Введение
Повышение эффективности абразивной обработки поверхностей деталей машин является важной задачей в современном машиностроительном производстве, которая может быть решена в том числе и импрегнированием абразивных инструментов поверхностно-активными веществами (ПАВ).
Существует довольно большое разнообразие способов пропитки абразивных инструментов различными веществами и композициями [1-8], как органического, так и неорганического происхождения, подтвердивших свою эффективность при абразивной обработке деталей.
Для повышения эффективности работы абразивного инструмента был использован способ [11] импрегнирования шлифовальных кругов в водном растворе дийодида хрома, который включает пропитку инструмента водным раствором в емкости, содержащим 20-
мин,
где V – объём абразивного инструмента, см3; а0 – нормативная пористость абразивного инструмента из заданного абразива, связки и состава, принимаемая в соответствии с ГОСТ Р 52781-2007 "Круги шлифовальные и заточные. Технические условия"; а – пористость импрегнированного абразивного инструмента из того же абразива, связки и состава, определяемая весовым способом в соответствии с рекомендациями, изложенными в работе [14].
Исследование эффективности применения импрегнированных дийодидом хрома шлифовальных кругов осуществлялось путем обработки образцов из стали 12ХН3А диаметром
Исследования точности обработки
В настоящем исследовании определялось изменение стойкости шлифовальных кругов Т после их правки, результаты которого показывают, что стойкость импрегнированных дийодидом хрома шлифовальных кругов в процессе их правки уменьшается: вначале существенно, затем медленнее, в среднем на 3-5% после каждой последующей правки, а далее начинает расти по отношению к стойкости стандартного инструмента, что может быть объяснено непрерывным вымыванием применяемой смазочно-охлаждающей жидкостью дийодида хрома из межзеренного пространства шлифовального круга и особенностями приработки импрегнированного шлифовального круга.
Исследования состояния поверхностного слоя образцов из стали 12ХН3А, подвергнутых шлифованию, импрегнированным дийодидом хрома абразивным инструментом [8, 13] показывают, что в процессе шлифования активный йод взаимодействует с ювенильными поверхностями деталей, образуя на них иодиды железа, которые имеют слоистую структуру и обладают низким коэффициентом трения.
Одним из важнейших показателей эффективности использования шлифовальных кругов является обеспечение ими необходимой точности размеров обрабатываемых деталей в течение всего периода стойкости инструмента [15, 16]. В связи с этим была проведена обработка шлифованием валов из стали 12ХН3А, при которой определялись поля рассеивания размеров партии деталей в пределах стойкости шлифовального круга. Подконтрольной обработке подвергались валы диаметром обрабатываемых поверхностей
Стандартный круг новый
а)
Стандартный круг правка
б)
Рис. 1. Распределение размеров в партии обработанных деталей стандартным кругом:
в начале работы – а и перед правкой круга – б
Импрегнированный круг новый
а)
Импрегнированный круг правка
б)
Рис. 2. Распределение размеров в партии обработанных деталей
импрегнированным кругом: в начале работы – а и перед правкой круга – б
Также были проведены исследования точности обработки путем сравнения полей рассеивания при обработке первой 
, 
и последней 
, 
партии деталей, как новыми кругами, так и постепенно изношенными в этом процессе и требующих переточки. Результаты изменения за период стойкости инструмента при допустимом диапазоне изменения размеров обрабатываемых деталей в обобщенном виде представлены на рис. 3.
Рис. 3. Рассеивание размеров партий деталей в пределах поля допуска на размер Td
при обработке обычным и импрегнированным кругом
Исследования параметров качества обработки
В рассмотренных случаях обработки имеет место превышение полей рассеивания размеров деталей, обработанных новыми кругами по отношению к таковым, полученным кругами на исчерпании периода их стойкости. Это может быть объяснено уменьшением числа режущих зерен и увеличением сглаживающих и давящих [12]. Об этом свидетельствует также уменьшение параметра шероховатости Ra обработанных поверхностей деталей и увеличение величины технологических остаточных растягивающих напряжений в материале поверхностного слоя σост (рис. 4) при одновременном уменьшении съема металла в единицу времени.
При этом имеет место закономерность изменения полей рассеивания размеров деталей, обрабатываемых стандартным и импрегнированным кругами ˃ и ˃ .
Степень влияния принятого вида и способа применения ПАВ на точность получаемых размеров обрабатываемой детали может быть оценена коэффициентом [8]
где Δω1 = – ; Δω2 = – .
При этом Δω1 ≥ Δω2.
Данные подконтрольной обработки шлифованием деталей, позволили определить ориентировочные значения коэффициента КΔ при обработке деталей из стали 12ХН3А в поле допуска 8h квалитета точности размера и способа применения импрегнатора (в данном случае, дийодида хрома), которые составили 1,8-1,9. Эти значения коэффициента КΔ можно использовать при выборе способа применения ПАВ для абразивной обработки шлифовальными кругами 14АF60К7V.
Рис. 4. Изменение параметра шероховатости обработанной поверхности детали Ra и
технологических остаточных напряжений σост за период стойкости Т
стандартного и импрегнированного шлифовального круга
Заключение
Таким образом, абразивная обработка деталей импрегнированными дийодидом хрома кругами позволяет увеличить стойкость используемых инструментов, повысить точность размеров обрабатываемых деталей, улучшить качественные показатели поверхностного слоя, а также создать на обработанных поверхностях деталей структуры, обладающие низким коэффициентом трения, что является важным для деталей трибосистем.
