Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга
С использованием критерия минимальной удельной себестоимости выполнено сравнение способов правки и процесса шлифования стали Р6М5Ф3 с электроэрозионными воздействиями на рабочую поверхность кубонитового круга на металлической связке. Установлено, что электроэрозионный способ правки обеспечивает на п...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63416 |
| 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: | Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга / П.Г. Матюха, В.В. Габитов // Сверхтвердые материалы. — 2009. — № 5. — С. 63-69. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63416 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Матюха, П.Г. Габитов, В.В. 2014-06-01T09:19:19Z 2014-06-01T09:19:19Z 2009 Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга / П.Г. Матюха, В.В. Габитов // Сверхтвердые материалы. — 2009. — № 5. — С. 63-69. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63416 621.923 С использованием критерия минимальной удельной себестоимости выполнено сравнение способов правки и процесса шлифования стали Р6М5Ф3 с электроэрозионными воздействиями на рабочую поверхность кубонитового круга на металлической связке. Установлено, что электроэрозионный способ правки обеспечивает на порядок меньшую удельную себестоимость шлифования по сравнению с абразивным. Электроэрозионные воздействия на рабочую поверхность круга в процессе шлифования увеличивают удельную себестоимость обработки, в связи с чем шлифование целесообразно выполнять с периодической правкой электроэрозионным способом в процессе обработки. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Исследование процессов обработки Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга |
| spellingShingle |
Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга Матюха, П.Г. Габитов, В.В. Исследование процессов обработки |
| title_short |
Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга |
| title_full |
Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга |
| title_fullStr |
Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга |
| title_full_unstemmed |
Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга |
| title_sort |
удельная себестоимость шлифования стали р6м5ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга |
| author |
Матюха, П.Г. Габитов, В.В. |
| author_facet |
Матюха, П.Г. Габитов, В.В. |
| topic |
Исследование процессов обработки |
| topic_facet |
Исследование процессов обработки |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Сверхтвердые материалы |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| description |
С использованием критерия минимальной удельной себестоимости выполнено сравнение способов правки и процесса шлифования стали Р6М5Ф3 с электроэрозионными воздействиями на рабочую поверхность кубонитового круга на металлической связке. Установлено, что электроэрозионный способ правки обеспечивает на порядок меньшую удельную себестоимость шлифования по сравнению с абразивным. Электроэрозионные воздействия на рабочую поверхность круга в процессе шлифования увеличивают удельную себестоимость обработки, в связи с чем шлифование целесообразно выполнять с периодической правкой электроэрозионным способом в процессе обработки.
|
| issn |
0203-3119 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63416 |
| citation_txt |
Удельная себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки и электроэрозионных воздействий на рабочую поверхность кубонитового круга / П.Г. Матюха, В.В. Габитов // Сверхтвердые материалы. — 2009. — № 5. — С. 63-69. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT matûhapg udelʹnaâsebestoimostʹšlifovaniâstalir6m5f3vzavisimostiotsposobapravkiiélektroérozionnyhvozdeistviinarabočuûpoverhnostʹkubonitovogokruga AT gabitovvv udelʹnaâsebestoimostʹšlifovaniâstalir6m5f3vzavisimostiotsposobapravkiiélektroérozionnyhvozdeistviinarabočuûpoverhnostʹkubonitovogokruga |
| first_indexed |
2025-11-26T00:09:42Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:09:42Z |
| _version_ |
1850594048572653568 |
| fulltext |
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2009, № 5 63
Исследование процессов обработки
УДК 621.923
П. Г. Матюха, В. В. Габитов (г. Донецк)
Удельная себестоимость шлифования стали
Р6М5Ф3 в зависимости от способа правки
и электроэрозионных воздействий
на рабочую поверхность кубонитового круга
С использованием критерия минимальной удельной себестоимо-
сти выполнено сравнение способов правки и процесса шлифования стали
Р6М5Ф3 с электроэрозионными воздействиями на рабочую поверхность кубо-
нитового круга на металлической связке. Установлено, что электроэрозионный
способ правки обеспечивает на порядок меньшую удельную себестоимость
шлифования по сравнению с абразивным. Электроэрозионные воздействия на
рабочую поверхность круга в процессе шлифования увеличивают удельную себе-
стоимость обработки, в связи с чем шлифование целесообразно выполнять с
периодической правкой электроэрозионным способом в процессе обработки.
Ключевые слова: удельная себестоимость шлифования, вана-
диевая быстрорежущая сталь, кубонитовые круги, электроэрозионные воздей-
ствия.
Себестоимость обработки оказывает влияние на стоимость
изделия и определяет конкурентоспособность продукции в условиях рыноч-
ных отношений. В связи с этим снижение себестоимости изготовления явля-
ется одной из приоритетных задач машиностроительного производства. В
особенности это относится к изделиям из труднообрабатываемых материа-
лов, в которых доля затрат на обработку является существенной.
В настоящее время высокопроизводительная обработка ванадиевых быст-
рорежущих сталей осуществляется с помощью алмазного шлифования кру-
гами на металлической связке, заправленными электроэрозионным методом,
с поддержанием режущей способности рабочей поверхности круга в процес-
се обработки электроэрозионными воздействиями (ЭЭВ) [1—3]. Известно
также шлифование этих сталей эльборовыми кругами на металлической связ-
ке, заправленными абразивным методом [4, 5]. Вместе с тем, сведений о
влиянии на удельную себестоимость способа правки и ЭЭВ на рабочую по-
верхность круга (РПК) при шлифовании ванадиевых быстрорежущих сталей
кругами из кубонита в литературе нет.
© П. Г. МАТЮХА, В. В. ГАБИТОВ, 2009
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 64
Целью данной работы является оценка влияния на удельную себестои-
мость обработки способа правки кубонитовых кругов на металлической связ-
ке и электроэрозионных воздействий на РПК при шлифовании быстрорежу-
щей стали Р6М5Ф3.
Сравнительную оценку процессов шлифования кругом, заправленным
различными способами, проведем по удельной себестоимости обработки.
Она представляет собой отношение стоимости всех затрат на процесс шли-
фования к объему удаленного материала за время обработки и зависит от
текущей лимитированной режущей способности рабочей поверхности круга.
Текущая лимитированная режущая способность шлифовального круга
представляет собой объем сошлифованного материала по упругой схеме в
единицу времени при усилии поджима образца к РПК, найденном по лими-
тированному техническому ограничению на режим обработки.
Текущую лимитированную режущую способность шлифовального круга
1А1 250×76×15×5 КВ 100/80 4 М2-01 определяли при шлифовании быстро-
режущей стали Р6М5Ф3 по упругой схеме на станке мод. 3Г71, модернизи-
рованном для электроэрозионной правки и электроэрозионных воздействий
на РПК в процессе шлифования.
Подготовку круга к шлифованию осуществляли правкой двумя способами
— абразивным и электроэрозионным методами.
Абразивным способом круг правили по схеме плоского многопроходного
шлифования [5] до полного обновления РПК. В качестве правящего инстру-
мента использовали электрокорундовый круг марки 24А 40 С2 К5. Режимы
правки: скорость круга vк = 35 м/с; продольная скорость стола vст = 6 м/мин;
глубина шлифования t = 0,05 мм. При этом на 1 мм3 удаленного рабочего
слоя кубонитового круга было израсходовано до 30 мм3 абразивного мате-
риала.
При правке круга электроэрозионным способом в качестве источника тех-
нологического тока использовали блок питания ИТТ-35. Правку РПК осуще-
ствляли шлифованием чугунного электрода на режимах: механических —
vк = 35 м/с, vст = 6 м/мин, величина поперечной подачи Sп = 4 мм/ход, глубина
шлифования t = 0,005 мм; электрических — средняя сила тока электроэрози-
онных воздействий Iср = 10 А, напряжение холостого хода Uх.х = 60 В.
Охлаждение при правке и последующем шлифовании осуществляли
0,3 %-ным водным раствором кальцинированной соды.
Плоское врезное шлифование по упругой схеме образца размерами
100×14 мм выполняли на режимах: vк = 35 м/с, vст = 6 м/мин. Усилие поджима
образца к РПК составляло Рп = 80 Н, найденное по лимитированному техни-
ческому ограничению — прочности кубонитовых зерен. Поджим образца к
РПК осуществляли при помощи специального устройства, установленного на
магнитной плите станка, позволяющего реализовать шлифование по упругой
схеме [3].
Определение количества сошлифованного материала и расхода рабочего
слоя круга определяли по известной методике [6], через 1, 5, 10, 15, 30, 45 и
60 мин, при этом визуально контролировали состояние рабочей поверхности
круга в одних и тех же точках РПК с помощью микроскопа МИР-2 при уве-
личении в 105 раз. Участки РПК фотографировали цифровой фотокамерой.
С использованием данных экспериментов были построены графики зави-
симости текущей лимитированной режущей способности круга от времени
шлифования Q(τ) кругом, заправленным абразивным и электроэрозионным
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2009, № 5 65
способами (рис. 1), а также найдены уравнения регрессии, описывающие эти
зависимости, в виде
)exp()( уст τβΔ+=τ QQQQ , (1)
где ΔQ = Qисх – Qуст — амплитуда изменения режущей способности круга,
мм3/мин; Qисх и Qуст — соответственно исходная и установившаяся режущая
способность круга, мм3/мин; βQ — эмпирический коэффициент, мин–1; τ —
продолжительность шлифования, мин.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 10 20 30 40 50 τ, мин
2
1
Q
, м
м
3 /м
и
н
а
500
700
900
1100
1300
1500
1700
1900
0 10 20 30 40 50 τ, мин
1
2
Q
,
м
м
3 /м
и
н
б
Рис. 1. Изменение текущей лимитированной режущей способности круга 1А1
250×76×15×5 КВ 100/80 4 М2-01, заправленного абразивным (а) и электроэрозионным (б)
способами, при шлифовании стали Р6М5Ф3: 1 — кривая, построенная по эксперимен-
тальным данным; 2 — регрессионная кривая.
Установившуюся режущую способность круга Qуст и исходную Qисх опре-
деляли по данным экспериментов. За Qисх принимали режущую способность
на первой минуте шлифования, а за Qуст — режущую способность круга по-
сле 30 мин обработки. Уравнение )(τ= fQ , полученное методом наимень-
ших квадратов, имеет вид
— при шлифовании кругом, заправленным абразивным способом
)07,0exp(55111)( τ−−=τQ ; (2)
— при шлифовании кругом, заправленным электроэрозионным способом
)08,0exp(1223590)( τ−+=τQ . (3)
Одновременно с измерением количества сошлифованного материала оп-
ределяли расход кубонита, который описывается зависимостью, аналогичной
(1):
)exp()( уст τβΔ+=τ QМММ . (4)
Для круга, заправленного абразивным способом, М(τ) описывается фор-
мулой
)05,0exp(4848)( τ−−=τM , (5)
а электроэрозионным способом —
)66,0exp(3636,3)( τ−+=τM . (6)
Проанализируем полученные зависимости. Для круга, заправленного аб-
разивным способом, в течение 1—5 мин текущая лимитированная режущая
способность не изменяется, после чего в период 5—30 мин начинает возрас-
тать. После 30 мин и до конца эксперимента текущая режущая способность
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 66
круга практически не изменяется. При этом текущий расход кубонита на
протяжении первых 10 мин обработки постоянен, после чего начинает воз-
растать. В период стабилизации текущей лимитированной режущей способ-
ности (30—60 мин) стабилизируется и расход кубонита.
Увеличение текущей лимитированной режущей способности круга (см.
рис. 1, а) при шлифовании кругом, заправленным абразивным методом, объ-
ясняется следующим. В период первых 10 мин шлифования наблюдается
засаливание межзеренного пространства РПК продуктами шлифования, при-
чем величина участков засаливания охватывает от двух до пяти зерен (рис. 2,
а, б). При этом количество засаленных участков увеличивается. Износ круга
не наблюдается. Засаленные участки при постоянной силе поджима образца к
РПК увеличивают составляющую Pz за счет увеличения сил трения между
обрабатываемой поверхностью образца и рабочей поверхностью круга, а
вместе с тем, и температуру в зоне контакта. Увеличение температуры спо-
собствует разрушению образовавшихся пятен засаливания и происходит про-
цесс самозатачивания. Именно поэтому после 10 мин обработки режущая
способность круга и расход кубонита возрастают. В период 30—60 мин на-
блюдается стабильное обновление РПК (см. рис. 2, в), что подтверждается
практическим отсутствием изменения режущей способности круга и текуще-
го расхода кубонита.
а б в
Рис. 2. Засаленные участки на рабочей поверхности круга КВ 100/80 4 М2-01 при шлифо-
вании стали Р6М5Ф3 в течение 1 (а), 5 (б), 30 (в) мин; ×105.
Электроэрозионная правка круга обеспечивает существенно бóльшую те-
кущую лимитированную режущую способность как вначале обработки, так и
в течение всего шлифования. Объясняется это тем, что в процессе электро-
эрозионной правки электрические разряды воздействуют только на связку, не
разрушая зерен, как во время абразивной правки, благодаря чему зерна вы-
ступают из связки и участвуют в процессе резания с первых минут шлифова-
ния. С увеличением времени обработки режущая способность круга убывает.
Расход кубонита в первые 5 мин шлифования кругом, заправленным элек-
троэрозионным способом, существенно выше, чем расход при шлифовании
кругом, заправленным абразивным способом (рис. 3). Это обусловлено раз-
рушением наиболее выступающих зерен. После приработки круга расход
кубонита стабилизируется и практически не изменяется в интервале 15—
60 мин шлифования.
Влияние способа правки на удельную себестоимость шлифования стали
Р6М5Ф3 кубонитовым кругом, заправленным абразивным и электроэрозион-
ным методами, рассчитывали по методике [7] с использованием данных о
постоянных и переменных затратах на процесс шлифования и количестве
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2009, № 5 67
сошлифованного материала за 60 мин работы, найденного с использованием
формул (2), (3), (5), (6) и нормативных данных на декабрь 2008 года (табл. 1).
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 10 20 30 40 50 τ, мин
M
, м
г3 /м
и
н
2
1
а
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 10 20 30 40 50
2
1
τ, мин
M
,
м
г3 /м
и
н
б
Рис. 3. Изменение текущего лимитированного расхода кубонита при шлифовании стали
Р6М5Ф3 кругом 1А1 250×76×15×5 КВ 100/80 4 М2-01, заправленным абразивным (а) и
электроэрозионным (б) способами: 1 — кривая, построенная по экспериментальным дан-
ным; 2 — регрессионная кривая.
Таблица 1. Удельная себестоимость 60 мин шлифования стали
Р6М5Ф3 кругом КВ 100/80 4 М2-01 в зависимости от способа
его правки
Способ правки круга Удельная себестоимость 60 мин шлифования, грн/мм3
Абразивный 3,7·10–3
Электроэрозионный 2,88·10–4
Как видно из таблицы, электроэрозионная правка обеспечивает уменьше-
ние удельной себестоимости шлифования стали Р6М5Ф3 практически на
порядок за счет обеспечения существенно большей режущей способности
круга и меньшего расхода кубонита в устоявшемся периоде шлифования.
Известно [3], что при алмазном шлифовании стали Р6М5Ф3 с одновре-
менными электроэрозионными воздействиями на РПК существует оптималь-
ная сила тока воздействий, обеспечивающая минимальную удельную себе-
стоимость обработки. Рассмотрим влияние режимов электроэрозионных воз-
действий на рабочую поверхность кубонитового круга на удельную себе-
стоимость шлифования с поддержанием его режущей способности.
Текущую лимитированную режущую способность круга и текущий рас-
ход кубонита определяли экспериментально аналогично описанной выше
методике. Эксперименты проводили при тех же условиях и на тех же режи-
мах, что и при исследовании влияния способа правки кубонитового круга на
удельную себестоимость обработки.
Коэффициенты уравнения (1) и (2) приведены в табл. 2 и 3.
Изменение удельной себестоимости шлифования, рассчитанной по мето-
дике [7] при различной величине силы тока электроэрозионных воздействий
на РПК, приведено в табл. 4.
Как видно из табл. 4, минимальная удельная себестоимость шлифования
стали Р6М5Ф3 кубонитовым кругом, заправленным электроэрозионным спо-
собом, обеспечивается при шлифовании без осуществления электроэрозион-
ных воздействий на РПК. Это объясняется тем, что электроэрозионные воз-
действия приводят к увеличению расхода кубонита (см. табл. 3), а режущая
способность круга при этом снижается (см. табл. 2) из-за увеличения разно-
высотности зерен, из-за чего количество сошлифованного материала умень-
www.ism.kiev.ua; www.rql.kiev.ua/almaz_j 68
шается. Увеличение силы тока ЭЭВ на РПК интенсифицирует износ круга,
снижая при этом количество сошлифованного материала.
Таблица 2. Расчет коэффициентов формулы (1) при шлифовании
кругом КВ 100/80 4 М2-01
Iср, А Qисх, мм3/мин Qуст, мм3/мин βQ, с–1
Без ЭЭВ 1813 590 –0,08
2 1775 770 –0,22
4 1611 435 –0,05
Таблица 3. Расчет коэффициентов формулы (4) при шлифовании
кругом КВ 100/80 4 М2-01
РПК Iср, А Мисх, мм3/мин Муст, мм3/мин βQ, с–1
Без ЭЭВ 367 3,6 –0,66
2 426 3 –0,66
4 268 15 –0,5
Таблица 4. Зависимость удельной себестоимости шлифования
стали Р6М5Ф3 кругом КВ 100/80 4 М2-01 от средней силы тока
электроэрозионных воздействий на РПК
Сила тока ЭЭВ, А Удельная себестоимость 60 мин шлифования, грн/мм3
Без ЭЭВ 2,88·10–4
2 2,93·10–4
4 3,81·10–4
Таким образом, шлифование быстрорежущих сталей кубонитовым кругом
целесообразно выполнять с периодической правкой электроэрозионным спо-
собом параллельно с процессом обработки.
Выводы
Удельная себестоимость шлифования кубонитовым кругом, заправленным
электроэрозионным способом (2,88·10–4 грн/мм3), на порядок меньше удель-
ной себестоимости шлифования кругом, заправленным абразивной правкой
(3,7·10–3 грн/мм3).
Шлифование быстрорежущих сталей кубонитовым кругом целесообразно
выполнять с периодической правкой электроэрозионным способом в процес-
се обработки.
1. Беззубенко Н. К. Процесс алмазно-искрового шлифования // Резание и инструмент:
Респ. межвед. науч.-техн. сб. — 1981. — Вып. 26. — С. 39—42.
2. Матюха П. Г. Алмазне шліфування зі стабілізацією вихідних технологічних показників
за допомогою керуючих дій на робочу поверхню круга // Сучасні технології
машинобудування: Зб. наук. ст. / За заг. ред. А. І. Грабченка. — Харків: НТУ “ХПІ”,
2006. — Т. 2. — С. 185—197.
3. Матюха П. Г. Високопродуктивне шліфування ванадієвих штампових та інст-
рументальних сталей. — Донецьк: ДВНЗ “ДонНТУ”, 2008. — 222 с.
4. Каменович А. С., Попов С. А. Применение абразивных инструментов из эльбора в
машиностроении. — М.: НИИМАШ, 1972. — 71 с.
5. Применение инструмента из эльбора на шлифовальных и заточных станках:
Руководящие материалы ЭНИМСа и ВНИИАШа. — М.: НИИМАШ, 1970. — 48 с.
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2009, № 5 69
6. Матюха П. Г., Полтавец В. В. Расчет количества удаленного материала при
шлифовании по упругой схеме // Прогрессивные технологии и системы в
машиностроении. Международный сб. науч. тр.: Специальный выпуск. — Материалы
V междунар. науч.-техн. конф. “Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века”, г.
Севастополь, 8—11 сент. 1998 г. — В 3 т. Т. 2. — Донецк: ДонГТУ, 1998. — Вып. 6. —
С. 206—207.
7. Полтавец В. В. Себестоимость шлифования с управляющими воздействиями на РПК //
Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Междунар. сб. науч. тр. —
Донецк: ДонГТУ, 2000. — Вып. 10. — С. 202—207.
Донецкий национальный технический ун-т Поступила 01.07.09
|