Технологические ограничения применения микрошлифования заготовок из легированных сталей
Автор: Батуев Виктор Анатольевич, Батуев Виктор Викторович
Рубрика: Технология
Статья в выпуске: 2 т.21, 2021 года.
Бесплатный доступ
В мировой практике находят все большее применение прогрессивные технологии обработки микродеталей. К таким технологиям относится микрошлифование. Микрошлифование позволяет обрабатывать мелкие детали с высокой производительностью и чистотой поверхности. Микрошлифование имеет преимущество перед другими процессами изготовления микродеталей, поскольку обеспечивает очень высокую шероховатость поверхности и минимальные заусенцы. Анализ литературных источников показал, что большинство работ направлены на исследование обработки таких материалов, как стекло, кремний, АД33, АД35, из-за широкой области их применения. Все работы, связанные с обработкой легированных сталей, носят эмпирический характер и заключались в подборе оптимальных режимов резания. Таким образом, универсальные технологии процесса микрошлифования, направленные на обработку деталей, отсутствуют, а технологию обработки конкретной детали из конкретного материала необходимо разрабатывать, основываясь на базовых понятиях «технологии машиностроения» и совершенствовать путем анализа эмпирических данных. В рамках данной работы проводились экспериментальные исследования возможности обработки детали из стали 40ХН2МА методом микрошлифования. Для проведения исследования был собран экспериментальный стенд на базе вертикально-фрезерного станка EMCOMILL 300, оснащенного высокоскоростным пневматическим шпинделем HTS1501S. В качестве режущего инструмента выбран бур фирмы Nakanishi диаметром 1,2 мм. На стенде последовательно обрабатывались заготовки с термообработкой и без нее. В результате исследования определена технологическая возможность и эффективность обработки детали из стали 40ХН2МА методом микрошлифования на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ с помощью высокоскоростного пневматического шпинделя и инструмента из кубического нитрида бора (CBN).
Микрошлифование, микромеханическая обработка, высокоскоростная обработка
Короткий адрес: https://sciup.org/147233502
IDR: 147233502 | УДК: 621.923.04 | DOI: 10.14529/engin210202
Technological restrictions of the application of micro-grinding semimanufactures from alloy steels
In world practice, progressive technologies for processing micro-parts are increasingly being used. These technologies include micro-grinding. Micro-grinding allows you to process small parts with high productivity and surface cleanliness. Micro-grinding has the advantage over other micro-component manufacturing processes because it provides very high surface roughness and minimal burrs. Analysis of literature sources showed that most of the works are aimed at studying the processing of materials such as glass, silicon, AD33, AD35 due to their wide field of application. All work related to the processing of alloy steels is of an empirical nature and consisted in the selection of optimal cutting conditions. Thus, there are no universal technologies for the micro-grinding process aimed at processing parts, and the technology for processing a specific part from a specific material must be developed based on the basic concepts of “mechanical engineering technology” and improved by analyzing empirical data. Within the framework of this work, experimental studies were carried out of the possibility of processing a part made of 40KhN2MA steel by the method of micro-grinding. For the study, an experimental stand was assembled on the basis of an EMCOMILL 300 vertical milling machine equipped with a HTS1501S high-speed pneumatic spindle. A Nakanishi drill with a diameter of 1.2 mm was selected as the cutting tool. At the stand, workpieces with and without heat treatment were sequentially processed. As a result of the study, the technological feasibility and efficiency of machining a part made of 40XH2MA steel by micro-grinding on a vertical CNC milling machine using a high-speed pneumatic spindle and a tool made of cubic boron nitride (CBN).
Список литературы Технологические ограничения применения микрошлифования заготовок из легированных сталей
- Къртунов, С. Състояние и тенденции в развитието на водещите технологии за изделия от микро- и нанотехниката / С. Къртунов. – ЮНС «35 г. катедра МУ». – Габрово, – 2003. – 23 с.
- Богачев, Ю.П. Основы для микропроизводства / Ю.П. Богачев, О.П. Сахарова. – https://ritm-magazine.ru/en/node/1586 (дата обращения: 10.05.2021).
- Къртунов, С. Микросистемна техника / С. Къртунов, В. Тодорова. – Габрово: УИ «В. Априлов», 2002.
- Park, H.W. Micro Grinding Mechanics and Machine Tools: Research on the Methodologies to Predict Micro-Grinding and Design Meso-Machine Tools / H.W. Park. – VDM Verlag, 2009. – 188 p.
- Chang, W. Development of Hybrid Micro Machining Approaches and Test-bed: PhD thesis / W. Chang. – Heriot-Watt University, 2012. – 143 p.
- Григорьев, С.Н. Инструментальное обеспечение микрообработки / С.Н. Григорьев, А.А. Борисов, А.Р. Маслов // Станкоинструмент. – 2015. – №12. – С. 32–37.
- Pratapa, A. Manufacturing Miniature Products by Micro-grinding: a Review / A. Pratapa, K. Patraa, A.A. Dyakonov // Procedia Engineering. – 2016. – No. 150. – P. 969–974.
- Дьяконов, А.А. Экспериментальное исследование температуры в зоне резания при микрошлифовании / А.А. Дьяконов, А.Е. Городкова // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». – 2017. – Т. 17, №2. – С. 50–56. DOI: 10.14529/engin170206.
- Ultra-precision micro-grinding of germanium immersion grating element for mid-infrared super dispersion spectrograph / H. Ohmori, N. Ebizuka, S. Morita, Y. Yamagata // CIRP Annals – Manufacturing Technology. – 2001. – No. 50. – P. 221–224.
- Lee, P.H. Experimental characterization of micro-grinding process using compressed chilly air / P.H. Lee, S.W. Lee // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2011. – No. 51. – P. 201–209.
- Lee, P.H. An experimental study on micro-grinding processwith nano-fluid minimum quantity lubrication (MQL) / P.H. Lee, J.S. Nam, C. Li, S.W. Lee // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. – 2012. – No. 13. – P. 331–338.
- Gao, S. Recent advances in micro- and nano-machining technologies / S. Gao, H. Huang // Mech. Eng. – 2017. – No. 12. – P. 18–32. DOI 10.1007/s11465-017-0410-9.
- Mahabunphachai, S. Investigation of size effects on material behaviour of thin sheet metals using hydraulic bulge testing at micro/meso-scales / S. Mahabunphachai, M. Koc // International Journal of Machine Tools & Manufacture. – 2008. – No. 48. – P. 1014–1029.
- Hwang, T.W. Size effect for specific energy in grinding of silicon nitride / T.W. Hwang, C.J. Evans, S. Malkin // Wear. – 1999. – No. 225–229. – P. 862–867.
- Heinzel, C. The use of the size effect in grinding for work-hardening / C. Heinzel, N. Bleil// Annals of the CIRP. – 2007. – No. 56. – P. 327–330.
- Anand, R.S. Modeling and Simulation of Mechanical Micro-Machining – A Review/ R.S. Anand, K. Patra // Machining Science and Technology. – 2014. – No. 18. – P. 323–347.
- Jin, X. Slip-line field model of micro-cutting process with round tool edge effect / X. Jin, Y. Altintas // Journal of Materials Processing Technology. – 2011. – No. 211. – P. 339–355.
- The effect of tool edge radius on the contact phenomenon of tool-based micromachining / K.S. Woon, M. Rahman, K.S. Neo, K. Liu // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2008. – No. 48. – P. 1395–1407.
- Pratap, T. Modeling cutting force in micro-milling of Ti-6Al-4V titanium alloy / T. Pratap, K. Patra, A.A. Dyakonov // Procedia Engineering. – 2015. – No. 129. – P. 134–139.
- Jackson, M.J. Micro and nanomanufacturing / M.J. Jackson. – Springer-Verlag US. 2007. – 702 p.
