Разработка и исследование технологии внутреннего шлифования композиционными кругами

• Автор: Коршунов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 301 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Состояние и перспективы развития технологии внутреннего шлифования. Цель и задачи исследования
1.1. Пути и средства повышения эффективности процесса внутреннего шлифования
1.2. Внутреннее шлифование кругами с прерывистой рабочей поверхностью
1.3. Внутреннее шлифование кругами с каналами для подвода СОЖ
1.4. Внутреннее шлифование с применением твердых смазок, им-прегнированными и композиционными шлифовальными кругами
1.5. Выводы. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. Исследование процесса внутреннего шлифования композиционными кругами
2.1. Расчет на прочность композиционных шлифовальных кругов с радиальными прорезями
2.2. Расчет напряжений сдвига в смазочном элементе композиционного шлифовального круга
2.3. Исследование прочности соединения смазочного элемента и круга
2.4. Тепловой режим работы смазочного элемента композиционного шлифовального круга
2.5. Расчет температурных полей в заготовке при внутреннем шлифовании композиционными шлифовальными кругами
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование технологической эффективности операции внутреннего шлифования композиционными шлифовальными кругами
3.1. Методика исследования технологической эффективности операций внутреннего шлифования композиционными кругами

3.2. Результаты исследования технологической эффективности операций внутреннего шлифования КШК
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. Проектирование и опытно-промышленные испытания КШК
на операциях внутреннего шлифования
4.1. Рекомендации по расчету КШК и выбору его характеристики
4.2. Технология изготовления КШК для внутреннего шлифования
4.3. Экономическая эффективность применения композиционных шлифовальных кругов
5.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
вш - внутреннее шлифование;
кшк - композиционный шлифовальный круг;
сож - смазочно-охлаждающая жидкость;
сотс - смазочно-охлаждающее технологическое средство;
стм - сверхтвердый материал;
сэ - смазочный элемент;
тем - твердый смазочный материал;
шк — шлифовальный круг.
а3 — коэффициент температуропроводности материала заготовки,
м2/с;
- коэффициент температуропроводности материала СЭ, м2/с;
А — работа, совершаемая зерном за один рез, кге • мм;
Св - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг • К);
Сжґ - удельная теплоемкость СОЖ на выходе ее из сопла, Дж/(кг • К'
С3 - удельная теплоемкость материала заготовки, Дж/(кг • К);
^сэ - удельная теплоемкость материала СЭ, Дж/(кг ■ К);
сі - диаметр канала в круге, мм;
Оз - диаметр обрабатываемого отверстия, мм;
ок - диаметр шлифовального круга, мм;
в - ускорение свободного падения (9,8 м/с2);
и - полуширина теплового источника, м;
Нк - высота круга, мм;
к - коэффициент абразивного резания;
Кр - коэффициент режущей способности круга, мм3/(с-Н);
Кш - коэффициент шлифования;
Кцн - длина дуги контакта круга с заготовкой при ВШ, мм;
и - длина прорези КШК, мм;
п3 - частота вращения заготовки, об/мин;
пк - частота вращения круга, об/мин;
^кшк - коэффициент запаса прочности КШК;
N03 - число смазочных элементов, шг;
Ру - радиальная составляющая силы шлифования, Н;
Рг - касательная составляющая силы шлифования, Н;
- количество теплоты, выделившееся за один рез, кал;
Ч - плотность теплового источника, Дж/(с-м );
Чсэ - удельная теплота плавления материала СЭ, Дж/кг;

По полученным зависимостям рассчитаны максимально допустимые по условию прочности кругов диаметры каналов: для кругов видов А и В высотой 10 мм - не более 0,9 мм; для кругов вида Б - не более 2,3 мм.
В итоге можно сказать, что ВШ с подачей СОЖ через поры круга эффективно лишь при определенных условиях (в частности при чистовом шлифовании, с дополнительной подачей СОЖ поливом, при определенных характеристиках абразивного инструмента), что ограничивает применение этого способа подачи СОЖ. Использование кругов с каналами для подачи СОЖ при ВШ позволяет повысить качество шлифованных поверхностей, примерно в 2 раза снизить линейный износ круга, уменьшить контактные температуры и силы шлифования по сравнению с шлифованием обычными кругами. При ВШ кругами с каналами возникают трудности с изготовлением специальных кругов с каналами, имеющих одновременно хорошую пропускную способность и необходимый запас прочности.
1.4. ВНУТРЕННЕЕ ШЛИФОВАНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТВЕРДЫХ СМАЗОК, ИМПРЕГНИРОВАННЫМИ И КОМПОЗИЦИОННЫМИ ШЛИФОВАЛЬНЫМИ КРУГАМИ
Как указывалось в параграфе 1.1, одним из путей направленного изменения условий контактирования абразивного и обрабатываемого материалов является применение твердых смазок /60, 69, 72, 92, 98, 129/. В этом случае твердую смазку наносят на вращающийся ШК путем прижатия бруска твердой смазки к его периферии, однако на операциях ВШ этот прием не нашел широкого применения вследствие недоступности ШК во время его работы.
Наиболее простой способ введения смазок (графита, дисульфида молибдена и т. п.) в круг - введение их в связку круга в качестве наполнителя /84, 86/. Однако в этом случае большое значение имеет оптимизация количества введенной смазки: при недостаточном количестве уменьшается вероятность попадания ее в зону шлифования, а при излишнем может снизиться прочность удержания зерен и, следовательно, увеличиться износ круга.
Импрегнирование шлифовальных кругов на операциях ВШ, как было сказано выше, также позволяет снизить трение в контакте ШК с заготовкой.
Известно большое количество ТСМ, применяемых в качестве импрег-наторов для шлифювальных кругов /4, 5, 9, 12, 13, 14, 20. 24, 26, 69, 72, 81, 98, 99, 103, 125/(табл. 2).