СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ШЛИФОВАНИИ Российский патент 2015 года по МПК B24B55/02 G01N3/56 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для шлифования.

Известен способ определения эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей при шлифовании, заключающийся в том, что шлифуют образец, содержащий оправку с патрубком для подачи СОЖ, в котором размещают набор одинаковых пластин, образующих канал для подачи СОЖ в зону шлифования. Боковые пластины этого набора шлифуют без СОЖ, располагая их вне канала подачи СОЖ, а поверхность шлифовального круга, контактирующего с ними, используют как базу для сравнения износа на поверхности круга, контактирующей с каналом СОЖ. В качестве критерия эффективности СОЖ используют разность износа круга на участках, работающих без СОЖ и с ней [авторское свидетельство СССР N 1541492, кл. G01N 3/58, В54В 55/02, 1990].

Недостатком данного способа является снижение достоверности сравнительной оценки СОЖ из-за неравного количества сошлифованного материала на единицу ширины шлифовального круга в зонах шлифования без СОЖ (боковые пластины) и с ней (внутренние пластины). Указанный недостаток обусловлен тем, что при равной длине пластин в зоне шлифования оказывается дополнительная пластина для образования канала, перпендикулярная остальным. Таким образом, количество материала сошлифования в зоне с применением СОЖ оказывается большим по сравнению с зоной шлифования без СОЖ.

Известен способ испытания смазочно-охлаждающих жидкостей, заключающийся в том, что шлифуют с приложением нагрузки образец в ванной с испытуемой СОЖ.

Критерии технологической эффективности СОЖ при шлифовании:

- максимальную бесприжоговую нагрузку Р_УТ, Н, определяют при шлифовании заготовок из закаленных сталей (твердость более 45). Нагрузка должна быть постоянной в течение каждого эксперимента и равна 20, 25, 30, 35 Н и более до появления прижога. Прижог определяют после окончания эксперимента осмотром травленных в растворах кислот заготовок. Продолжительность эксперимента - 30 с;

- режущую способность шлифовального круга определяют по ГОСТ 2424, ГОСТ 21445;

- коэффициент шлифования К определяют по ГОСТ 2424, ГОСТ 21445;

- удельную мощность шлифования N_УД, Вт·с·мм^-3, вычисляют по формуле

$$N_{уд}=N_{ш}/Q_{м}\text{, }\left(\text{1}\right)$$

где N_Ш - мощность шлифования, Вт, N_Ш=N_Н-N_ХХ,

N_H, N_xx - мощность привода шлифовального круга нагрузочная и холостого хода соответственно, Вт;

Q_М - режущая способность шлифовального круга, мм³·с^-1;

- удельный расход сверхтвердых материалов g, мг/г, определяют по ГОСТ 14706;

- скорость изнашивания абразивного инструмента ν_a, м/с, определяют по ГОСТ 21445;

- коэффициент режущей способности круга К_р, мм³·с^-1·Н^-1, вычисляют по формуле

$$K_{р}=Q_{м}/P_{у}\text{, }\left(\text{2}\right)$$

где Р_у - радиальная составляющая силы шлифования, Н;

- относительную площадь прижогов F_ОП, вычисляют по формуле

$$F_{оп}=F_{\text{n}}/F,\left(\text{3}\right)$$

где F_n - площадь структурно измененного участка, мм²;

F - общая площадь обработанной поверхности, мм² [ГОСТ Р 52338-2005 Чистота промышленная. Методы испытаний смазочно-охлаждающих жидкостей].

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость проведения испытаний и отсутствие реальной схемы обработки. Не учитывается перемещение образца в отношении шлифовального круга во время обработки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ определения эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей при шлифовании (патент №2063862, В24В 55/02, 1996), по которому с подачей СОЖ шлифуют образец, состоящий из набора пластин, одну из которых располагают перпендикулярно остальным, две боковые пластины размещают по концам первой, а остальные - с зазором S относительно первой, образуя канал для подачи СОЖ, при этом длину остальных выбирают из условия

$$l=L-l_1=S,\left(\text{4}\right)$$

где L - общая длина образца,

l₁ - толщина каждой из пластин.

Недостатком прототипа является снижение достоверности сравнительной оценки СОЖ из-за неравномерной нагрузки шлифовального круга на единицу площади у центральной и боковых частей. Не учитывается скорость микрорезания в процессе абразивной обработки в непосредственной зоне контакта, обусловленной ступенчатой конструкцией шлифовального круга, подача СОЖ в зону обработки существенно отличается от условий плоского шлифования, отсутствует силоизмерительная система, которая позволяет измерить тангенциальную составляющую силы шлифования и количественно оценить эффективность СОЖ.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение достоверности оценки эффективности СОЖ при шлифовании путем обеспечения одинаковых условий испытаний, обеспечения равного количества снятого материала, скорости и эффективности обработки с использованием различных СОЖ.

Задача изобретения состоит в повышении точности оценки эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей при шлифовании и уменьшении трудоемкости испытаний.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается способом оценки эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей при шлифовании, по которому шлифуют образец с подачей СОЖ, согласно изобретению образец фиксируют на подвижных салазках, расположенных на магнитной плите плоскошлифовального станка, с прикрепленной силоизмерительной системой, с которой записывают данные и сводят в таблицу, а в качестве критерия оценки эффективности используют отношение сумм тангенциальных составляющих силы шлифования одного или нескольких проходов с эталонной и испытуемой смазочно-охлаждающей жидкостью:

$$Эш=\frac{{\sum }_{i=1}^{n}Fэ-{\sum }_{i=1}^{n}Fи}{{\sum }_{i=1}^{n}Fэ}\ast 100\%,\left(\text{5}\right)$$

где Э_ш - эффективность шлифования,

F_э - тангенциальная составляющая силы шлифования на эталонной смазочно-охлаждающей жидкости,

F_и - тангенциальная составляющая силы шлифования испытуемой смазочно-охлаждающей жидкости,

n - количество исследуемых проходов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема устройства.

Пример конкретной реализации способа

Способ реализуется устройством для оценки эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей при шлифовании, содержащим абразивный круг 1 для шлифования образца 2 с подачей на них испытуемой СОЖ, зафиксированного на подвижных салазках 3, расположенных на магнитной плите 4 плоскошлифовального станка, с прикрепленной силоизмерительной системой 5, связанной с компьютером 6.

Устройство для оценки эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей при шлифовании работает следующим образом: шлифуют абразивным кругом 1 образец 2, который закрепляют на подвижных салазках 3, расположенных на магнитной плите 4 плоско-шлифовального станка, которые соединяют силоизмерительной системой 5, данные поступают на компьютер 6. Их записывают и сводят в таблицу. Высчитывают эффективность шлифования Э_ш как отношение сумм тангенциальных составляющих силы при шлифовании с эталонной и испытуемой смазочно-охлаждающей жидкостями.

Способ осуществляют следующим образом. Первоначально подбирают материал образца и подготавливают его, испытуемые СОЖ для сравнения эффективности. Перед каждым испытанием производится правка абразивного круга. Вертикальной подачей устанавливается заранее определенная глубина шлифования (глубина подачи). Количество исследуемых проходов n продольной подачи для расчета эффективности СОЖ выбирается равным количеству проходов необходимых для снятия металла на заданную глубину и определяется по снижению тангенциальной составляющей силы шлифования. Наличие силового показателя способствует повышению достоверности оценки СОЖ. Эффективность шлифования рассчитывают по формуле:

$$Эш=\frac{{\sum }_{i=1}^{n}Fэ-{\sum }_{i=1}^{n}Fи}{{\sum }_{i=1}^{n}Fэ}\ast 100\%,\left(\text{6}\right)$$

где Э_ш - эффективность шлифования,

F_э - тангенциальная составляющая силы шлифования на эталонной смазочно-охлаждающей жидкости,

F_и - тангенциальная составляющая силы шлифования испытуемой смазочно-охлаждающей жидкости,

n - количество исследуемых проходов.

Берут следующие исходные данные:

- плоскошлифовальный станок 3Г71,

- материал образца Ст 20,

- шлифовальный круг - белый корунд 14 А ПП,

- глубина вертикальной подачи 20, 25, 30 мкм.

Экспериментально полученные значения тангенциальной составляющей силы шлифования сводят в таблицу 1. В качестве эталонной СОЖ выбрана вода, сумма тангенциальных составляющих силы шлифования $${\sum }_{i=1}^{n}Fэ$$ при глубине подачи 20 мкм составляет 65,2 Н (37,3Н+13,9Н+9,5Н+4,8Н), для 25 мкм составляет 74,4 Н (20,7Н+25,2Н+13,9Н+14,6Н), для 30 мкм составляет 101,6 Н (30,8Н+29,9Н+18,2Н+22,7Н). В качестве испытуемой СОЖ выбрана Росойл-500 концентрации 5%, сумма тангенциальных составляющих силы шлифования $${\sum }_{i=1}^{n}Fи$$ $$$$ при глубине подачи 20 мкм составляет 56,3 Н (23,9Н+12,8Н+10,0Н+9,6Н), для 25 мкм составляет 60,4 Н (26,3Н+12,4Н+11,4Н+10,3Н), для 30 мкм составляет 63,1 Н (29,7Н+12,2Н+10,2Н+11,0Н). СОЖ Росойл-500 в концентрации 5% показала эффективность в сравнении с водой для глубины шлифования 20 мкм на 14% ((65,2Н-56,3Н)/65,2Н∗100%), для 25 мкм составила 19% ((74,4Н-60,4Н)/74,4Н∗100%) и для 30 мкм соответственно 38% ((101,6Н-63,1Н)/101,6Н∗100%), что позволило уменьшить потребные усилия на обработку и в зоне контакта, увеличить эффективность обработки.

Таблица 1 Эффективность шлифования Глубина подачи, мкм Тангенциальная составляющая силы шлифования F, Н Эффект шлиф-я Э_ш, % Вода Росойл-500 1 2 3 4 Σ 1 2 3 4 Σ 20 37,3 13,9 9,5 4,8 65,2 23,9 12,8 10,0 9,6 56,3 14 25 20,7 25,2 13,9 14,6 74,4 26,3 12,4 11,4 10,3 60,4 19 30 30,8 29,9 18,2 22,7 101,6 29,7 12,2 10,2 11,0 63,1 38

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность и уменьшить трудоемкость оценки эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей при шлифовании.

Также изобретение позволяет повысить достоверность оценки эффективности СОЖ при шлифовании путем обеспечения одинаковых условий испытаний, обеспечения равного количества снятого материала, скорости и эффективности обработки с использованием различных СОЖ.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях с целью оценки эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для шлифования. Образец фиксируют и шлифуют с подачей СОЖ на расположенных на магнитной плите плоскошлифовального станка подвижных салазках с прикрепленной силоизмерительной системой для записи тангенциальных составляющих силы шлифования и сведения их в таблицу. Определяют величину эффективности шлифования как отношение сумм тангенциальных составляющих силы шлифования на одном или нескольких проходах с эталонной и испытуемой СОЖ. Об эффективности СОЖ судят по полученной величине эффективности шлифования. Чем больше упомянутая величина, тем выше эффективность СОЖ. В результате повышается точность и уменьшается трудоемкость оценки эффективности СОЖ при шлифовании. 1 ил., 1 табл.

Способ определения эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) при шлифовании, включающий шлифование образца с подачей СОЖ, отличающийся тем, что образец при шлифовании фиксируют на расположенных на магнитной плите плоскошлифовального станка подвижных салазках с прикрепленной силоизмерительной системой, с помощью которой записывают данные о тангенциальной составляющей силы шлифования, при этом определяют величину эффективности шлифования Э_Ш как отношение сумм тангенциальных составляющих силы шлифования на одном или нескольких проходах с эталонной и испытуемой СОЖ по формуле:
,
где Э_Ш - эффективность шлифования;
F_э-тангенциальная составляющая силы шлифования с эталонной СОЖ;
F_и-тангенциальная составляющая силы шлифования с испытуемой СОЖ;
n - количество исследуемых проходов,
и об эффективности СОЖ судят по полученной величине Э_Ш, причем чем больше величина Э_Ш, тем выше эффективность.