичного материала, фиксируют силу нагружения, конечный радИуС R<>, Ккг, ..., R

I значения Р, Rê и h», зафиксированные при деформировании пластины без зерна, аналогичной в первоначальном состоянии пластине с наименьшей первоначальной площадью пластического материала RI, в котором осуществлялось внедрение зерна, Давление P вычисляется путем деления сиI лы деформирования пластины на ее конечную площадь, определяемую радиусом Вк.

Величина о 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 oo (r) >

>ов. Описываемый способ позволяет использовать узлы в решетке из пластичного материала любой геометрической формы.

В этом случае параметры деформирования определяются экспериментальным путем.

Промежутки в пластической решетке должны позволять деформировать материал, не допуская его взаимного взаимодействия между элементами решетки, т,е, отношение площадей решетки и промежутков должно равняться отношению начальной и конечной толщин решетки.

Пример. Внедрялись алмазные зерна марки АС32, зернистости 650/500, где среднеприведенный диаметр зерен составляет

900 мкм. Материал пуансона — твердый сплав ВК6, Шаржируемый материал — сталь

45 Для свинца Rce = — 11,5 мм;

Оо h — 0т тт для олова Ron = 5,25 мм, Экспериментально установлено, что предел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии материала составляет из олова %.yo.on = 80 МПа, из свинца

%.уп.св = 20 МПа. Из формулы бакр = 2 ( о, %.уп. — 1) hK минимальный размер узлов решетки из свинца Икр,ce = 14 мм, из олова бкр,on =

55 =2,75 мм.

Максимальный размер узлов решетки определим из условия, чтобы не происходило пластическое деформирование поверхностных слоев шаржируемого материала.

45 с механическими характеристиками от = 250 МПа и НВ 2800 МПа.

В качестве промежуточного материала использовались свинец (от.ce = 20 МПа) и

5 олово (ат.ол = 40 МПа).

Для определения среднего (гидростатического) давления (oa) использовались пластины в виде дисков высотой Ьн = 1 мм, различной площади, определяемой ради10 усом R<, Rz, ..., RI, в центре которых помещались зерна. Деформирование производилось до уменьшения их толщины до

hK =05 ìì.

Было установлено, что зерна без разру15 шения внедряются в диски из свинца с радиусом R = 7 мм и из олова с радиусом R =

=1,5 мм. Для аналогичной деформации дисков этих размеров без зерна потребовалось усилие Pce = 33503 Н для диска из свинца и

20 Pon = 1963 Н для дисков из олова. Площадь дисков после деформации составляла

Зк.св. = 306 мм из свинца и Sg,pn = 14,4 мм г г из олова.

Отсюда удельное давление

25 ) Ров

Pce = = 109 5 МПа;

>к.св

Рол = 136,3 МПа, I

Тогда всестороннее давление на абразивные зерна, при котором происходит шаржирование без разрушения, равно

1+—

Ов. = Р .„=299,6 МПа;

- hK

1+ — —"

ЗК

o

Из формулы cTp(r) = о (1 + — (R — r)) olI1

40 ределим максимальный радиус диска, при котором не возникает деформирование шаржируемого материала, т.е. oo = от =

=250 М Па; г = О.

1738621

6, = (2=0) 50

Составитель Т. Никанорова

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

Предварительными опытами установлено, что удельное давление PM для свинца составляет 170 МПа и для олова 345 МПа.

Рм

Свинец dce 6 Ilq (— 1) =

%.уп.

=22,5 мм; олово don б 0,5(BO- — 1) =

=9,9 мм.

Шаржирование стали 45 производилось алмазными зернами, предварительно поме- 10 щенными в диски из олова диаметром 10 мм (I вариант) и 12 мм (II), из свинца диаметром

22 мм (!!!) и 24 мм (И), в решетки из олова с диаметром узлов в пересечениях 2 мм (V), 6 мм (И) и 12 мм (Vll), из свинца с диаметром 15 узлов в пересечениях 10 мм (Vill), 20 мм (IX) и 24 мм (Х), Размер решеток составлял

500х20 мм.

После шаржирования было установлено, что в !, III, Vll u IX вариантах зерна без 20 разрушения внедрились в шаржируемый материал, В V u Vill вариантах произошло разрушение зерен, а во II, IV. Vll и Х вариантах произошло сминание шаржируемого материала. 25

Проведенные испытания показали, что при шаржировании описываемым способом площадь обработки за один цикл может неограниченно быть увеличена по сравнению с известным способом шаржирования, 30

Формула изобретения

Способ шаржирования поверхностей абразивными зернами, при котором их предварительно располагают в промежуточном элементе пластичного материала и осуществляют их вдавливание в шаржируемую поверхность твердым пуансоном, о т ли ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей процесса путем увеличения шаржируемой за один цикл обработки поверхности, в качестве промежуточного элемента берут решетчатую пластину, а абразивные зерна размещаюТ в узлах ее пересечения, причем диаметр указанных пересечений выбирают по формуле

d

h — толщина пластичного материала после окончания вдавливания;

Рм — удельное давление при сжатии слоя пластичного материала до конечной толщины h<, при котором остаточное изменение геометрии шаржируемой поверхности не превышает допустимой величины; о,уп.— предел текучести при сжатии в предельно упрочненном состоянии пластичного материала.