Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 43 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ ние углы становятся более острыми. При этом чем дольше зерно работает, т.е. изнашивается вдоль глав- ной оси и находится в теле инструмента, тем острее (в среднем) становится его передний угол. Так, при переходе от K ф = 1,6 до K ф = 4,8 и при износе до 1/3 по главной оси, передний угол зерен находится в пре- делах –36,1º ... –15,7º; при износе до 1/2 по главной оси γ = –26,4º ... –11,7º; при износе до 2/3 по главной оси γ = –18,1º ... –8,2º. В дальнейшем производилась оценка величин передних углов шлифовальных зерен при других вариантах их ориентации относительно плоскости резания. С целью сокращения времени и трудоем- кости оценки передних углов шлифовальных зерен разработана и реализована методика, основанная на построении в графическом редакторе «Компас» мо- делей шлифовальных зерен с различными коэффици- ентами формы и определения с их помощью величин средних передних углов при различной ориентации и степени износа. Для реализации методики разработан специ- альный программный комплекс, позволяющий по- ворачивать исследуемые изображения зерен под требуемым углом относительно плоскости резания и определять передний угол во всех точках контура зерен [3, 4]. В результате для каждой исследуемой модели зерна с определенным коэффициентом формы соз- давалась матрица значений передних углов для раз- личных вариантов их ориентации с учетом фактора износа. Полученные результаты сводились в табли- цы формата Excel с последующим построением трехмерных графиков зависимости передних углов шлифовальных зерен от коэффициента их формы K ф и угла пространственной ориентации Θ, измеряемо- го между главной (т.е. наибольшей) осью зерна L и плоскостью резания (рис. 2). Результаты исследований позволяют констатиро- вать, что независимо от коэффициента формы, чем дольше шлифовальное зерно работает, т.е. изнашива- ется вдоль главной оси и находится в теле инструмен- та, тем острее (в среднем) становится его передний угол. При этом фактор ориентации зерен относитель- но плоскости резания весьма существенно влияет на величины передних углов. Так, например, при K ф = 1,6 передние углы шлифовальных зерен могут варьироваться в пределах –57° ... –6° (износ до 1/3 L ) и –26° ... +9° (износ до 2/3 L ). При K ф = 4,8 передние углышлифовальных зерен в зависимости от угла ориентации Θ изменяются в диапазоне –75° ... +39° (износ до 1/3 L ) и –37° ... +42° (износ до 2/3 L ). Таким образом, одно и то же зерно, по-разному ориентированное относительно плоско- сти резания, характеризуется значительной разницей величин передних углов. Она достигает 30° ... 51° у изометрических зерен ( K ф = 1,6) и 79° ... 114° у игольчато-пластинчатых зерен ( K ф = 4,8), что су- щественно больше диапазона изменения передних углов лезвийных инструментов, применяемых для обработки сталей и сплавов. Кроме того, получен- ные данные показывают, что передние углы шли- фовальных зерен достигают максимально острых положительных значений при углах ориентации Θ = 22,5° ... 45°. Далее исследовались величины напряжений, воз- никающих в шлифовальных зернах при различных вариантах их ориентации в теле инструмента. С этой целью предварительно определялись силы резания, действующие на зерна марки 13А40Н при работе отрезных шлифовальных кругов с характеристикой 230×4×22 13А40Н Т2 БУ 80 м/с [1]. Для этого осу- ществлялась разрезка заготовок (труба 21,3×2,8 из стали 10) на скорости V = 80 м/с и с постоянным уси- лием прижатия заготовки к кругу F = 32Н ( P y = 32Н). В процессе разрезки заготовок среди прочих показа- телей определялась эффективная мощность резания, исходя из величины которой была установлена тан- генциальная сила резания ( P z = 8,46 Н). После этого цифровым фотоаппаратом в режиме макросъемки фотографировались участки рабочей поверхности отрезных кругов и производился под- счет количества шлифовальных зерен на единице площади поверхности инструментов в графическом редакторе Paint (рис. 3). Установлено, что в среднем на рабочей поверх- ности исследуемых отрезных кругов число зерен со- Рис. 2. Зависимости передних углов γ зерен от коэффици- ента их формы K ф и угла пространственной ориентации Θ при износе до 1/2 L Рис. 3. Участок рабочей поверхности отрезного круга 230×4×22 13А40Н Т2 БУ 80 м/с