- RU
- ENG
Универсальный токарно-винторезный станок модели CS6266Bх1500 (Ø660 х 1500 мм)Страна: КитайПроизводитель:
На современном этапе развития промышленного производства четко проявляется тенденция интенсификации процессов отделочной обработки, определяющей выходные параметры деталей машин. При этом основным критерием оптимизации процесса шлифования является максимальная производительность с ограничением по качеству обработанной поверхности (уровень шероховатости, глубина распространения прижогов, наличие трещин и т.д.) и допустимым режимам эксплуатации оборудования и абразивного инструмента.
Получившие распространение у нас и за рубежом новые технологические процессы (глубинное шлифование с повышенной глубиной резания до tф = 20...30 мм; высокоскоростное шлифование при V = 60...150 м/с и более; интенсивное профильное шлифование с непрерывной правкой алмазными роликами и др.) потребовали создания нового оборудования с повышенными техническими характеристиками (увеличенные подачи, мощность приводов, жёсткость всех узлов, применение систем ЧПУ), разработки соответствующих абразивно-алмазных инструментов и способов их контроля и испытаний на базе автоматизированных испытательных комплексов, оснащённых современной электронной аппаратурой.
Опыт показывает, что повышенный уровень интенсивности съёма металла при шлифовании определяет и рост температуры в зоне шлифования и степени прижога обработанной поверхности, т.е. глубину дефектного поверхностного слоя металла с изменённой структурой, пониженной твёрдостью и значительными внутренними напряжениями. При этом отмечено, что одинаковых результатов по интенсивности съёма металла и качеству обработанной поверхности можно достигнуть при различных комбинациях режимов шлифования.
Шлифование деталей сложного профиля, таких как зубчатые колёса, шлицевые валы и т.п., вызывает дополнительные трудности в определении оптимальных режимов резания. Ранние зубошлифовальные станки, работающие червячным кругом отечественного производства (например, 5830 и 5832), выпускались с жёсткой кинематической связью между инструментом и заготовкой, а с появлением синхронно-реактивных двигателей в станках был применён принцип раздельного вращения инструмента и заготовки. Из зарубежных станков с червячным абразивным кругом наиболее известны станки швейцарской фирмы Reishauer, японской фирмы Okamoto, английской фирмы Matrix, немецкой фирмы Hofler. Зубошлифовальные станки, работающие червячным кругом, являются высокопроизводительными станками за счёт непрерывности процесса обработки и минимальных холостых ходов шлифовального круга. Шлифование обычно производится на скорости резания 30-35 м/с. Кроме этого, увеличение производительности может осуществляться за счёт использования многозаходных червячных кругов, что особенно эффективно при шлифовании колёс с большим числом зубьев. Шлифование осуществляется с подачей смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) поливом или под давлением до 3 МПа.
Наиболее перспективное направление повышения производительности зубошлифования - увеличение скорости резания, задаваемой окружной скоростью круга. При этом следует учитывать, что даже некоторое изменение скорости резания (например, в 1,5-2 раза) приводит к существенному изменению выходных параметров процесса шлифования, таких как качество шлифованной поверхности зубьев, и, соответственно, влияет на его эффективность. Таким образом, возникает ещё и целый ряд трудностей, таких как создание высокоскоростных зубошлифовальных станков и абразивных червячных кругов, определение разумных пределов увеличения скорости резания, областей эффективного применения высокоскоростного шлифования и разработка соответствующих рекомендаций.
При автоматизации процесса определения оптимальных режимов зубошлифования необходимо учитывать ряд параметров технологического оборудования и инструмента, таких как мощность электродвигателя станка (NДВ), максимальная скорость резания станка, пределы подач станка; возможность использования различных систем подачи СОТС в зону резания, характеристика шлифовального круга (материал, твёрдость, отсутствие самозатачивания и т.д.).
Необходимо обеспечить максимальную производительность для конкретных условий производства, соответственно, и минимальную себестоимость. Как правило, вариант режимов резания, обеспечивающий наименьшее штучное время, является и наиболее экономичным вариантом. В качестве целевой функции за основу оптимизации режимов шлифования целесообразно принимаем достижение наибольшей производительности обработки, чему при прочих равных условиях соответствует наибольший объём срезаемого металла QМ.
Повышение интенсивности зубошлифования сопровождается ростом температуры в зоне резания и появлением прижогов на обработанной поверхности, которые значительно снижают долговечность и работоспособность зубчатых колёс.
Для определения глубины прижогов и принятия соответствующих мер для их устранения необходимо определить величину максимальной контактной температуры θк, осреднённой по ширине зоны контакта инструмента и заготовки. Согласно работе профессора Е.П. Калинина, учитывая теплофизические характеристики сталей и сплавов, контактная температура для зубо- и шлицешлифования методом обката абразивным червяком определяется по формуле:
где: Ксож - коэффициент, учитывающий возможность снижения температур за счёт принудительной подачи различных СОТС в зону шлифования при больших давлениях (Р = 1,0...3,0 МПа) с расходом до 400 л/мин;
Ксож = 1,1 - при сухом шлифовании;
Ксож = 1,0 - подача эмульсий и масел поливом;
Ксож = 0,7 - подача эмульсии под давлением;
Ксож = 0,5 - подача масел под давлением;
М = 1,9 - для жаропрочных сталей;
М = 3,1 - для углеродистых сталей;
V - скорость резания, м/с;
αb - коэффициент, учитывающий количество тепла, уходящего в инструмент (для абразивных кругов с низкой теплопроводностью αb = 1, а для алмазных кругов на металлической связке αb ≥ 0,85);
Dкp - диаметр абразивного червяка;
Sрад - радиальная подача, равная глубине резания tф), мм;
VS - скорость подачи, м/мин;
m - модуль шлифуемого зубчатого колеса, мм;
Z - число зубьев шлифуемого зубчатого колеса.
Глубина проникновения прижога в данном случае определяется по следующей формуле:
где:
для углеродистой стали Аугл = 4,8; Xугл = -0,75;
для жаропрочной стали Ажар = 7,6 • 10-3; Xжар =0,25.
Учитывая технологические ограничения, налагаемые на режимы резания, описанные выше, и согласно формулам из работы Е.П. Калинина, составлен алгоритм последовательности определения оптимальных режимов зубошлифования методом обката червячным кругом (рис. 1). В данном случае последовательно определяются подача обката (VSo6к), максимальная контактная температура (θк), касательная составляющая силы резания (Рz), глубина проникновения прижога (hприж) и производительность (Q). Затем происходит проверка глубины прижога, выполнения целевой функции и мощности резания, и в случае несоответствия происходит пересчёт радиальной подачи (Spaд) и подачи обката (VS o6к).
Согласно алгоритму в языке DELPHI разработана программа расчёта оптимальных режимов (рис. 2). Таким образом, возможно автоматизированным путём определять оптимальные режимы резания при шлифовании зубчатых колёс методом обката абразивным червяком, учитывая технологические возможности станка и контролируя глубину возникновения прижогов в поверхностном слое.
М.В. Правдик, Е.П. Калинин
Журнал «Станочный парк», июнь 2011
Литература:
