Износ кругов из СТМ при зубошлифовании
The problems of increasing the efficiency of grinding highly precision gearwheels of the 3–4 degree of precision using superhard material tools are discussed. The efficiency of cubic boron nitride dish grinding wheels in various bonds has been studied. Recommendations how to use cubic boron nitri...
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23456 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Износ кругов из СТМ при зубошлифовании / C.В. Рябченко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 495-500. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859790893068845056 |
|---|---|
| author | Рябченко, C.В. |
| author_facet | Рябченко, C.В. |
| citation_txt | Износ кругов из СТМ при зубошлифовании / C.В. Рябченко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 495-500. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | The problems of increasing the efficiency of grinding highly precision gearwheels of the 3–4
degree of precision using superhard material tools are discussed. The efficiency of cubic boron
nitride dish grinding wheels in various bonds has been studied. Recommendations how to use cubic
boron nitride wheels in gear grinding are given.
|
| first_indexed | 2025-12-02T11:45:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
495
а б
Рис. 5. Загальний вигляд алмазного круга на гальванічній зв’язці з упорядкованим положен-
ням алмазних зерен (а) та збільшене зображення ланцюжків алмазів (б)
Результати дослідження показників оброблення дослідного зразка такого інструменту
порівняно з стандартним інструментом з такою самою концентрацією і зернистістю алмазів
засвідчили, що продуктивність обробки цим інструментом підвищилася вдвічі за незначного
підвищення шорсткості Ra (1,22 проти 0,95) [4].
Література
1. Study for cutting performance in arrayed diamond saw blade / Pyun S. P., Lee Lee H.W.,
Park J. H. // 1st Intern. Industrial Diamond Conf. 20–21 October, 2005.
2. Weber G., Weiss C. DIAMIX – A family of bonds based on DIABASE-V21// Industrial di-
amond rev. – 2005. – № 6. – P. 27–28.
3. Лавриненко В. И., Пасичний О. О., Сытник Б. В. Особенности инструмента со струк-
турно-ориентированным рабочим слоем // Физические и компьютерные технологии:
Тр. 14-го Междунар. научно-техн. конф. 24–25 сент. 2008 г. – Харьков: Изд-во ХНПК
―ФЭД‖, 2008. – С. 131–135.слоем /
4. Исследование особенностей спеченного композита с упорядоченной структурой / Ла-
вриненко В. И., Пасичний О. О., Сытник Б. В., Девицкий А. А. // Процеси механічної
обробки в машинобудуванні: Зб. наук. пр. — Житомир: Вид-во ЖДТУ, 2009. – Вип. 7.
– С. 3–12.
Поступила 01.07.10
УДК 621.923
C. В. Рябченко
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ИЗНОС КРУГОВ ИЗ СТМ ПРИ ЗУБОШЛИФОВАНИИ
The problems of increasing the efficiency of grinding highly precision gearwheels of the 3–4
degree of precision using superhard material tools are discussed. The efficiency of cubic boron
nitride dish grinding wheels in various bonds has been studied. Recommendations how to use cubic
boron nitride wheels in gear grinding are given.
Зубошлифование является основным методом финишной обработки закаленных зубчатых
колес, устраняющей деформации, возникшие при химико-термической обработке. Шлифование
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
496
зубчатых колес тарельчатыми кругами на зубошлифовальных станках типа «МААГ», обеспечива-
ет более высокую (3–4 степень) точность по сравнению с другими методами [1].
Одним из путей повышения производительности и качества обработки зубчатых ко-
лес является применение для зубошлифования кругов из сверхтвердых материалов (СТМ)
[2]. Сравнительные испытания показали увеличение производительности обработки при
шлифовании кругами из СТМ в 1,5 раза по сравнению со шлифованием абразивными круга-
ми, отсутствие «прижогов» на поверхности зуба и возможность получения зубчатых колес 4–
5 степени точности. Режущая способность кругов из СТМ на 25–30 % больше, чем электро-
корундовых кругов [3]. Меньший размерный износ кругов из СТМ позволяет отказаться от
механизмов компенсации износа.
Известно, что профиль сечения режущей части тарельчатого круга при шлифовании
зубчатых колес отличается от прямоугольного [4]. Некоторые исследователи указывали на
образование площадки износа на режущей кромке круга на органических связках. Однако до
настоящего момента не установлена форма износа режущей кромки тарельчатых кругов из
СТМ при шлифовании зубчатых колес.
Исследованию износа кругов из СТМ при зубошлифовании посвящена данная работа.
Шлифование зубчатых колес осуществляли на специальном стенде, созданном на базе
зубошлифовального станка модели 5891, работающего одним тарельчатым кругом. Станок
был модернизирован для шлифования зубчатых колес с охлаждением и правкой кругов элек-
троэрозионным методом [5].
При проведении исследований по шлифованию зубчатых колес применялись круги 12А2-
20° из кубического нитрида бора (КНБ) зернистостью 125/100 на металлической связке. Шлифо-
вались зубчатые колеса из стали ХВГ (59–61 HRC) с модулем m = 6 мм, числом зубьев z = 21
зуб, шириной венца В = 20 мм.
Работоспособность тарельчатых кругов из КНБ при шлифовании зубчатых колес оценива-
ли следующими показателями: мощностью шлифования (N), шероховатостью обработанной по-
верхности (Rа), точностью эвольвентного профиля зуба (ff), величиной съема обрабатываемого
материала и износом круга. Износ тарельчатого круга оценивали по изменению профиля слепка,
оставленного на тонкой металлической пластине режущей частью вращающегося круга. Износ
круга определяли по двум параметрам: износом по торцу – h и по диаметру – l.
Для исследования износа круга при зубошлифовании, первоначально устанавливалась
площадь контакта круга с эвольвентным профилем зубчатого колеса. Экспериментально, опре-
деление площади контакта предусматривало введение инструмента в зацепление с колесом и
измерение полученного следа. Во всех известных случаях, контурная площадь представлялась
как сегмент с максимальной толщиной в центре, размеры которого значительно превосходят
реальную площадь контакта. Это обусловлено тем, что не учитывалось наличие переходного
участка (зоны резания) и обработанной ранее поверхности (рис. 1, 2).
Рис. 1. Площадь контакта шлифовального круга и зубчатого колеса
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
497
Рис. 2. Фотографии площадей контакта: а – шлифование на станке МААГ,
б – шлифование на станке 5891
Для того чтобы учесть эти особенности процесса формообразования, зубчатое колесо
предварительно обрабатывалось на часть ширины его зубчатого венца, соответствующей
исследуемой фазе зацепления инструмента с колесом, затем инструмент выводился из зацеп-
ления и смешался в направлении рабочей подачи на величину пути обката. Шлифовальный
круг оставлял след на обрабатываемом зубчатом колесе и в дальнейшем происходил замер
величины контурной площади.
Для построения модели износа тарельчатого круга рассмотрена модель шлифовального
круга, сформированного из большого числа абразивных слоев, толщиной Δу каждый. Шлифо-
вальный круг совершает вращательное движение со скоростью Vкр. (м/с), зубчатое колесо осу-
ществляет движение обката Sобк. (мм/мин), глубина резания при этом t (мм).
При зубошлифовании в резании участвуют i слоев алмазоносной части круга, при этом
t = iΔу. Каждый из i слоев в первый момент времени работает в равных условиях и напомина-
ет шлифовальный круг прямого профиля (с размерами Dкр
.
Δу), работающий методом врезания.
При этом условия работы самого крайнего слоя (i = 1), формирующего окончательно эволь-
вентную поверхность зуба, отличается от работы всех остальных слоев – этот слой работает
как периферией, так и торцом. Поэтому, возникающие на его поверхности силы и температу-
ры, приводят к более быстрому износу в направлении движения обката – Sобк. Как только ли-
нейная величина износа в направлении, параллельном Sобк., достигает некоторой величины ΔХ,
начинается ускоренный износ предпоследнего слоя и т.д. Процесс продолжается до того мо-
мента, когда в резание периферией и торцом не вступает i слой. К этому времени формируется
макропрофиль поперечного сечения круга ступенчатой формы (рис. 3).
Рис. 3. Макропрофиль поперечного сечения круга
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
498
Все множество значений Хn (1 ≤ n ≥ i) представляет собой убывающую арифметиче-
скую прогрессию:
Х1, Х2, Х3, ... Хi-1, Хi
с разностью прогрессии ΔХ, где Хn – член убывающей арифметической прогрессии
определяется:
Хn = Х1 – (n – 1)
.
ΔХ.
Если ордината n-го слоя – Уn, а толщина каждого слоя – ΔУ, то количество слоев n =
Уn/ΔУ. Следовательно:
Хn = Х1 – (Уn/ ΔУ – 1)
.
ΔХ.
Для определения линейного износа самого крайнего слоя Хi, считаем, что рассматри-
ваемый круг работает по схеме врезного шлифования и относительный расход абразива оп-
ределяем из выражения:
q = Ралм./Рм = Qалм.
.
ρалм.
.
K / Qм
.
ρм,
где Pалм., Qалм., ρалм. и Pм, Qм, ρм – соответственно масса, объем и плотность алмазоносного
слоя и удаленного материала, K – концентрация алмазов.
Объем алмазоносного слоя:
Qалм. = π
.
Dкр
.
Х1
.
ΔУ.
Объем удаленного материала:
Qм = a
.
b
.
ΔУ,
где a – глубина внедрения круга, b – ширина внедрения круга.
Произведение величин a и
b является величиной площади контакта тарельчатого кру-
га с зубом.
При ΔХ, ΔУ → 0 получим:
Х = q
.
a
.
b
.
ρм/ π
.
Dкр.
.
ρалм.
.
K – (У/dУ – 1)
.
dХ.
После интегрирования получаем:
У = С/(Х - q
.
a
.
b
.
ρм/ π
.
Dкр
.
ρалм.
.
K),
где С – константа интегрирования.
После преобразования:
У = 1/(αХ – β),
где α = 1/С , β = q
.
a
.
b
.
ρм/С
.
π
.
Dкр.
.
ρалм.
.
K.
Анализ результата математических преобразований показывает, что макропрофиль
радиального сечения алмазоносного слоя может быть описан уравнением дробно-линейной
функции и аппроксимирован гиперболой. Аналогичные рассуждения можно выполнить для
условий обратного хода тарельчатого шлифовального круга от ножки зуба к его головке.
Результаты преобразований имеют аналогичный вид и могут быть описаны уравнением
дробно-линейной функции.
Исследование износа тарельчатых кругов и его влияние на точность эвольвентного
профиля зубчатого колеса производилось при черновом (с глубиной t = 0,05 мм.) и чистовом
(с глубиной t = 0,02 мм.) зубошлифовании.
Установлено, что после ускоренного износа круга в течение первого прохода величина
интенсивности износа в дальнейшем стабилизируется (рис. 4, 5). Шлифовальный круг работает
равномерно без наступления критического износа. Это характерно как для чернового, так и чис-
тового зубошлифования. В то же время характер изменения погрешности профиля и мощности
шлифования говорит о том, что правка круга на чистовых режимах не требуется.
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
499
Рис. 4. Зависимость износа круга по торцу h от количества проходов
(1 – при t = 0,05 мм, 2 – при t = 0,02 мм)
Рис. 5. Зависимость износа круга по диаметру l от количества проходов
(1 – при t = 0,05 мм, 2 – при t = 0,02 мм)
Анализ проведенных экспериментов показал, что лимитирующим параметром для
достижения точности обработки зубчатого колеса является размерный износ тарельчатого
круга, который практически пропорционален количеству обработанных зубьев без правки.
Величина износа определяет точность обрабатываемого зубчатого колеса. В течение всего
процесса обработки мощность резания практически остается на одном уровне. Не изменяется
и фактический съем материала, находясь в пределах 0,61–0,50. Это обстоятельство говорит о
том, что в процессе шлифования зубчатых колес тарельчатый круг из КНБ работает в режиме
самозатачивания. Изменяются только геометрические параметры шлифовального круга за
счет его износа. На режущей кромке круга образуется площадка износа, размеры которой
определяются износом по торцу h и по диаметру l круга.
В результате анализа износа тарельчатого круга по торцу установлено, что для сокраще-
ния периода приработки кругов при зубошлифовании на режущей кромке необходимо предва-
рительно формировать площадку с размером h = 0,03–0,05 мм, что соответствует величине при-
работочного износа круга. Такая площадка на режущей поверхности круга формируется соот-
ветствующей правкой под углом 5–7° или обеспечивается конструкцией инструмента.
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
500
Литература
1. Гинзбург Е. Г., Халебский Н. Т. Производство зубчатых колес. – Л.: Машиностроение,
1978, – 136 с.
2. Высокопроизводительное зубошлифование кругами из кубического нитрида бора / Л.
Л. Мишнаевский, А. А. Сагарда, В. М. Емельянов и др. // Синтетические алмазы. –
1970. – № 5. – С. 40–42.
3. Эльбор в машиностроении / Под. ред. В. С. Лысанова – Л. Машиностроение, 1978. – 280 с.
4. Мишнаевский Л. Л. Износ шлифовальных кругов. – К.: Наук. думка, 1982. – 192 с.
5. Рябченко С. В. Разработка технологи шлифования зубчатих колес тарельчатыми кругами
из СТМ. // Сучасні процеси механічної обробки інструментами з НТМ та якість поверхні
деталей машин: 3б. наук. праць (Серія Г «Процеси механічної обробки, верстати та
інструменти»)/НАН України. ІНМ ім. В.М. Бакуля. – Київ, 2006. – С. 161–168.
Поступила 09.07.10
УДК 620.179.14(088.8)
В. І. Скицюк, І. М. Діордіца
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»,
м. Київ
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ СПОСОБІВ РУХУ ЗА ДОВЖИНОЮ КРОКУ
ПРИ ВИМІРЮВАННІ РОЗМІРІВ ЦИЛІНДРИЧНИХ ДЕТАЛЕЙ.
The article is devoted questions, to related to geometrical exactness of making of details of
cylindricity on lathes with the systems of CNC. Possibility of receipt of high-fidelity geometrical
forms of cylindrical kind is probed by the complex adaptive system at metal-workingness.
Нині у галузі металообробки існує безліч проблем пов’язаних з виготовленням окре-
мих деталей для яких важливо не стільки отримати високу точність розміру, скільки довер-
шену геометрію форми. Здебільшого ця проблема вирішуються посередньо, тобто мова йде
про застосування проміжних приладів контролю результати вимірювання яких автоматично
перекладаються на інструмент обробки. Подібне вирішення проблеми, має низку нездолан-
них вад, основною з яких є ігнорування властивості різального інструменту як вимірюваль-
ного. Досягти необхідних (технологічних) результатів можливо лише за оптимізації кількості
технологічних рухів інструменту поряд з чергуванням його технологічних властивостей,
тобто різально-вимірювальний і навпаки. Звідси виникає і актуальність проблеми й відповід-
на постановка задачі її вирішення.
Зазначена проблема обумовлює постановку таких завдань:
- визначення математичного апарату, щодо отримання достеменної форми об’єкту об-
робки;
- розгляд ідеалізованих ситуацій, що виникають у процесі вимірювання з поступовим
переходом до реальної ситуції;
- визначення кінематики оптимального руху щодо балансу між часом вимірювання та
мінімально необхідною інформацією (самодостатньою) для коригування форми деталі.
Означені завдання можна розв’язати лише шляхом аналізу впливу на кінцевий результат
системи контролю в ідеалізованих випадках з подальшим переходом до узагальнень.
Загальний випадок порівняльного аналіз способів руху інструменту
Насамперед зведемо всі умови руху до единих початкових умов. Першою необхідною
умовою є необхідності рівності часу входження у торкання Т часу виходу з торкання T . У
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23456 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T11:45:06Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рябченко, C.В. 2011-07-04T15:31:40Z 2011-07-04T15:31:40Z 2010 Износ кругов из СТМ при зубошлифовании / C.В. Рябченко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 495-500. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23456 621.923 The problems of increasing the efficiency of grinding highly precision gearwheels of the 3–4 degree of precision using superhard material tools are discussed. The efficiency of cubic boron nitride dish grinding wheels in various bonds has been studied. Recommendations how to use cubic boron nitride wheels in gear grinding are given. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Износ кругов из СТМ при зубошлифовании Article published earlier |
| spellingShingle | Износ кругов из СТМ при зубошлифовании Рябченко, C.В. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| title | Износ кругов из СТМ при зубошлифовании |
| title_full | Износ кругов из СТМ при зубошлифовании |
| title_fullStr | Износ кругов из СТМ при зубошлифовании |
| title_full_unstemmed | Износ кругов из СТМ при зубошлифовании |
| title_short | Износ кругов из СТМ при зубошлифовании |
| title_sort | износ кругов из стм при зубошлифовании |
| topic | Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| topic_facet | Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23456 |
| work_keys_str_mv | AT râbčenkocv iznoskrugovizstmprizubošlifovanii |