Понукалин А.В., Зверовщиков А.Е.

Пензенский государственный университет, Россия

Новые абразивные гранулы для объемной обработки деталей с труднодоступными участками профиля

В связи с увеличением количества изготавливаемых деталей на машиностроительных заводах нашей страны и повышением требований к качественным показателям их поверхностей, объемная отделочно-зачистная обработка свободным абразивом приобретает более важную роль.

Анализ номенклатуры выпускаемых абразивных рабочих тел [1, 2] ведущими российскими и зарубежными производителями позволяет классифицировать их по структуре (рис. 1). По форме все рабочие тела можно разделить на тела неопределенной формы, полученные дроблением отходов абразивных кругов, природных или синтетических материалов и тела искусственно формуемые, полученные в специальных формовочных машинах.

Рисунок 1 – Классификация рабочих тел по структуре

При этом все существующие абразивные рабочие тела имеют общие недостатки, к которым можно отнести изменение формы в результате изнашивания, что вносит нестабильность в процесс формирования качественных характеристик поверхностей обрабатываемых деталей; необходимость ручной дополировки закрытых и полузакрытых зон деталей сложной конфигурации из-за затрудненного доступа обрабатывающей среды. Поэтому в настоящее время одним из перспективных направлений в области повышения качества отделочно-зачистной обработки является создание новых абразивных гранул повышенной проникающей способности и износостойкости.

Проникающая способность рабочего тела определяется его формой и характеризуется возможностью формирования однородной по высоте и направлению шероховатости поверхностей в зонах ограниченного доступа детали. А износостойкость рабочего тела определяется сохранением его формы и, соответственно, проникающей способности в течении определенного времени.

Для оценки эффективности существующих форм рабочих тел разработаны количественные критерии, позволяющие сравнивать их геометрические, конструктивные, динамические и технологические характеристики [3].

Количественная оценка проникающей способности рабочего тела в труднодоступных зонах детали определяется коэффициентом K_ПР:

(1)

где b_ЗОД – угол между поверхностями, образующими зону ограниченного доступа, а b_Р – угол сопряжения поверхностей рабочего тела, образующих режущую кромку.

Экспериментально установлено, что надежный доступ рабочего тела в такую зону обеспечивается при K_ПР>1,3.

Также оценить проникающую способность рабочих тел косвенно возможно по коэффициенту динамики K_Д, представляющему соотношение момента инерции I_РТ к массе M_РТ рабочего тела. Увеличение данного соотношения, свидетельствует о большей удаленности ребер и вершин от центра масс рабочего тела.

(2)

Абсолютный массовый износ рабочего тела, определяющий изменение геометрических и конструктивных параметров при изнашивании, оценивается коэффициентом износа формы K_И.

(3)

где V_РТ – объем гранулы; S_РТ – площадь поверхности гранулы.

Результаты расчетов, параметров количественной оценки гранул различной формы, приведенные в таблице 1, показали, что сочетание высокой проникающей способности, с достаточно высокой стойкостью к износу характерно для гранулы в форме двояковыпуклой линзы [4].

Таблица 1 – Характеристики абразивных гранул различной формы

Форма рабочего тела	Куб	Тетраэдр	Конус			Цилиндр		Двояковыпуклая линза
Геометрические параметры, мм	Длина стороны	Длина грани	Радиус	Длина образующей	Высота	Радиус	Высота	Диаметр диска	Высота
	15,9	33	12	29,09	26,5	8	19,5	32	9
Коэффициент проникающей способности	1	1,5	1,376			1		1,55
Коэффициент динамики	0,24	0,77	0,6			0,18		0,94
Коэффициент износа формы	2,65	2,24	2,58			2,836		2,14

На основании проведенных исследований изготовлена партия абразивных гранул в форме двояковыпуклой линзы и экспериментально установлено, что при обработке деталей сложной конфигурации брак по качеству поверхностей в зонах ограниченного доступа проявляется через 45…50 циклов. При одинаковой прочности полимерной связки износостойкость абразивных гранул новой формы превышает стойкость тетраэдрических рабочих тел в 1,5 раза.

Литература:

1. Технологические материалы. Абразивы. Компаунды. Пасты – Каталог продукции фирмы Multifinish.

2. Технологические средства – Каталог продукции фирмы Rosler.

3. Форма рабочих тел для объемной обработки в контейнерах с планетарным вращением / А.Е. Зверовщиков, А.В. Понукалин / – материалы четвертой международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии в машиностроении и авиадвигателестроении (2012-ТМ)» г. Рыбинск.

4. Патент № 2470760, МПК B24B31/14 «Абразивная гранула» /
В.З. Зверовщиков, А.Е. Зверовщиков, А.В. Понукалин, Е.А. Зверовщиков // Пенза, ПГУ 2011