Комплексное описание эксплуатационных возможностей шлифовальных кругов

В настоящее время абразивный инструмент сопровождается обозначением, содержащим в себе только его конструктивные характеристики: материал зерен, их размер, количество и др. Однако технолога, проектирующего операцию шлифования, интересует, каким образом эксплуатировать конкретный шлифовальный круг, а именно, какие назначить режимы шлифования, чтобы выполнить все требования чертежа детали. Маркировка круга таких рекомендаций не содержит.

Задача проектирования операций шлифования решается по нормативным справочникам [1, 2]. В основе справочных рекомендаций заложено типовое решение: все рекомендации по выбору характеристики круга и режимов шлифования представлены для обработки одного материала – стали 45, на измененные условия обработки введены поправочные коэффициенты. Для обработки заготовок разных деталей, отличающихся материалом, требованиями точности и шероховатости, нормативы рекомендуют другую характеристику круга и режимы шлифования, т. е. нормативы представляют строгодетерминированные рекомендации, конкретные для каждого материала, т. е. наилучшие условия использования конкретного круга. Эти справочники разработаны для массового и крупносерийного производств, где на одном станке в течение длительного времени, сопоставимого с суммарным периодом стойкости круга, обрабатывают большие партии деталей. При этом предприятию выгодно для обработки каждой новой партии деталей приобретать круги новых характеристик, поскольку эти характеристики в соответствии с нормативными рекомендациями, являются наилучшими.

Современное машиностроительное производство соответствует мелкосерийному типу: детали обрабатываются малыми партиями. В этих условиях в соответствии с нормативными реко- мендациями предприятие вынуждено постоянно приобретать абразивные инструменты, поскольку обрабатываемые детали отличаются не только точностью и шероховатостью, но и материалом, из которого они изготовлены. Постоянное пополнение номенклатуры абразивного инструмента, имеющегося на предприятии, требует складских помещений. Учитывая также, что временные затраты на замену круга на станке в большинстве случаев превышают суммарное основное время обработки малой партии деталей, в настоящее время на машиностроительных предприятиях кругом одной характеристики стремятся обработать как можно большее количество деталей, отличающихся друг от друга как требованиями чертежа – точностью, шероховатостью и др., так и материалом, из которого они изготовлены. Поскольку в настоящее время отсутствуют рекомендации по проектированию операций шлифования различных деталей кругом одной характеристики, то для успешного функционирования машиностроительного производства в современных условиях необходима совершенно иная методологическая основа к проектированию операций шлифования.

В 80-х годах прошлого века в Челябинской школе шлифования проф. А.А. Кошиным была высказана следующая идея: нормативы рекомендуют наилучшую характеристику круга, однако в ряде случаев обрабатываемые заготовки не сильно отличаются друг от друга, а имеющийся круг не является абсолютно неприемлемым. Поэтому иногда выгодно эксплуатировать шлифовальный круг не на самых лучших режимах (нормативных), при этом потерять в производительности процесса, но избежать переустановки круга. Данное обстоятельство подтверждается практикой: опытные шлифовщики-профессионалы, работая одним и тем же шлифовальным кругом могут достигать различного качества обработки деталей, изготовленных из разных марок сталей как нормативным, так и ненормативным кругом за счет варьирования режимами шлифования. Поэтому показатели работоспособности шлифовального круга не являются дискретными и изменяются плавно, при этом экстремум соответствует нормативным рекомендациям. Следовательно, для успешного проектирования операций шлифования в настоящее время необходима функциональная характеристика шлифовального круга, связывающая условия его эксплуатации с его потенциальными возможностями – достижением диапазона точностей, шероховатостей и др. показателей качества и позволяющая установить величину падения производительности по сравнению с эксплуатацией круга нормативной характеристики. В случае, если эти потери окажутся в допустимом диапазоне, то данный круг допускается применять.

Таким образом, в настоящее время остро стоит проблема разработки современного режимноинструментального оснащения групповой технологии шлифования, позволяющего прогнозировать работоспособность инструмента при его использовании в широком диапазоне технологических условий, для чего необходимы сведения о работоспособности инструмента в изменяющихся технологических условиях. Была разработана функциональная характеристика, представляющая собой технологические эксплуатационные паспорта шлифовальных кругов [3, 4], представленная на рисунке.

Для получения численных значений эксплуатационных показателей кругов был разработан испытательный стенд, оборудованный специальными регистрирующими контурами. К настоящему моменту времени для шлифовальных кругов 25 различных характеристик были получены эксплуатационные паспорта, описывающие работоспособность круга в типовых технологических условиях – круглое врезное шлифование стали 45 на фиксированных скоростях подачи круга – 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4 и 0,5 мм/мин. Благодаря учету особенностей процесса шлифования, в частности стохастичности процесса, при помощи разработанного технологического паспорта круга появляется возможность решения широкого спектра задач, возникающих на этапе проектирования операции шлифования. Разработанные паспорта оформлены в виде нормативно-технической документации и внедрены на ряде машиностроительных предприятий [5–7].

На обозначенном этапе наиболее важной задачей разработки групповой технологии шлифования является создание прогнозных моделей, учитывающих в своей структуре формализованные технологические условия эксплуатации инструмента. Такие модели позволят расширить применение эталонного паспорта для проектирования операций шлифования различных сталей и сплавов, что в совокупности с базой данных по эталонным технологическим эксплуатационным паспортам будет составлять основу групповой технологии проектирования операций шлифования. Прогнозные модели должны в первую очередь учитывать различные механизмы износа шлифовального круга – механического, физического и химического.

Ардашев Д.В.

Эталонный технологический эксплуатационный паспорт шлифовального круга 24АF60L7V 50 м/с ГОСТ Р 52781–2007: 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5 мм/мин – скорости радиальной подачи шлифовального круга

В комплексе, эталонные технологические эксплуатационные паспорта для шлифовальных кругов различных характеристик и методика прогнозирования эксплуатационных показателей инструмента при шлифовании различных сталей и сплавов являются методологической основой системы паспортизации абразивных инструментов, что, в свою очередь, является ключевым звеном групповой технологии шлифования.