RU1830334C - Method of grinding - Google Patents

Abstract

Использование: з обработке металлов шлифованием дл  снижени  волнистости обрабатываемых деталей. Способ шлифова- мк исключаетс  в том. что съем основного припуска осуществл ют на максимально возможных режимах резани , в выхаживание поверхности провод т невращающимс  кругом с подачей его на деталь, превышающей в 2-9 раз подачу за счет упругих отжа- тий, созданных на этапе съема основного припуска. В случае обработки значительных площадей, круг вращают со скоростью, определ емой из выражени  v k V Н 1000 W где vg - скорость обрабатываемой детали; VV и Н - высота и шаг волнистости на рабочей поверхности крага соответственно. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.Usage: for processing metals by grinding to reduce the undulation of the workpieces. The grinding method is excluded in that. that the main stock removal is carried out at the maximum possible cutting conditions, the surface is nursed in a non-rotating circle with its feed to the part exceeding 2-9 times the feed due to the elastic squeezes created during the main stock removal step. In the case of processing large areas, the circle is rotated at a speed determined from the expression v k V H 1000 W where vg is the speed of the workpiece; VV and H - the height and the step of undulation on the working surface of the gait, respectively. 1 s.p. crystals, 1 tab.

Description

Изобретение относитс  к области обработки металлов шлифованием и может быть использовано дл  снижени  волнистости обрабатываемых деталей.The invention relates to the field of metal processing by grinding and can be used to reduce the undulation of workpieces.

Цель изобретени  - повышение качества обработанной поверхности.The purpose of the invention is to improve the quality of the treated surface.

Сущность данного способа заключаетс  в том, что использование современных шлифовальных кругов (например, кругов из синтетических сверхтвердых материалов (СТМ) на металлической св зке) позвол ет проводить обработку на очень высоких режимах резани , при этом ограничени  накладываютс  только конструкцией станка (например , мощность привода главного движени  станка). Использу  мелкозернистые круги возможно получить хорошие показатели шероховатости обработанной поверхности, однако за счет значительных условий шлифовани , малой жесткости системы СПИД и неравномерности износа шлифовальногоThe essence of this method lies in the fact that the use of modern grinding wheels (for example, wheels made of synthetic superhard materials (STM) on a metal bond) allows for processing at very high cutting conditions, while restrictions are imposed only by the design of the machine (for example, drive power main movement of the machine). Using fine-grained wheels it is possible to obtain good roughness values for the treated surface, however, due to the significant grinding conditions, low rigidity of the AIDS system and uneven wear of the grinding

круга на обрабатываемой поверхности образуетс  значительна  волнистость. Волнистость обработанной поверхности определ етс  величиной дисбаланса шлифовального круга и наличием волнистости на его рабочей поверхности в радиальном сечении, образованной за счет вибрации в технологической системе станка. Остановка вращени  шлифовального круга повышает жесткость системы СПИД и приводит к исчезновению колебаний в системе, обусловленных дисбалансом. Круг начинает работать одним участком (выступом либо впадиной), что исключает вли ние волнистости на его рабочей поверхности на волнистость обрабатываемой поверхности. При этом, определ ющее вли ние на волнистость обрабатываемой поверхности начинает оказывать форма осевого сечени  рабочей поверхности «руга, представл юща  собой конус. Угол конуса определ етс significant waviness forms on the surface to be machined. The waviness of the treated surface is determined by the imbalance of the grinding wheel and the presence of waviness on its working surface in a radial section, formed due to vibration in the technological system of the machine. Stopping the rotation of the grinding wheel increases the rigidity of the AIDS system and leads to the disappearance of fluctuations in the system due to imbalance. The circle begins to work in one section (protrusion or depression), which excludes the influence of waviness on its working surface on the waviness of the treated surface. At the same time, the shape of the axial section of the working surface of the “friend, which is a cone,” begins to have a decisive influence on the waviness of the treated surface. The cone angle is determined

ы о ы ыs about s

глубиной шлифовани  и его вли ние легко исключить правильным выбором высоты шлифовального круга из соотношени :the depth of grinding and its influence can easily be eliminated by the correct choice of the height of the grinding wheel from the ratio:

2 Н2 N

--- 1000, где Н - высота круга; t - глубина шлифовани , так как при отношении шага к высоте волны более 1000 поверхность не считаетс  волнистой. Шлифоваль- ный.круг фиксируют от поворота, а величину предварительного нат га (подачу при выхаживании ) устанавливают таким образом, чтобы обеспечить схем высоты волнистости после черновой обработки.--- 1000, where H is the height of the circle; t is the grinding depth, since with a step to wave height ratio of more than 1000, the surface is not considered wavy. The grinding wheel is fixed against rotation, and the preload value (feed during nursing) is set in such a way as to provide wave height patterns after roughing.

Величина нат га А обусловлена значением упругих отжатий при съеме основного припуска (минимальной глубины шлифовани ) т.омим при котором происходит преимущественное резание металла, и величиной износа шлифовального круга L за проход при выхаживании. Нат г (подача) должен компенсировать износ круга и обеспечивать минимальную глубину шлифовани , то есть удовлетвор ть выражению:The magnitude of the tension A is determined by the value of the elastic squeezes when removing the main allowance (minimum grinding depth), so that the metal is predominantly cut, and the amount of wear of the grinding wheel L per pass during grooming. The tension g (feed) should compensate for the wear of the wheel and provide a minimum grinding depth, that is, satisfy the expression:

Д ЮМин+1 (1)D YuMin + 1 (1)

нат га и выражени  (1) показывают, что его можно представить в виде А K(tDmin + L), где К (1 - 1,5) - коэффициент, завис щий от условий обработки, определ етс  в конкретном случае. Процесс выхаживани  провод т до прекращени  сьема металла, При этом необходимо отметить, что при обработке небольших площадей (до 0,1 м2) за в- л емым способом обеспечиваетс tension and expressions (1) show that it can be represented as A K (tDmin + L), where K (1 - 1.5) - a coefficient depending on the processing conditions, is determined in a specific case. The nursing process is carried out until the removal of metal is stopped. It should be noted that when processing small areas (up to 0.1 m2), the inventive method ensures

незначительный износ работающего участка шлифовального круга при выхаживании. В случае обработки больших площадей, когда возможно образование значительной площадки износа на рабочей поверхностиslight wear of the working area of the grinding wheel during nursing. In the case of processing large areas, when it is possible to form a significant area of wear on the working surface

круга, при выхаживании рекомендуетс  придавать вращение шлифовальному кругу со скоростью, при которой вли ние волнистости на шлифовальном круге не сказываетс  на обрабатываемой поверхности, т.е.When nursing, it is recommended that the grinding wheel be rotated at a speed at which the influence of undulation on the grinding wheel does not affect the surface being machined, i.e.

получаетс  волна, имеюща  отношение шага к длине более -1000. что не крассифициру- етс  как волнистость.a wave is obtained having a step-to-length ratio greater than -1000. which is not classified as undulation.

Св зь между формируемой на поверхности волнистостью с динамическими и ки- нематическими параметрами работающего инструмента можно представить в виде:The relationship between the waviness formed on the surface with the dynamic and kinematic parameters of a working tool can be represented as:

Минимальное значение фактической глубины задаетс  таким, чтобы услови  взаимодействи  абразивных зерен с металлом обеспечивали преимущественное резание.The minimum value of the actual depth is set so that the conditions of interaction of the abrasive grains with the metal provide preferential cutting.

При обработке невращающимс  кругом в процессе его износа на рабочей поверхности образуетс  площадка износа, где L есть длина стрелки изношенного сегмента круга.When machining with a non-rotating circle during wear, a wear area forms on the working surface, where L is the length of the arrow of the worn segment of the circle.

В численном виде на практике значени  т-Омин 5,0 мкм, L 10 - 25 мкм. Однако проведенные нами эксперименты позволили установить, что дл  снижени  волнистости величину нат га необходимо устанавливать больше расчетной, вследствие неоднородности св зки круга, структуры обрабатываемого материала и жесткости шпиндел  станка. На основании выше изложенного , приведенные величины гомин и L были прин ты в качестве исходных при определении фактической величины предварительного нат га между кругом и деталью. Выполненные исследовани  при шлифовании различных материалов кругами из СТМ на металлической св зке позволили установить , что удовлетворительные показатели волнистости обработанной поверхности получают при установке предварительного нат га между кругом и деталью в пределах 10-45 мкм, что в 2-9 раз превышает .величину упругих отжатий. Причем меньшую величину нат га можно устанавливать при высокой жесткости системы СПИД. Анализ полученного интервала значений величиныIn numerical form, in practice, t-Omin values are 5.0 µm, L 10 is 25 µm. However, our experiments made it possible to establish that in order to reduce the waviness, the tension value must be set higher than the calculated one due to the heterogeneity of the bond of the circle, the structure of the processed material, and the rigidity of the machine spindle. Based on the foregoing, the given values of homin and L were taken as the initial ones when determining the actual value of the preload between the circle and the part. The studies performed when grinding various materials with STM circles on a metal bond made it possible to establish that satisfactory undulations of the treated surface are obtained by installing a preload between the wheel and the part in the range of 10-45 μm, which is 2-9 times higher than the value of the elastic compressions . Moreover, a lower thrust value can be set with high rigidity of the AIDS system. Analysis of the obtained interval of values

30thirty

V - Y огиб.дин , vV - Y bend.din, v

v 7- огиб.кич ,v 7 - envelope

т огиб.динt ogib.din

55

55

где Уогиб.дин. - параметры кривой, св занные с динамикой процесса;where is Wogib.din. - curve parameters related to the dynamics of the process;

Уогкб.кин. параметры кривой, св занные с кинематикой формировани  неровностей в зависимости от геометрических параметров круга,Wogkb.kin. curve parameters related to the kinematics of the formation of irregularities depending on the geometric parameters of the circle,

Экспериментами установлено, что при низкоскоростном шлифовании с окружной скоростью вращени  шлифовального кругаIt was established by experiments that during low-speed grinding with a peripheral speed of rotation of the grinding wheel

в пределах от 0 до 5.м/с. Высота волнистости обрабатываемой поверхности Wz не превышает высоту волнистости на шлифовальном круге W.ranging from 0 to 5.m / s. The undulation height of the machined surface Wz does not exceed the undulation height on the grinding wheel W.

Отсюда можно считать, что при низкоскоростном режиме шлифовани  динамической составл ющей можно пренебречь, тогда волнистость на обрабатываемой поверхности есть кинематическое отображение рабочей поверхности шлифовальногоHence, we can assume that in the low-speed grinding mode, the dynamic component can be neglected, then the waviness on the surface to be treated is a kinematic display of the working surface of the grinding

0 круга на обрабатываемой поверхности, то есть на обрабатываемой поверхности образуетс  волна с высотой равной W и шагом S , который можно определить по формуле0 circle on the surface to be treated, that is, a wave with a height equal to W and step S, which can be determined by the formula

S S

V g VkV g vk

и.and.

где vg и vk - скорость обрабатываемой детали и шлифовального круга;where vg and vk are the speed of the workpiece and grinding wheel;

Н - шаг волны на рабочей поверхности шлифовального круга.N - wave step on the working surface of the grinding wheel.

Если считать, что волнистость на обрабатываемой поверхности отсутствует, когда отношение ее шага к высоте больше 1000, тогда скорость вращени  шлифовального круга, обеспечивающего эти услови  можно определить из выражени :If we assume that there is no waviness on the surface to be machined when the ratio of its step to height is greater than 1000, then the rotation speed of the grinding wheel providing these conditions can be determined from the expression:

(2)(2)

Измер ть волнистость на шлифовальном круге можно известными методами. Причем дл  кругов, работающих в режиме правки шлифовального круга волнистость на его рабочей поверхности со временем шлифовани  посто нно измен етс , а дл  кругов работающих без правки (за вл емый способ) в режиме преимущественно самозатачивани  высота волнистости на рабочей поверхности измен етс  только в период приработки, с последующей ее стабилизацией . Поэтому дл  расчетов по выражению (2) волнистость на рабочей поверхности круга измер ют в момент времени, отвечающий стабилизации высоты волнистости. Определить этот момент можно косвенным путем без пр мых измерений шлифовального круга, например, по стабилизации амплитуды вибрации шпиндельного узла станка в процессе шлифовани . Кроме того волнистость шлифованной поверхности рассмат- риззетс  в направлении продольной подачи (продольна  волнистость) и поперечной подачи (поперечна  волнистость) и соответственно определ етс  формой, как продольного , так и поперечного (осевого) сечени  рабочей поверхности шлифовального круга.The undulation on the grinding wheel can be measured by known methods. Moreover, for wheels working in the dressing mode of the grinding wheel, the waviness on its working surface constantly changes with grinding time, and for wheels working without dressing (the claimed method) in the predominantly self-sharpening mode, the height of the waviness on the working surface changes only during the running-in period , followed by its stabilization. Therefore, for the calculations according to expression (2), the undulation on the working surface of the circle is measured at a time corresponding to stabilization of the undulation height. This moment can be determined indirectly without direct measurements of the grinding wheel, for example, by stabilizing the vibration amplitude of the machine spindle assembly during grinding. In addition, the undulation of the ground surface is considered in the direction of longitudinal feed (longitudinal undulation) and transverse feed (transverse undulation) and, accordingly, is determined by the shape of both the longitudinal and transverse (axial) sections of the working surface of the grinding wheel.

Поперечна  волнистость, как отмечено ранее, достаточно просто обеспечиваетс  правильным выбором высоты шлифовального круга. Поэтому изложенное выше относитс  к продольному сечению круга. Выполненные расчеты и их экспериментальна  проверка позволили установить, что величина скорости вращени  круга не превышает 0-5 м/с.The transverse undulation, as noted earlier, is quite simply ensured by the correct choice of the height of the grinding wheel. Therefore, the foregoing relates to a longitudinal section of a circle. The performed calculations and their experimental verification made it possible to establish that the value of the rotation speed of the circle does not exceed 0-5 m / s.

Таким образом, совместное выполнение указанных в за вл емом способе шлифовани  технологических приемов позвол ет работать на максимально возможных скорост х шлифовани  при съеме основного припуска без правки шлифовального круга, что значительно сокращает вспомогательное и основное врем  обработки и, как следствие, повышает производительность процесса. Установка нат га между обрабатываемой поверхностью и невращающимс  крутом в пределах 10-45 мкм при выхаживании обеспечивает сьем высоты волнистости после черновой обработ- ки,что повышает качество обрабатываемыхThus, the joint implementation of the technological methods indicated in the claimed grinding method allows working at the maximum possible grinding speeds when removing the main allowance without dressing the grinding wheel, which significantly reduces the auxiliary and main processing time and, as a result, increases the productivity of the process. Setting the tension between the surface to be machined and non-rotating steep within 10-45 microns during nursing ensures that the corrugation height is increased after roughing, which improves the quality of the machined

поверхностей. При шлифовании больших площадей, на этапе выхаживани  круг вращают со скоростью определ емой из выраvqH жени  vk JOOO W ГДе Vg СК°Р°СТЬsurfaces. When grinding large areas, at the stage of nursing, the circle is rotated at a speed determined from expression vk JOOO W WHERE Vg SK ° P ° ST

обрабатываемой детали; W и Н - высота и шаг волнистости на рабочей поверхности круга соответственно, что не снижает жесткости системы СПИД, а обеспечивает повышение стойкости инструмента.workpiece; W and H - the height and step of undulation on the working surface of the circle, respectively, which does not reduce the rigidity of the AIDS system, but provides increased tool durability.

П р и м е р. В лабораторных услови х на шлифовальном станке над ЗГ71М проводили шлифование образца из стали Х12М площадью 250 х 150 мм, СОЖ - 0,3 %-й растворPRI me R. In laboratory conditions, on a grinding machine over ZG71M, a sample of X12M steel was grinded with an area of 250 x 150 mm, coolant was 0.3% solution

кальционированной соды, шлифовальный круг - IAI 250К40К76Х5 - А С6 - 50/40М - МО4-4.soda ash, grinding wheel - IAI 250K40K76X5 - A C6 - 50 / 40M - MO4-4.

При выхаживании величины предвари- тельного нат га составл ла 20 мкм. При этом в сравнении с прототипом изобретени  производительность обработки возросла на ТО %, что сократило вреч  выхаживани  на 1,4 мик при одновременном улучшении пара- метров качества поверхности Ra и Wz ) на 30-60 %-. При этом износ алмазного круга в сравнении с обработкой по прототипу не изменилс .When nursing, the preload was 20 µm. Moreover, in comparison with the prototype of the invention, the processing productivity increased by TO%, which reduced the breeding rate by 1.4 microns while improving the surface quality parameters Ra and Wz) by 30-60% -. Moreover, the wear of the diamond wheel in comparison with the processing of the prototype has not changed.

Результаты обработки с другими пара- метрами за вл емого способа сведены в таблицу ..The processing results with other parameters of the claimed method are summarized in table ..

Claims (2)

1. Способ шлифовани , при котором кругу при сьеме основного припуска сообщают вращение в услови х относительного перемещени  детали и инструмента, а во врем  выбега последнего перед выхаживанием производ т торможение круга до его останова или до заданного значени  скорости его вращени , отличающийс  тем. что, с целью повышени  качества обработки , во врем  выбега кругу сообщают подачу,1. A grinding method in which the circle is rotated during removal of the main allowance under the conditions of relative movement of the part and tool, and when the latter is run-out before nursing, the wheel is decelerated until it stops or to a predetermined value of its rotation speed, characterized in that that, in order to improve the quality of processing, during a run-out, a feed is reported to the circle, превышающую в 2-9 раз подачу на этапе выхаживани  за счет упругих отжатий, созданных на этапе сьема основного припуска .2-9 times higher supply at the nursing stage due to elastic depressions created at the main stock removal step. 2. Способ по п. 1, отличающийс 2. The method according to claim 1, characterized тем, что величину скорости вращени  круга после торможени  выбирают по формулеthe fact that the value of the speed of rotation of the circle after braking is selected by the formula Vfc Vfc v-gН v-gH 1000 W1000 W