Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 67 ОБОРУДОВАНИЕ (износ до 2/3L). При K ф = 4,8 передние углы зе- рен в зависимости от угла ориентации Θ изме- няются в диапазоне –77…+39° (износ до 1/3L) и –69…+42° (износ до 2/3L). Таким образом, одно и то же зерно, по- разному ориентированное относительно пло- скости резания, имеет значительную разницу величин передних углов. Она достигает 53…54° у изометрических зерен ( K ф = 1,6) и 111…116° у игольчато-пластинчатых зерен ( K ф = 4,8), что существенно больше диапазона изменения пе- редних углов лезвийных инструментов, приме- няемых для обработки сталей и сплавов. Кро- ме того, полученные данные показывают, что передние углы шлифовальных зерен достигают максимальных положительных значений при углах ориентации Θ = 22,5…45°. Результаты оценки передних углов шлифо- вальных зерен (рис. 1) коррелируют с результа- тами экспериментов по установлению режущей способности отрезных кругов с ориентирован- ными зернами [10], где сравнивались отрезные круги с тангенциальной ориентацией зерен (Θ = 0°), круги с неориентированными зерна- ми (Θ = var) и круги с радиальной ориентацией зерен (Θ = 90°). Наименьшей режущей способ- ностью и минимальными значениями передних углов характеризуются отрезные круги с тан- генциальной ориентацией зерен (Θ = 0°). Да- лее по возрастанию следуют обычные отрезные круги с неориентированными зернами (Θ = var). Максимальной режущей способностью и мак- симальными величинами передних углов среди сравниваемых разновидностей инструментов отличаются круги с радиальной ориентацией зе- рен (Θ = 90°). Результаты оценки передних углов шлифо- вальных зерен (см. рис. 1) также коррелируют с результатами испытаний отрезных кругов с кон- тролируемой формой зерен [10]. Из графиков (см. рис. 1) следует, что у неориентированных шлифовальных зерен (с произвольными угла- ми их ориентации) с увеличением коэффици- ента формы происходит рост величин передних углов. В соответствии с этим с увеличением ко- эффициента формы зерен зафиксирован суще- ственный рост режущей способности отрезных кругов, снижение температуры в зоне резания и деформаций обрабатываемого материала. Анализ результатов оценки передних углов шлифовальных зерен (см. рис. 1) и результатов испытаний отрезных кругов с заданной ориен- тацией и контролируемой формой зерен [10] показывает, что для достижения максимальной режущей способности шлифовальных инстру- ментов и соответственно снижения деформаций обрабатываемого материала и температуры ре- зания необходимо применять зерна игольчато- пластинчатой формы (с максимальными значе- ниями K ф ) и располагать их в инструментах под углами ориентации Θ = 22,5…45°. Исследование взаимосвязи величин напряжений в шлифовальных зернах с параметрами их формы и ориентации в теле инструмента Для исследования напряжений, возникающих в шлифовальных зернах при различных вариан- тах их ориентации в теле инструмента, предва- рительно определялись составляющие силы ре- зания, действующие на зерна марки 13А40Н при работе отрезных шлифовальных кругов с харак- теристикой 230×4×22 13А40Н Т2 БУ 80 м/с [10]. С этой целью был рассмотрен случай разрезки заготовок из стали 10 (трубы 21,3×2,8) на скоро- сти V = 80 м/с с постоянным усилием прижатия заготовки к кругу F = 32 Н ( P y = 32 Н). В процес- се разрезки заготовок среди прочих показателей определялась эффективная мощность резания, что позволило вычислить тангенциальную со- ставляющую силы резания ( P z = 8,46 Н). Для анализа напряжений в зернах цифровым фотоаппаратом в режиме макросъемки фотогра- фировались участки рабочей поверхности от- резных кругов и производился подсчет количе- ства зерен на единице площади поверхности в графическом редакторе Paint. Установлено, что на рабочей поверхности исследуемых отрезных кругов число зерен в среднем составляет N s = 2,68 зерен/мм 2 . Исходя из этой величины, а так- же из площади контакта отрезного круга с раз- резаемой заготовкой ( S = 22,4 мм 2 ), определено количество шлифовальных зерен, одновременно участвующих в работе ( N s = 60 зерен), и установ- лены величины сил, действующих на единич- ное шлифовальное зерно на поверхности круга ( P y = 0,533 Н; P z = 0,141 Н). Полученные данные позволили произвести расчет напряжений, возникающих в моделях шлифовальных зерен марки 13А40Н с различ-