CC BY
10ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОАЛМАЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ
X. М. РАХИМЯНОВ, профессор, доктор техн. наук, Б. А. КРАСИЛЬНИКОВ, доцент, канд. техн. наук, В.В. ЯНПОЛЬСКИЙ, ассистент, НГТУ, г. Новосибирск
Быстрорежущие стали нашли широкое применение при изготовлении режущего инструмента для обработки конструкционных сталей, цветных металлов и чугунов, работающего как при небольших скоростях резания - до ъ= 10... 15 м/мин, но с высокими давлениями (метчики, плашки), так и при больших скоростях до 60 м/мин (сверла, резцы, фрезы). Вместе с тем быстрорежущие стали относятся к классу труднообрабатываемых. Входящие в состав с~али карбиды вольфрама, молибдена, ванадия, определяющие прочность материала, и обусловливают сложность в их обработке механическим резанием в закаленном состоянии.
В настоящее время обработка быстрорежущих сталей в закаленном состоянии осуществляется кругами из электрокорунда белого и эльбора, но производительность процесса не превышает 400...600 мм3/мин [1]. Попытки повысить производительность обработки приводят к появлению дефектов на обработанной поверхности в виде прижогов и микротрещин, что в конечном счете снижает стойкость режущего инструмента в процессе его эксплуатации. Поэтому разработка новых технологий для обработки класса быстрорежущих сталей в закаленном состоянии, позволяющих повысить производительность процесса шлифования, является актуальной задачей современного машиностроения.
Перспективные результаты с позиции повышения производительности процесса и сохранения качества обработанной поверхности при шлифовании инструмента из твердого сплава были достигнуты при использовании метода электроалмазного шлифования (ЭАШ). Однако этот метод не получил широкого применения при обработке класса быстрорежущих сталей вследствие быстрого засаливания поверхности алмазного круга, что приводит к снижению производительности процесса шлифования и качества обработанной поверхности.
Экспериментальные исследования процесса эгек-троалмазного шлифования быстрорежущей стали Р6М5 проводились по "упругой" схеме обработки на специализированной экспериментальной установке [2]. Режимами обработки при такой схеме шлифования являются скорость резания (-о) и давление алмазного круга на деталь (Р). В качестве электролитов были использованы водные растворы нейтральных солей МаЫ03, Ма?504 и №С1.
В результате проведенных исследований были получены зависимости производительности процесса электроалмазного шлифования (Ои) от давления алмазного круга на деталь и скорости резания, представленные на рис. 1, 2.
150 250 350 450 Р, Н/см
Рис. 1. Зависимость линейной производительности ЭАШ стали Р6М5 в водном растворе 10 % МаМ03 от давления алмазного круга на деталь: 1 --0=6,5 м/с; 2 -\)= 14 м/с
23 X, М/С
Рис. 2. Зависимость линейной производительности ЭАШ стали Р6М5 в водном растворе 10 % №N03 от скорости резания: 1 -Р= 100 Н/см2; 2 - Р=300 Н/см2;
3 - Р=500 Н/см2
Анализ полученных зависимостей показывает, что увеличение давления (рис. 1) при постоянных значениях скорости резания обусловливает повышение линейной производительности процесса электроалмазного шлифования быстрорежущей стали Р6М5. Это связано с тем, что повышение давления способствует внедрению алмазного зерна на большую глубину в поверхность обрабатываемой детали, тем самым уменьшая величину межэлектродного зазора. Это приводит к снижению омического сопротив-
№
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
ления электролита, вследствие чего происходит повышение плотности тока, а следовательно, и скорости процесса анодного растворения металла. Повышение скорости резания (рис. 2) при фиксированных значениях давления алмазного круга на деталь увеличивает производительность до максимального значения 0,=2,35 мм/мин, а затем происходит снижение производительности. Характер зависимости производительности электроалмазного шлифования стали Р6М5 от скорости резания и давления подтверждает тот факт, что производительность ЭАШ определяется процессом анодного растворения материала, механизм которого рассмотрен в работе [2].
Однако следует отметить, что с увеличением времени обработки происходит снижение линейной производительности электроалмазного шлифования стали Р6М5 пп всех исследованных электролитах (рис. 3). Вероятно, это связано со снижением режущей способности алмазного круга, вызванным, образованием засаленного слоя на поверхности алмазного круга.
Рис. 3. Влияние времени обработки на производительность электроалмазного шлифования стали Р6М5 при Р = 500 Н/см?,
\>=14 м/с: 1 - 10 % Ма2304; 2- 10 % №М03; 3- 10 % №С1
Для повышения производительности электроалмазного шлифования требуется производить правку, заключающуюся в удалении засаленного слоя с поверхности алмазного круга. Существующие методы правки алмазных кругов на металлической связке имеют ряд недостатков. Так при использовании правки на обратной полярности происходит увеличение вспомогательного вэемени, связанного с необходимостью переключения полярности электродов и замены обрабатываемого материала на правящий, что в итоге приводит к повышению себестоимости изготовления детали. Непрерывные же ме~оды правки, основанные на введении в зону обработки дополнительного катода и позволяющие производить правку алмазно-ю кру1а ь процессе шлифования, не прекращая процесс обработки, не всегда возможно реализовать, в частности при обработке внутренних поверхностей.
Для решения вопроса, связанного с правкой алмазных кругов на металлической связке в процессе обработки, на кафедре «Технология машиностроения» Новосибирского государственного технического университета предложен способ электроалмазного шли-
фования с асимметричными биполярными импульсами, позволяющий производить правку шлифовальных кэу-гов в процессе шлифования за счет смены полярностей электродов в автоматическом режиме [3].
В результате экспериментальных исследований установлено. что применение асимметричных биполярных импульсов позволяет повыситэ производительность обработки быстрорежущей стали Р6М5 в 3,2...3,5 раза по сравнению с шлифованием на постоянном токе (рис. 4).
оь
мм/мин
Я
2.3
2
1.5
1
0.5
О
4 6 8 10 12 14 16 Г. мим
Рис. 4. Зависимость производительности процесса электроалмазного шлифования стали Р6М5 при разном роде тока:
1 - ЭАШ с постоянным током; 2- ЭАШ с асимметричными биполярными импульсами
Проведенные исследования показали, что максимальная производительность процесса электроалмазного шлифования быстрорежущей стали Р6М5 наблюдается при таких режимах обработки, как давление Р= 500 Н/см2 и скорость резания \) = 14 м/с. Вместе с тем увеличение времени работы алмазного круга приводит к снижению производительности вследствие развития процесса засаливания. Применение асимметричных биполярных импульсов при электроалмазном шлифовании быстрорежущей стали Р6М5 приводит к повышению производительности обработки в 3,2...3,5 раза по сравнению с шлифованием на постоянном токе.
Список литературы
1. Палей М.М., Дибнер Л.Г., Филд М.Ф. Технология шлифования и заточки режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 1988.- С. 190.
2. Рахимянов Х.М., Красильников Б.А., Янпольский В.В. Определение режимов обработки быстрорежущей стали Р5М5 при глубинном электроалмазном шлифовании//Специализированный научно-технический и производственный журнал «Сварка в Сибири». - Иркутск. - Июнь, 2005. - № 1 (13). - С. 49 - 50.
3. Рахимянов Х.М., Красильников Б.А., Янпольский 5.8. Повышение эффективности глубинного электроалмазного шлифования с использованием асимметричных биполярных импульсов// Сб. трудов Всероссийской научно-технической конф. «Современная электротехнология в промышленности России», 1-2 ноября, 2005 г. - Тула, 2005. - С. 156 - 160.
¡асаленныН слой
8 № 4 (33) 2006
