Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента

В производственных условиях при профильном шлифовании фасонной длинномерной протяжки из закаленной быстрорежущей стали выполнен сравнительный анализ работоспособности шлифовальных кругов на основе кубического нитрида бора, микрокристаллического корунда и электрокорунда белого. В специфических услови...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Старков, В.К., Рябцев, С.А., Полканов, Е.Г., Кискин, О.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2014
Назва видання:	Сверхтвердые материалы
Теми:	Исследование процессов обработки
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126094
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента / В.К. Старков, С.А. Рябцев, Е.Г. Полканов, О.С. Кискин // Сверхтвердые материалы. — 2014. — № 1. — С. 59-67. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-126094
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1260942017-11-14T03:02:52Z Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента Старков, В.К. Рябцев, С.А. Полканов, Е.Г. Кискин, О.С. Исследование процессов обработки В производственных условиях при профильном шлифовании фасонной длинномерной протяжки из закаленной быстрорежущей стали выполнен сравнительный анализ работоспособности шлифовальных кругов на основе кубического нитрида бора, микрокристаллического корунда и электрокорунда белого. В специфических условиях обработки с ударной нагрузкой и необходимостью частой правки инструмента для точного профилирования круг на керамической связке из кубического нитрида бора показал существенно более высокие результаты по производительности процесса, минимальным затратам времени на циклическую правку и в целом по снижению трудоемкости формообразования рабочего профиля протяжки. У виробничих умовах при профільному шліфуванні фасонної довгомірної протяжки з загартованої швидкорізальної сталі виконано порівняльний аналіз працездатності шліфувальних кругів на основі кубічного нітриду бору, мікрокристалічного корунду і електрокорунду білого. У специфічних умовах обробки з ударним навантаженням і необхідністю частої правки інструменту для точного профілювання круг на керамічній зв’язці з кубічного нітриду бору показав істотно вищі результати по продуктивності процесу, мінімальним витратами часу на циклічну правку і в цілому щодо зниження трудомісткості формоутворення робочого профілю протяжки. A comparative analysis of performance of cubic boron nitride, microcrystalline alumina, and white fused alumina wheels has been carried out in profile grinding of longlength HSS profile broach under production conditions. In a particular case, where grinding is accompanied by impact loading and the wheel has to be frequently dressed to provide precise profiling, the vitrified cubic boron nitride wheel has demonstrated an essentially better performance in terms of removal rate, minimum time for dressing cycles, and overall labor input in shaping a working profile of the broach. 2014 Article Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента / В.К. Старков, С.А. Рябцев, Е.Г. Полканов, О.С. Кискин // Сверхтвердые материалы. — 2014. — № 1. — С. 59-67. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0203-3119 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126094 621.922.025 ru Сверхтвердые материалы Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Исследование процессов обработки Исследование процессов обработки
spellingShingle	Исследование процессов обработки Исследование процессов обработки Старков, В.К. Рябцев, С.А. Полканов, Е.Г. Кискин, О.С. Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента Сверхтвердые материалы
description	В производственных условиях при профильном шлифовании фасонной длинномерной протяжки из закаленной быстрорежущей стали выполнен сравнительный анализ работоспособности шлифовальных кругов на основе кубического нитрида бора, микрокристаллического корунда и электрокорунда белого. В специфических условиях обработки с ударной нагрузкой и необходимостью частой правки инструмента для точного профилирования круг на керамической связке из кубического нитрида бора показал существенно более высокие результаты по производительности процесса, минимальным затратам времени на циклическую правку и в целом по снижению трудоемкости формообразования рабочего профиля протяжки.
format	Article
author	Старков, В.К. Рябцев, С.А. Полканов, Е.Г. Кискин, О.С.
author_facet	Старков, В.К. Рябцев, С.А. Полканов, Е.Г. Кискин, О.С.
author_sort	Старков, В.К.
title	Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента
title_short	Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента
title_full	Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента
title_fullStr	Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента
title_full_unstemmed	Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента
title_sort	сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Исследование процессов обработки
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126094
citation_txt	Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента / В.К. Старков, С.А. Рябцев, Е.Г. Полканов, О.С. Кискин // Сверхтвердые материалы. — 2014. — № 1. — С. 59-67. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Сверхтвердые материалы
work_keys_str_mv	AT starkovvk sravnitelʹnyjanalizrabotosposobnostiinstrumentaizkubičeskogonitridaboraimikrokristalličeskogokorundapriprofilʹnomšlifovaniifasonnogorežuŝegoinstrumenta AT râbcevsa sravnitelʹnyjanalizrabotosposobnostiinstrumentaizkubičeskogonitridaboraimikrokristalličeskogokorundapriprofilʹnomšlifovaniifasonnogorežuŝegoinstrumenta AT polkanoveg sravnitelʹnyjanalizrabotosposobnostiinstrumentaizkubičeskogonitridaboraimikrokristalličeskogokorundapriprofilʹnomšlifovaniifasonnogorežuŝegoinstrumenta AT kiskinos sravnitelʹnyjanalizrabotosposobnostiinstrumentaizkubičeskogonitridaboraimikrokristalličeskogokorundapriprofilʹnomšlifovaniifasonnogorežuŝegoinstrumenta
first_indexed	2025-07-09T04:20:34Z
last_indexed	2025-07-09T04:20:34Z
_version_	1837141680826875904
fulltext	ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2014, № 1 59 УДК 621.922.025 В. К. Старков, С. А. Рябцев, Е. Г. Полканов, О. С. Кискин (г. Москва, Россия) v.starkov@stankin.ru **tools@salut.ru Сравнительный анализ работоспособности инструмента из кубического нитрида бора и микрокристаллического корунда при профильном шлифовании фасонного режущего инструмента В производственных условиях при профильном шлифовании фа- сонной длинномерной протяжки из закаленной быстрорежущей стали выполнен сравнительный анализ работоспособности шлифовальных кругов на основе ку- бического нитрида бора, микрокристаллического корунда и электрокорунда белого. В специфических условиях обработки с ударной нагрузкой и необходимо- стью частой правки инструмента для точного профилирования круг на керами- ческой связке из кубического нитрида бора показал существенно более высокие результаты по производительности процесса, минимальным затратам времени на циклическую правку и в целом по снижению трудоемкости формообразования рабочего профиля протяжки. Ключевые слова: кубический нитрид бора, микрокристалличес- кий корунд, электрокорунд белый, работоспособность инструмента, профиль- ное шлифование, фасонная протяжка. АКТУАЛЬНОСТЬ И ЦЕЛЬ РАБОТЫ В современном машиностроительном производстве встреча- ются детали, шлифование которых традиционным абразивным инструментом из электрокорунда или карбида кремния на керамической связке вызывает трудности, связанные с низкой производительностью и неудовлетворитель- ным качеством обработанной поверхности. Решение этих проблем возможно за счет применения шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов и, в частности из кубического нитрида бора (КНБ). Однако высокая стоимость и низкая правящаяся способность кругов из КНБ в ряде случаев становятся препятствием для их широкого внедрения. По этой причине ведется разра- ботка новых высокоэффективных абразивных материалов, у которых отсут- ствовали бы указанные недостатки. В последнее время в качестве такого материала рекомендуется модифика- ция корунда, спеченного по специальной золь-гелевой технологии, – микро- кристаллический корунд под различными торговыми марками (синтерко- рунд, SG, Azures и др.). Принципиальной особенностью микрокристаллического корунда является зерно в виде спеченного конгломерата мелких кристаллитов с размерами не более 1 мкм, что позволяет зерну работать в режиме самозатачивания путем © В. К. СТАРКОВ, С. А. РЯБЦЕВ, Е. Г. ПОЛКАНОВ, О. С. КИСКИН, 2014 www.ism.kiev.ua/stm 60 обновления новых острых режущих кромок. Микрокристаллическое строение зерна SG обеспечивает ему до трех раз бóльшую прочность по сравнению с зерном электрокорунда белого. Отмеченные положительные свойства позволяют эффективно использо- вать инструмент, изготовленный на основе микрокристаллического корунда на операциях шлифования, например фасонных поверхностей деталей из высокотвердых легированных сталей и др. [1–5]. Лабораторными исследованиями было установлено, что, например, при плоском шлифовании образцов из закаленной стали 100Cr6 с твердостью 60 HRC на одном и том же режиме обработки круги на основе микрокристал- лического корунда SG показали режущую способность, близкую к инстру- менту на основе КНБ. Все испытанные круги на керамических связках одного типоразмера имели практически одинаковые зернистость, твердость и отно- сительное содержание абразива в объеме инструмента [1]. Было выявлено, в частности, что при шлифовании кругом из микрокрис- таллического корунда SG составляющие силы резания Pz и Py были на 25 % больше, чем при обработке кругом из КНБ, но в 2,0–2,4 раза меньше, чем в аналогичных условиях показал инструмент из электрокорунда белого. Раз- мерный износ кругов из SG и КНБ после удаления 3 см3 металла с поверхно- сти стального образца оказался одинаковым и в 3 раза меньше, чем инстру- мента из электрокорунда (табл. 1). Таблица 1. Результаты шлифования закаленной стали инструментом на основе эльбора повышенной прочности ЛКВ, микрокристалличес-кого корунда марки SG и электрокорунда белого марки 25А Составляющие силы резания, Н Шероховатость обработанной поверхности, мкм Характеристика круга Pz Py Размерный износ круга, мкм Ra Rz ЛКВ 160/125 I 150 V 9 48 2 0,31 2,31 SG F80 I 12 V 11,4 60 2 0,4 3,28 25A F80 I 12 V 23,1 144 6 0,55 3,79 Полученные обнадеживающие результаты лабораторных испытаний шлифовальных кругов из микрокристаллического корунда, однако, не дают оснований признать их эффективной альтернативой инструменту на основе КНБ. Такой вывод можно сделать только на основании производственной практики его применения, в процессе которой проявляются все сопутствую- щие технологические аспекты: условия правки, интенсивность и экономич- ность обработки, ее качество и др. Указанные технологические аспекты по сути своей определяют работо- способность инструмента. В настоящее время считается, что шлифовальные круги на основе кубического нитрида бора по своей работоспособности яв- ляются наиболее эффективными и универсальными для самых разнообраз- ных операций обработки в машиностроении [6–8]. В данной работе в производственных условиях исследована работоспо- собность шлифовальных кругов из кубического нитрида бора, микрокристал- лического корунда и традиционного абразива – электрокорунда белого – на примере обработки фасонного режущего инструмента. ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2014, № 1 61 Основной целью работы было выявление возможных конкурентных пре- имуществ инструмента из микрокристаллического корунда в сравнении с его аналогами на основе КНБ и электрокорунда белого при профильном шлифо- вании фасонного режущего инструмента. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ Сравнительный анализ работоспособности шлифовальных кругов на ос- нове КНБ, микрокристаллического корунда SG, а также из электрокорунда белого был выполнен на примере профильного шлифования протяжки с дли- ной рабочей части 700 мм из высоколегированной быстрорежущей стали марки Р12Ф2К5М3-МП, закаленной на твердость 66–68 HRC (рис. 1). Рабо- чая часть протяжки в виде елочного профиля предназначается для протягива- ния замков в дисках турбины для крепления лопаток. Рис. 1. Фасонная протяжка для обработки пазов в дисках турбины. Для испытаний были изготовлены шлифовальные круги на керамических связках прямого профиля размером 100×25×51 из высокопрочного эльбора марки ЛКВ зернистостью 160/125, микрокристаллического корунда SG и электрокорунда белого марки 25А зернистостью F80. Все круги имели сте- пень твердости K, содержание абразива – 38 % (по объему) (структура № 12 для кругов из SG и 25А и 150 %-ная концентрация для инструмента на основе эльбора ЛКВ). Изготовленные варианты инструмента с повышенной структурностью яв- ляются наиболее эффективной модификацией шлифовальных кругов с точки зрения их производительности и качества обработки [1, 9, 10]. Эффективность инструмента из различных абразивов сравнивали при ра- боте на самой трудоемкой операции изготовления протяжки – профилирова- ния ее рабочей поверхности методом маятникового шлифования с врезанием круга на каждом проходе на постоянную глубину. Глубина врезания зависела от характеристики шлифовального круга, а скорость продольной подачи ра- бочего стола для всех инструментов была постоянной. Инструмент на данной операции эксплуатируется в условиях циклической ударной нагрузки при врезании в каждый из 12 обрабатываемых зубьев про- тяжки. Неблагоприятные условия шлифования в этой связи являются причи- www.ism.kiev.ua/stm 62 ной относительно низкой стойкости всех исследованных кругов из-за потери точности формы и размеров профилируемой рабочей поверхности шлифуе- мой протяжки. Заготовки протяжек устанавливали на магнитную плиту стола профиле- шлифовального станка мод. Profimat 412 фирмы “Blohm” (Германия) и обра- батывали с обильным охлаждением эмульсией “Укринол”, подаваемой в зону обработки под давлением 6,5 бар с расходом до 20 л/мин (рис. 2). Рис. 2. Профильное шлифование фасонной протяжки. Для обработки фасонной рабочей поверхности шлифовальные круги про- филировали алмазным обтачивающим роликом производства фирмы “Dr. Kaiser Diamantwerkzeuge” (Германия) с наружным диаметром 150 мм, радиу- сом при вершине равным 0,16 мм и углом 15°. Режим профилирования выби- рали в зависимости от характеристики круга при постоянном значении отно- шения скорости ролика к скорости круга, равном 0,8, и коэффициенте пере- крытия 10. Скорость корундовых кругов при правке, равная 30 м/с, была в 2 раза больше, чем у круга из КНБ. Шлифованием обрабатывали елочный профиль с глубиной впадины 3,72 мм на длину 700 мм за несколько проходов. Скорость шлифования и скорость продольной подачи детали во всех случаях оставались постоянными и были равны соответственно 30 м/с и 3 м/мин. В процессе шлифования кру- ги правили по мере необходимости через определенное число проходов. Глу- бина правки была постоянной для всех испытанных кругов и составляла 0,02 мм по диаметру. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Ключевым фактором, который определяет работоспособность шлифо- вального круга как режущего инструмента, является, как известно, уровень принятого режима обработки и, соответственно, производительность процес- са. Другой фактор – это время работы инструмента между правками или его стойкость. На работоспособность шлифовального круга влияет также время предва- рительного профилирования его рабочей поверхности перед работой и время ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2014, № 1 63 принудительного циклического восстановления его режущей способности и точности рабочего профиля в процессе шлифования. При предварительном профилировании рабочей поверхности шлифоваль- ного круга на заданный профиль протяжки специальным алмазным роликом, которое осуществляли непосредственно на станке, наибольшие (59 мин) времен- ные затраты потребовались для круга на основе КНБ, а наименьшие (16 мин) для круга на основе электрокорунда белого (табл. 2). Таблица 2. Результаты испытаний при шлифовании фасонной протяжки инструментом из различных абразивов Шлифовальный круг Параметр работоспособности КНБ SG 25A Время профилирования круга алмазным роликом, мин 59 31 16 Удельная производительность шлифования, мм3/(мм·мин) 45 15 6 Время циклической правки в процессе шлифования протяжки, мин 7 6 5 Количество проходов круга между правками, шт. 10 2 1 Количество проходов инструмента при шлифовании протяжки, шт. 248 744 1860 Количество промежуточных правок инструмента, шт. 25 372 1860 Время циклической правки, ч 2,92 37,2 155 Время шлифования протяжки, ч 2,12 6,36 15,91 Суммарное время обработки одной протяжки на станке с учетом циклической правки круга, ч 5,04 43,56 170,91 Относительная доля времени шлифования к суммарному времени обработки 0,42 0,15 0,09 Число протяжек, обрабатываемых одним шлифовальным кругом, шт. 6 2 0,8 Время профилирования круга на основе микрокристаллического корунда оказалось почти в 2 раза больше, чем у электрокорундового инструмента, но в 1,9 раз меньше, чем у эльборового круга. Прорезание рабочего профиля протяжки осуществляется методом плоско- го шлифования по схеме маятниковой обработки с врезанием инструмента на заданную глубину t, величина которой зависит от продольной скорости пере- мещения детали vд и характеристики инструмента. Удельная производительность Qw, мм3/(мм·мин) процесса съема материа- ла, отнесенная к 1 мм высоты шлифовального круга определяется как Qw = vдt. (1) Для высокопористого круга с характеристикой 25А F80 K 12 V оптималь- ным сочетанием параметров режима шлифования стала комбинация vд = 3 м/мин и t = 0,002 мм/дв. ход, которая обеспечивает производительность Qw = 6 мм3/(мм·мин). Критерием оптимальности данного варианта режима шлифо- вания кругом из электрокорунда белого стала возможность бесприжоговой обработки профиля протяжки за один проход с сохранением его точности по форме и размерам. www.ism.kiev.ua/stm 64 Восстановление точности профиля и режущей способности правкой ал- мазным роликом для электрокорундового круга необходимо после каждого его прохода по всей длине обрабатываемой протяжки. Предварительными испытаниями было установлено, что исследованные круги двух других характеристик обеспечивают реализацию существенно более высоких режимных параметров как по глубине шлифования t, так и по скорости продольного перемещения детали vд. Но высоколегированную зака- ленную сталь Р12Ф2К5М3-МП из-за ее повышенной чувствительности к термическим дефектам для увеличения производительности бесприжоговой обработки целесообразнее шлифовать с большей глубиной t, а не с большей скоростью vд. Было установлено, что при сохранении постоянным значения vд = 3 м/мин глубина бесприжогового шлифования кругом на основе микрокристалличес- кого корунда может быть увеличена до 0,005 мм/дв.ход, инструментом на основе кубического нитрида бора – до 0,015 мм/дв.ход. Таким образом, круг на основе КНБ обеспечивает производительность по скорости съема материала в 7,5 и в 2,5 раза больше, чем круги из электроко- рунда белого и микрокристаллического корунда соответственно. При этом количество проходов эльборового круга, после которых требуется его правка, возрастает до 10 (см. табл. 2). Столь существенная разница по глубине шлифования кругами из кубиче- ского нитрида бора и микрокристаллического корунда заключается, предпо- ложительно, в физических особенностях разрушения твердых абразивов, имеющих различное кристаллическое строение. На поверхности зерен из микрокристаллического корунда, внедряемыч в обрабатываемый материал, происходит спонтанный вырыв отдельных мелких кристаллов с формирова- нием непредсказуемого рельефа с множеством режущих кромок. Монокри- сталлы сверхтвердого кубического нитрида бора хрупко разрушаются по механизму скалывания с сохранением доминантной режущей кромки зерна [1, 8]. Обновление режущей поверхности зерен КНБ по механизму хрупкого раскалывания более предпочтительно для внедрения на бóльшую глубину при шлифовании, чем при обработке кругами из микрокристаллического корунда. Зерна электрокорунда белого, разрушаясь также по механизму ска- лывания, имеют более низкую прочность, чем зерна из кубического нитрида бора марки ЛКВ и микрокристаллического корунда SG, что предопределяет их более интенсивное разрушение и более заметное искажение формы и раз- меров рабочей поверхности инструмента. Другие параметры работоспособности исследованных шлифовальных кругов, представленные в табл. 2, вычисляли по формулам. Количество проходов инструмента при шлифовании протяжки с рабочей длиной L = 700 мм равно i zi t Zn = , (2) где Z – общая глубина врезания круга (Z = 3,72 мм) и ti – глубина врезания круга на проходе в зависимости от его характеристики. В исследованном примере профилирования длинномерной протяжки ко- личество проходов варьировалось от 248 (кругом КНБ) до 1860 (кругом из электрокорунда белого). ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2014, № 1 65 Число промежуточных правок алмазным роликом различается еще боль- ше – от 25 до 1860 или в 74 раза, что связано с бóльшим периодом стойкости инструмента из КНБ, определяемым по количеству проходов между его правками nпi: i zi i n nK п п = . (3) Материал абразива и его количество на рабочей поверхности шлифоваль- ного круга оказывают влияние на время его профилирования при подготовке к работе и на время его промежуточной правки в процессе шлифования τпi. В среднем оно равно 5 мин для электрокорундового круга, 6 мин – для круга из микрокристаллического корунда и 7 мин – для инструмента из КНБ. Тогда суммарное время, затраченное на правку круга в процессе шлифо- вания одной протяжки, равно iiK ппп τ=τ . (4) По формуле (4) время правки круга на основе кубического нитрида бора, равное 2,92 ч, почти в 13 и 53 раза меньше, чем возможные затраты на цик- лическую правку инструмента из микрокристаллического и белого корундов соответственно. При оценке времени шлифования учитывали длину перебега круга 0,1L протяжки за один его проход, а время прохода складывалось из рабочего и холостого хода инструмента. Отличие в их величинах при шлифовании раз- личными кругами соответствует разнице в глубине врезания на проходе. Если отнести время шлифования одной протяжки к суммарному времени ее профильной обработки с учетом времени правки, то оказывается, что ее доля при эксплуатации круга из КНБ составляет 42 %, снижаясь до 9 % при шлифовании инструментом из электрокорунда белого и до 15 % при обра- ботке кругом из микрокристаллического корунда. Относительную долю времени шлифования в общей трудоемкости обра- ботки протяжки можно рассматривать как один из параметров работоспособ- ности инструмента, так как он по существу характеризует коэффициент его полезного действия. По этому параметру безусловное преимущество имеет шлифовальный круг на основе кубического нитрида бора. Что касается общей трудоемкости профилирования фасонной протяжки из высокопрочной закаленной стали, то производственными испытаниями уста- новлено, что ее величина по суммарному времени шлифования и правки ин- струмента, отнесенная к обработке одной протяжки кругом из КНБ, в 8,6 и ~ 34 раза меньше, чем трудоемкость профилирования кругом на основе SG и электрокорунда белого соответственно. Был рассмотрен еще один важный параметр работоспособности исследо- ванных шлифовальных кругов – их потенциал по возможному числу обрабо- танных протяжек до полного износа. На станке мод. Profimat 412 возможна работа шлифовального круга при уменьшении его исходного диаметра 100 мм до минимального 70 мм. За одну промежуточную правку с круга не- зависимо от его характеристики алмазным роликом удаляется рабочий слой толщиной 0,01 мм (0,02 мм по диаметру) и его потенциал соответственно составляет 1500 возможных правок. www.ism.kiev.ua/stm 66 По количеству протяжек, которые можно отпрофилировать одним кругом КНБ, он в 3 раза превосходит технологические возможности инструмента из микрокристаллического корунда. При одной установке шлифовального круга КНБ время обработки шести протяжек пропорционально времени обработки одной протяжки. Для обра- ботки такого же количества протяжек кругом SG необходима установка, на- ладка и предварительное профилирование на станке еще двух кругов, на что потребуется дополнительно еще 4 ч (для кругов из электрокорунда белого – 6,5 ч). ВЫВОДЫ Анализом работоспособности в производственных условиях шлифоваль- ных кругов на основе эльбора повышенной прочности марки ЛКВ, микро- кристаллического корунда SG и электрокорунда белого марки 25А одного типоразмера и одинаковой характеристики на керамических связках при профилировании фасонной протяжки с длиной рабочей части 700 мм из бы- строрежущей стали Р12Ф2К5М3-МП, закаленной до 66–68 HRC, плоским маятниковым шлифованием с врезанием на каждом двойном ходе инстру- мента установлено: – возможная глубина врезания на каждом проходе при бесприжоговом шлифовании кругом на основе кубического нитрида бора в 2,5 и 7,5 раз больше, чем при обработке кругами на основе микрокристаллического ко- рунда SG и электрокорунда белого, количество промежуточных правок за период обработки одной протяжки соответственно в 5 и 10 раз меньше; – коэффициент полезного действия инструмента из эльбора повышенной прочности по относительной доле времени шлифования в общей трудоемкос- ти профилирования протяжки составляет 42 %, существенно превышая ана- логичные показатели для кругов микрокристаллического корунда SG (14 %) и электрокорунда белого (9 %); – трудоемкость профилирования протяжки шлифовальным кругом на ос- нове кубического нитрида бора в 8,6 раз меньше, чем кругом на основе мик- рокристаллического корунда SG, и почти в 34 раза меньше, чем инструмен- том из электрокорунда белого. Шлифовальный круг на основе кубического нитрида бора существенно превосходит по своей работоспособности аналоги на основе микрокристал- лического корунда и электрокорунда белого при профилировании фасонной протяжки из закаленной быстрорежущей стали в специфических условиях частой правки инструмента. У виробничих умовах при профільному шліфуванні фасонної довгомірної протяжки з загартованої швидкорізальної сталі виконано порівняльний аналіз працездат- ності шліфувальних кругів на основі кубічного нітриду бору, мікрокристалічного корунду і електрокорунду білого. У специфічних умовах обробки з ударним навантаженням і необ- хідністю частої правки інструменту для точного профілювання круг на керамічній зв’язці з кубічного нітриду бору показав істотно вищі результати по продуктивності процесу, мінімальним витратами часу на циклічну правку і в цілому щодо зниження трудомісткос- ті формоутворення робочого профілю протяжки. Ключові слова: кубічний нітрид бору, мікрокристалічний корунд, елект- рокорунд білий, працездатність інструменту, профільне шліфування, фасонна протяжка. A comparative analysis of performance of cubic boron nitride, microcrystal- line alumina, and white fused alumina wheels has been carried out in profile grinding of long- length HSS profile broach under production conditions. In a particular case, where grinding is ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2014, № 1 67 accompanied by impact loading and the wheel has to be frequently dressed to provide precise profiling, the vitrified cubic boron nitride wheel has demonstrated an essentially better perform- ance in terms of removal rate, minimum time for dressing cycles, and overall labor input in shaping a working profile of the broach. Keywords: cubic boron nitride, microcrystalline alumina, white fused alu- mina, tool performance, profile grinding, profile broach. 1. Старков В. К. Шлифование высокопористыми кругами. – М.: Машиностроение, 2007. – 688 с. 2. Herman D., Markul J. Influence of microstructures of binder and abrasive grain on selected operational properties of ceramic grinding wheels made of alumina // Int. J. Machine Tools. Manufacture. – 2004. – 44. – P. 511–522. 3. Herman D., Plichta J., Karpinski T. Effect of glass-crystalline and amorphous binder applica- tion to abrasive tools made of microcrystalline alumina grains type SG // Wear. – 1997. – 209. – P. 213–218. 4. Zhang H. X., Chen W. Y., Huang L. X. Grinding characteristics and mechanism of ceramic wheels on aeronautical alloys // Mater. Sci. Forum. – 2012. – 723. – P. 433–438. 5. Minke E. Auswirkung der Additivierung eines Schleiföls auf Prozess – und Ergebnis gröben beim Schleifen von Schnellarbeitsstahl // Jahrbuch Schleifen, Honen, Läppen und Polieren. Verfahren und Maschinen, 61. Ausgabe. – Essen: Vulkan-Verlag, 2004. – S. 49–64. 6. Инструменты из сверхтвердых материалов / Под ред. Н. В. Новикова. – Киев: ИСМ НАНУ, 2002. – 528 с. 7. Старков В. К. Высокопористые круги из кубического нитрида бора для шлифования без охлаждения // Сверхтв. материалы. – 2013. – № 5. – С. 56–62. 8. Старков В. К., Рябцев С. А., Полканов Е. Г. Разработка и применение высокопористых шлифовальных кругов из кубического нитрида бора // Технология машиностроения. – 2004. – № 4. – С. 26–33. 9. Poklad V. A., Abysov I. A., Starkov V. K., Ryabtsev S. A. Surface layer properties of turbine blade tailpiece in deep grinding by porous wheels // Rus. Eng. Res. – 2010. – 30, N 11. – P. 1132–1136. 10. Starkov V. K. Deep grinding with continuous tool correction // Ibid. – 2010. – 30, N 12. – P. 1218–1221. Московский государственный Поступила 16.07.13 технологический ун-т “СТАНКИН” Научно-производственный центр газотурбостроения “САЛЮТ”

Репозитарії

Схожі ресурси