к.т.н. Шмидт И.В., д.т.н. Дьяконов А.А.

Южно-Уральский государственный университет, Россия

Особенности формирования цикла шлифования

Обработка на шлифовальных станках осуществляется по определённому циклу, позволяющему адаптировать производство детали к различным технологическим условиям. Цикл шлифования включает в себя четыре основных этапа: подвод круга; врезание; съёма основного припуска материала и выхаживание. На сегодняшний день существует три основным метода проектирования циклов шлифования: нормативный, производственный и расчетный.

Построение нормативного цикла основывается на использовании рекомендаций, изложенных в общемашиностроительных нормативах режимов резания [1-3]. Как правило, нормативный цикл является двухступенчатым, когда основная обработка осуществляется с постоянной радиальной подачей на этапе снятия основного припуска и с затухающей скоростью подачи – на этапе выхаживания.

Формирование производственного цикла осуществляется на основе шлифования ряда пробных заготовок [4-6], с постепенным увеличением интенсивности съёма металла до определенного уровня наладки. При таком подходе можно спроектировать многоступенчатый цикл, в котором этап снятия основного припуска состоит из ступеней, каждая из которых имеет свою подачу. При этом подача будет изменяться по времени в зависимости от наладки.

Расчётный цикл обработки строится на основании параметров цикла, полученных путем из расчета посредством эмпирических и полуэмпирических зависимостей [7]. В последнее время актуализируются расчетные циклы, основанные на использовании данных, полученных при моделировании процессов обработки [8-12]. Такой метод также позволяет сформировать многоступенчатый цикл только расчетным путем.

Последние два способа проектирования циклов шлифования позволяют получить качественную поверхность при возможной наибольшей производительности процесса шлифования.

Разработкой типовых циклов шлифования, применяющихся в промышленности занимались различные учёные. При этом максимальное значение скорости подачи на каждой ступени цикла принимается исходя из технологических ограничений, таких как точность обработки, шероховатость поверхности, появление тепловых дефектов и т.д.

Цикл шлифования отражает последовательность изменения режимов обработки во времени. Управление циклом осуществляется путем изменения скорости подачи шлифовального круга. Переключение же скорости подачи осуществляется ступенчато в зависимости от оставшейся части припуска и является постоянной для каждой ступени цикла.

Стоит отметить, что возможности современного прогрессивного оборудования позволяют запрограммировать бесступенчатое изменение подачи на протяжении всего цикла обработки. Тем самым дают возможность формировать более сложные циклы абразивной обработки с учетом физических особенностей самого процесса.

Имеющиеся теоретические исследования по проектированию циклов шлифования позволяют определить физические закономерности на этапах врезания и выхаживания, но не позволяют оценить значений скоростей подач и их распределение по ступеням цикла. Поэтому проектирование циклов абразивной обработки на основе моделирования, позволяющего учесть физическую природу процесса шлифования, является весьма актуальной задачей.

Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента РФ № МК-873.20014.8.

Литература:

1. Режимы резания на работы, выполняемые на шлифовальных и доводочных станках с ручным управлением и полуавтоматах. Справочник. – Челябинск: Изд-во АТОКСО, 2007. – 384 .

2. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на шлифовальных доводочных станках. – М.: НИИтруда, 1967. – 203 с.

3. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. В 2 ч. Ч. 2.: Нормативы режимов резания. – М.: Экономика, 1990. – 473 с.

4. Krajnik P., Drazumeric R., Badger J., Hashimoto F. Cycle optimization in cam-lobe grinding for high productivity. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2014, vol. 63, P. 333–336.

5. I. Gallego, Intelligent Centerless Grinding: Global Solution for Process Instabilities and Optimal Cycle Design. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2007, vol. 56, iss. 1, P. 347-352.

6. Krajnik P., Drazumeric R., Badger J. Optimization of peripheral non-round cylindrical grinding via an adaptable constant-temperature process. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2013, vol. 62, P. 347–350.

7. Лурье Г.Б. Прогрессивные методы круглого наружного шлифования. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1984. – 103 с.

8. Comley P., I. Walton, T. Jin, Stephenson D.J. A High Material Removal Rate Grinding Process for the Production of Automotive Crankshafts. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2006, vol. 55, no. 1, P. 347–350.

9. Анельчик, Д.Е. Циклы бездефектной обработки на шлифовальных станках / Д.Е. Анельчик //Металлорежущие станки; Респ. межвед. науч.-техн. сб. – 1989. – Вып. 17. – С. 68–71.

10. Peters J, Aerens R Optimization Procedure of Three Phase Grinding Cycles of a Series without Intermediate Dressing. Annals of the CIRP 29(1) (1980) 195–200.

11. Malkin S Grinding Cycle Optimization. Annals of the CIRP, 1981, vol. 30, no. 1, P. 223–226.

12. Rowe B Principles of Modern Grinding Technology, William Andrew Publishing, Norwich, 2009.