Характеристика алмазно-металлических карандашей. Выбор инструмента для правки кругов в зависимости от вида фасонного шлифования, страница 2

Рисунок 3.5 –  Инструменты для правки шлифовальных кругов методом обтачивания:

ней остаточ­ных сжимающих напряжений.

Исследования  показали, что несмотря на интенсивную пластическую деформацию, обрабатываемая поверхность нагре­вается в процессе выглаживания незначительно, так как алмаз обладает низким коэффициентом трения и высоким коэффици­ентом теплопроводности. Здесь не наблюдается появления зон вторичной закалки и вторичного отпуска, что, как известно, ха­рактерно для абразивной обработки закаленных сталей.

Но все же при выглаживании закаленных сталей происходят фазовые превращения, которые сопровождаются почти полным распадом остаточного аустенита с переходом его в мартенсит. Это явление, протекающее одновременно с пластической дефор­мацией, обусловливает появление в поверхностном слое остаточ­ных сжимающих напряжений. Так, после выглаживания закален­ной стали 45 с усилием 120 и 230 Н сжимающие напряжения дости­гают соответственно 750 и 980 Н/мм², а их глубина залегания составляет 260 и 320мкм.

а – сферической; б – цилиндрической; 1- кристалл алмаза; 2 – припой; 3 – державка с гнездом под алмаз.

Рисунок 3.6 – Геометрия рабочей части алмаза

Величина и глубина залегания напряжений зависят как от режима выглаживания, так и от напряженного состояния поверх­ностного слоя, созданного на предыдущей операции механической обработки. Это свидетельствует о наличии технологической на­следственности.

Кроме абсолютного значения величины остаточных напряже­ний, большое влияние на эксплуатационные свойства обработан­ных деталей оказывает и их градиент. Известно, что в тонком поверхностном слое после шлифования, и особенно полирования, образуется значительный перепад напряжений. Так, по данным [33] в стали ШХ15 градиент после шлифования составляет 50 – 400 Н/мм² ·мкм, а после полирования – 80 – 110, градиент при различных режимах алмазного выглаживания со­ставляет лишь 0,8—1,2 Н/мм² ·мкм. Небольшой градиент напря­жений свидетельствует о плавности их распределения по глубине, а это положительно сказывается на эксплуатационных свойствах деталей.

Достижимая шероховатость выглаженной поверхности зави­сит от геометрической формы рабочей части алмаза, усилия вы­глаживания, подачи, исходной шероховатости, применяемой смазочно-охлаждающей жидкости и физико-механических свойств обрабатываемого материала.

Как показывают исследования, наибольший эффект вы­глаживания отмечается на первом проходе, дальнейшее увеличе­ние числа проходов па изменение шероховатости почти не влияет.

Наибольшее влияние на величину шероховатости оказывает усилие выглаживания. С увеличением силы шероховатость умень­шается, но для каждого материала существует своя оптимальная величина усилия выглаживания.

Вторым по значению параметром режима выглаживания, влияющим на величину шероховатости, является подача. С уменьшением подачи шероховатость уменьшается. Что касает­ся скорости выглаживания, то следует отметить ее слабое влияние на величину шероховатости.

Шероховатость при выглаживании находится в пределах           Ra=0,16 – 0,02мкм. Очень важным преимуществом алмазного вы­глаживания является более благоприятная форма микрорельефа. Оказывается, что опорная поверхность при той же шероховатости увеличивается в 2 – 4 раза по сравнению с опорной поверхностью, полученной на операциях шлифования, полирования, суперфини­ширования и притирки. Степень упрочнения поверхности состав­ляет 20 – 30% для закаленных сталей и 40 – 60% для мягких ма­териалов. Глубина наклепанной зоны в зависимости от материала и режимов выглаживания составляет 0,2 – 0,4 мм [33]. Было уста­новлено, что максимально упрочненный слой находится па глуби­не 0,01 – 0,05 мм от поверхности, т. е. в зоне действия максималь­ных касательных напряжений.

Исследовано влияние выглаживания па усталостную прочность деталей. Испытания прово­дились на динамическом вибрационном стенде с резонансной частотой 50 гц. На рисунке 3.7 представлены сравнительные кривые усталостной прочности образцов из стали 1Х18Н9Т, изготовлен­ных чистовым точением и полированных или обработанных ал­мазным выглаживанием.

   Как видно, предел выносливости выгла­женных образцов примерно в 1,8 раза выше, чем полированных.

1 – полированных; 2 – обработанных алмазным выглаживанием

Рисунок 3.7 – Сравнительные кривые усталости образцов из стали 1Х18Н9Т

Выглаживание благо­приятно влияет и па повы­шение износостойкости по­верхностей при трении скольжения. Сравнительные испытания на изнашивание шлифованных, полирован­ных и выглаженных образ­цов Ra=0,16мкм показали, что износ выглаженной поверхности по сравнению с полированной меньше на 20 – 40%, а по сравнению с шлифованной – в 1,5 – 3 раза.

Как видно разнообразие алмазного инструмента по величине, геометрической форме, точности изготовления и чистоте поверхностей и т.д. обусловило широкое распространение и применение инструмента на базе натуральных и искусственных алмазов. Исследования и работы по созданию новых видов инструмента на базе сверхтвёрдых материалов, а также создание самих сверхтвердых материалов проводятся во всём мире. Проведение таких исследований имеет важное значение, так как позволяет создавать инструменты способные работать при более жёстких режимах резания, получать обрабатываемые поверхности лучшего качества и т. д. Всё это приводит к увеличению надёжности и долговечности деталей и машин в целом.