Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 201

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

На рис.

261 показаны легко

электроуправляемые головка

с односторонним прижимом и головка охватывающего типа.

Чистота поверхности после

суперфиниширования очень вы­

сокая: высоту гребешков можно

довести до долей микрона; столь

же чистая

поверхность может быть

обеспечена притиркой.

П р и т и р к а осуществляется абразивным порошком, нано­ симым на поверхность притира, сделанного из материала более мягкого, чем обрабатываемый, например красной меди, свинца, серого плотного мелкозернистого чугуна. Это необходимо для того, чтобы абразивные зерна прочно держались в притире и ни в коем случае не впивались в стенки обрабатываемого изделия.

В качестве полирующих абразивных материалов применяют разнообразные микропорошки: корунда, наждака, стекла, окиси железа (крокуса), окиси хрома, алмазной пыли и различные пасты, например пасты ГОИ, состоящие из 75—80% окиси хрома,

438

2—3% силикагеля — безводной кремниевой кислоты, 15—20% стеарина, 2% керосина. Состаа обычных полирующих растворов примерно таков: семь частей растительного (сурепного) масла, одна часть керосина и одна часть абразива.

Полирующие составы действуют не столько механически (истирание или резание), сколько химически. Исследования акад. И. В. Гребенщикова показали, что здесь имеется химическая реакция в чрезвычайно тонком поверхностном слое обрабатывае­ мого металла. В результате химического взаимодействия между пастой и молекулами металла на поверхности последнего обра­ зуется мягкая прослойка особого химического состава, легко удаляемая притиром. Этим можно объяснить, что твердые зака­ ленные изделия достаточно быстро полируются более мягкими чугунными притирами.

Поверхности ручных притиров представляют собой копии тех поверхностей изделия, которые подвергаются доводке. Так,

для

валиков

употребляются притиры

в виде разрезных

втулок,

для

доводки

резьбовых колец — притиры в виде резьбовых

раз­

жимных пробок и т. д. В отношении

производительности

и

ка­

чества обработанной поверхности хороши притиры с короткими косыми канавками («елочкой») глубиной 0,8—1,0 и шириной 1,0—1,5 мм с равномерным расположением их на расстоянии 5—10 мм друг от друга. Канавки играют роль резервуаров, в ко­ торых удерживается паста, подаваемая постепенно в процессе притирки на рабочие поверхности.

Г и д р о а б р а з и в н о е

п о л и р о в а н и е

основано на

выбрасывании с большой скоростью (50 м/с и более)

насыщенной

абразивом жидкости, направленной на обрабатываемую поверх­ ность под определенным углом. Эффективность процесса зависит от обрабатываемого материала, скорости абразивного потока, насыщения жидкости абразивными частицами. В литературе приводятся примеры абразивно-струйной обработки со скоростью 370 м/с через сопло малого диаметра.

95.ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ

Стружкообразование

Как уже отмечалось, шлифовальный круг представляется в виде комплекса большого количества абразивных зерен — резцов весьма малого размера, неопределенной формы и геометрии, работающих по методу фрезерования (рис/ 262). Толщина среза, снимаемая каждым зубом, будучи весьма малой величиной, изме­ няется от нуля до а т а х . При нормальном или тем более тонком шлифовании, когда снимается очень тонкий слой металла, имеют место высокие температура и удельное давление, химическое взаимодействие снимаемого металла со средой; стружка сгорает

439


или сплавляется, и потому трудно заметить какие-либо законо­

мерности

ее образования.

 

 

 

При

обдирочном шлифовании

крупнозернистыми

кругами

(80, 125, 160) возникают большие

силы резания,

в

результате

чего абразивные зерна, глубоко

(на 0,02—0,2

мм)

внедряясь

в обрабатываемый металл, срезают стружки больших размеров, соизмеримые по толщине со стружками, получаемыми при чисто­ вом точении и фрезеровании [15]. Они показаны на рис. 263, а для случая шлифования стали ЭИ69 кругом 300x40x75 мм Э125СТЗБ.

Состав стружки очень разнообразен как по форме, так и по

размерам (рис. 263) — от тонкой

и

короткой

(0,03x1

мм)

до

 

толстой

и

длинной

(0,10x17

мм). Это

 

вызвано различными расстояниями между

 

соседними режущими зернами круга и

 

разновысотностью

их

расположения

на

 

поверхности. Продольная усадка

стружки

 

в среднем колебалась от значений £ =

1,3

 

при

vK

= 46 м/с до С =

1.72

при vK

=

 

16 м/с.

Как видим,

усадка

стружки

 

незначительна

и уменьшается

с

увеличе­

 

нием скорости круга vK. Однако при этом

 

(рис.

263,

б)

относительный

сдвиг

эле­

 

ментов

е был

достаточно

большим и до­

 

стигал

в среднем

значений е — 4,72, что

Рис. 262. Схема процесса

объясняется

специфическими

условиями

шлифования

шлифования.

Процесс

деформации проис­

 

ходит

с большой

скоростью при

неблаго­

приятных геометрических параметрах: больших передних отри­ цательных углах у = —45 в среднем и радиусе закругления режущей кромки р я» 100 мкм. Очевидно, эти значения у и р изменялись в процессе работы по мере затупления и выкрашива­ ния зерен.

Любопытно отметить, что усадка стружки очень мало изме­ нялась при различных силах врезания: например, при Рв =

= 30ч-90 кгс £ =

1,39ч-1,33 (при vK = 46 м/с). Но в зависимости

от силы врезания

изменялась глубина реза отдельным зерном tz;

так, при Р„ = 30ч-90

кгс tz

= 0,050ч-0,069

мм

при vK

46 м/с.

Величина tz заметно

падает

с уменьшением

vK

(при vK

=

16 м/с

tz = 0,029ч-0,033

мм). Это положение — одна

из причин

устой­

чивого повышения производительности при высоких скоростях шлифования. В литературе отмечалось увеличение производитель­ ности в четыре раза с повышением vK и ии вдвое.

В абразивном инструменте содержится огромное количество режущих зерен разнообразных форм. Например, при статистиче­ ском изучении большой партии зерен электрокорунда было вы­

явлено 2030% изометричных

зерен (i =

0,67 ч-0,59)

от всей

массы, сравнительно мало

пластинчатых

(i = 0,46

ч-0,30) —

440



20—30%, больше всего брусовидных зерен (1=0,55ч-0,51) около 40%. Таким же способом была изучена геометрия зерен. Было

найдено, что более 50%

зерен имеют углы заострения (3 в

преде­

лах от 85 до 105°, а практически значимыми пределами

(более

80% возможных случаев)

углов р являются 65 и 115°.

 

Статистические расчеты показали, что при обдирочном шлифо­

вании наибольшую

вероятность имеют

значения: угол

резания

б =»= 135°, передний

угол у — •—45° и

задний угол а

20-ь70°.

Необходимо подчеркнуть, что расчетные вероятностные гео­ метрические величины исходного зерна должны значительно изменяться в процессе работы по мере износа, частичного и пол­

ного выкрашивания зерен. К

этому надо

добавить, что

наросты

и налипы на режущих кромках, особенно при шлифовании вязких

металлов, засаливание круга,

упругие и

пластические

деформа­

ции зерен и связки будут сильно изменять указанные выше услов­ ные величины. Их условность возрастает, поскольку радиусы закругления режущих кромок р, также переменные по величине, достигают достаточно больших значений — до 0,1 мм. Все это надо учитывать при анализе физических явлений в процессе шлифования, и в частности трения и температуры, играющих большую роль в абразивной обработке.

ТРЕНИЕ И СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ

Хотя размер среза, снимаемого одним зерном круга, весьма мал (до нескольких микрон), то при большом количестве одновре­

менно работающих зерен, имеющих большие углы резания,

общая

 

сила резания

составит

заметную

 

величину. Эту силу резания при

 

шлифовании

аналогично

другим

 

процессам можно разложить на

 

три составляющие (рис. 264): ка­

 

сательную силу Рг,

определяю­

 

щую мощность

при

шлифовании;

 

радиальную

силу

Ру

(нормаль­

 

ную к обработанной

поверхности);

 

осевую силу

Рх

(силу

подачи).

Рис. 264. Составляющие силы ре

Среднюю величину Ргср

 

можно

зания при шлифовании

было бы определить

по

известной

 

нам формуле

Pzcp

= pfcp,

где р —

удельная

сила

в кгс/мм2 ,

/,

средняя

площадь поперечного

сечения

среза,

 

ср

частное

от деления объема

определяемая ' как

металла,

снимаемого в единицу времени (1 с), на скорость реза­

ния vK ±

ун м/с;

тогда

 

 

 

 

 

 

vKts

vB мм2 ,

 

 

 

с р

60% ±

 

442


и, следовательно,

пPVJS

 

 

 

Р

 

 

 

 

КГС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 С Р ~"

60УК ±

vu

'

 

 

 

 

 

где р — удельная сила в кгс/мм2 ;

vK

— скорость изделия в м/мин;

vK — скорость

круга в м/с; t — глубина

резания

при шлифова­

нии в мм; s — продольная

подача

в

мм/об.

 

 

 

 

Среднюю силу резания при шлифовании

P z c p

можно рассчи­

тать при известном

значении

удельной силы

резания

(условного

напряжения

резания).

Оно

значительно

изменяется

(примерно

в пределах

7000—20 ООО кгс/мм2 )

в зависимости от режима шли­

фования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видим, значение р при шлифовании во много раз превы­

шает аналогичные

величины

для

других

процессов — точения,

сверления,

фрезерования,

где р <

700 кгс/мм2 .

 

 

 

Соотношение сил Рг,

Ру,

Рх

при

шлифовании

также совер­

шенно иное. Здесь, как правило, радиальная сила

Ру

значительно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

выше Р . При нормальных

режимах шлифования ~

= 0,5-^-0,4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

затуплении

а при малых глубинах шлифования и значительном

круга при больших

радиусах закругления

режущих кромок Рг

=

= 0,2-5-0,1/Y

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отношение

называется

коэффициентом

шлифования

и

~

ИУ

принимается как критерий обрабатываемости металлов шлифова­ нием или как эксплуатационная характеристика абразивного инструмента. Считают, что максимальное значение коэффициента шлифования почти во всех случаях соответствует максимальному значению съема металлов и удельной производительности. Это мнение не совсем правильно, так как величина этого коэффи­

циента может

резко снизиться под воздействием таких факторов,

как коэффициент трения

или налипание металлических

стружек

к абразивным

зернам.

 

 

сила Рг

Любопытно

заметить,

что по мере затупления зерен

несколько уменьшается

и увеличивается Ру, что связано с умень­

шением коэффициента

трения. Этим же можно объяснить резкое

уменьшение (в пять—семь раз) силы резания при плоском

шлифо­

вании алмазными кругами сравнительно с обычными абразивными. Сила трения имеет решающее значение при шлифовании еще

и потому, что шлифовальный

круг часто по всей длине своей кон-

тактируется с обрабатываемой деталью, а при выхаживании,

когда

отсутствует процесс резания,

трение

играет довлеющую

роль.

В процессе шлифования,

особенно

алмазного, очень

важно

обеспечить оптимальное по величине давление круга; при меньшем давлении алмазные зерна не врезаются в обрабатываемый материал

и быстро затупляются, резание заменяется трением.

Чрезмерное

давление приводит к вырыванию алмазов из связки,

наблюдается

размазывание связки по рабочей поверхности круга,

усиливается

443