Файл: Терган, В. С. Плоское шлифование учеб. пособие.pdf

для деталей кольцевой формы

где F — шлифуемая поверхность одной детали, мм2;

ц — количество одновременно обрабатываемых деталей;

L — длина участка прямоугольного стола, на котором распола­ гаются обрабатываемые детали, мм;

rfnp — средний диаметр шлифования, мм;

D — наружный диаметр обрабатываемой детали, мм; d —'Внутренний диаметр обрабатываемой детали, мм.

Шлифуемая площадь детали и габаритная площадь, которой де­ таль устанавливается на стол станка, могут не совпадать. Поэтому вводят понятие степень заполнения стола /Сзап

установленными на столе (включая просветы) мм2. Режимы, обеспечивающие экономически эффективное шлифова­

ние, не совпадают с режимами, обеспечивающими наибольшую про­ изводительность. Последние значительно увеличивают затраты на электроэнергию, износ шлифовальных кругов, станка и др.

Глубину шлифования выбирают в зависимости от обрабатывае­ мого материала и вида шлифования. При черновом шлифовании выгодно работать с наибольшей глубиной резания (шлифования), допускаемой зерном круга, деталью и станком. При этом глубина резания не должна превышать половины поперечного размера зерна.

можности появления прижогов. При отделочном шлифовании глу­

нескольких миллиметров.

Поперечную подачу измеряют в долях высоты круга. Для чер­ нового шлифования она составляет 0,4—0,7, а при чистовых рабо­ тах— 0,2—0,3 высоты круга на один ход стола. Чем больше вели­ чина подачи, тем выше производительность, но ниже класс шерохо­ ватости поверхности.

Наиболее рациональные режимы резания ѵк, vß, t, хПОп выби­ рают по таблицам справочника. Режимы, указанные в табл. 4,

169

можно брать за основу, но в каждом конкретном случае следует учитывать возможности станка, условия работы, требуемую точ­ ность и шероховатость поверхности обрабатываемых деталей.

Т а б л и ц а 4

Рекомендуемые режимы резания при плоском шлифовании

ЛОМ

§4. УСИЛИЯ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В ПРОЦЕССЕ ШЛИФОВАНИЯ,

ИМОЩНОСТЬ, ЗАТРАЧИВАЕМАЯ НА ШЛИФОВАНИЕ

Шлифовальный круг, врезаясь в поверхность детали абразив­ ными зернами, снимает стружку. Чем большую стружку нужно срезать и чем прочнее материал детали, тем большую силу реза­ ния нужно приложить к кругу.

Силу резания, приложенную к кругу, можно разложить на три составляющие (рис. 112): окружную Рг, реакцию Ру и усилие по­ дачи Рх.

О к р у ж н а я , или тангенциальная, сила Р2 направлена парал­ лельно шлифуемой плоскости и касательно к окружности шлифо­ вального круга. Величина Pz определяет величины крутящего \ю- мента и мощности, которые необходимо затратить на шлифо­ вание. Сила Pz расходуется на отделение стружки и преодоле­ ние сил трения между кругом и обрабатываемой поверхно­ стью. На отделение стружки у закаленной стали затрачивает­ ся 30—50% тангенциальной

Рис. 112. Усилия резания при шлифовании: силы, у незакаленной стали —

а — периферией круга, б — торцом круга 25—30%, на преодоление сил

.170

трения — 50—75%. Коэффициент трения при шлифовании неза­ каленной стали кругами из электрокорунда составляет примерно 0.55, а закаленных сталей примерно 0,2. Это обстоятельство объяс­ няет примерно одинаковую мощность, расходуемую на шлифование

фовании стремится изогнуть шпиндель, на котором закреплен круг, а при торцевом — прижать шпиндель к осевым подшипникам и, ес­ ли круг несколько наклонен и работает только одной стороной, так­ же и изогнуть шпиндель.

У с и л и е п о д а ч и Рх действует в плоскости шлифования, вы­ зывая дополнительный прогиб шпинделя.

Соотношение между Pz и Рѵ изменяется в зависимости от ре­ жимов шлифования:

Ру = ( 1, 5 - 2) • Рг.

Окружное усилие при периферийном шлифовании определяют по формулам:

для стали

Рг = 2 5 -^ . /0.5350,53^ кгс

Ѵк

для чугуна

= 21 — • 7°>33 • S0-33, кгс.

Ѵк

Окружное усилие увеличивается с повышением скорости дета­ ли, величины подачи и глубины шлифования, но уменьшается с уве­ личением скорости круга. С уменьшением диаметра в результате из­ носа снижается окружная его скорость и возрастает окружное уси­ лие.

Усилие и мощность повышаются при увеличении твердости кру­ га. Поэтому при обработке массивных деталей на мощных станках следует использовать твердые круги, а на маломощных станках мягкие самозатачивающиеся, работающие всегда острыми кромка­ ми, и крупнозернистые круги, меньше дробящие стружку и работаю­ щие с незначительными усилиями резания.

Мощность, затрачиваемую непосредственно на процесс шлифо­ вания, определяют по формуле

N = ^ кет,

102

где Pz— усилие, кгс *;

ѵк— скорость круга, м/сек] 102 — коэффициент перевода килограммометров в киловатты.

* Для перевода силы, выраженной в килограммах, в ньютоны нужно значение силы в килограммах умножить на коэффициент 9,80665. 1 кгс = 9,80665 н.

171

В настоящее время часто используют показатель, характериризующий удельный расход мощности на съем единицы объема ме­ талла за 1 мин, приходящийся на 1 мм ширины круга.

§ 5. ТЕПЛОТА, ОБРАЗУЮЩАЯСЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ

В зоне контакта абразивного круга и обрабатываемой детали возникает высокая температура, достигающая в некоторых случа­ ях 1000—1600° С. При всех процессах резания выделяется тепло, но при шлифовании его выделяется намного больше, чем при об­ работке резцами, фрезами или другими многолезвийными инстру­ ментами. Это объясняется следующим: скорость шлифования в 10—20 раз превышает скорость обработки резцами и фрезами; аб­ разивные зерна имеют, как правило, отрицательные передние углы и поэтому при резании затрачивается много энергии на прижатие шлифовального крута к детали, в результате стружка более измель­ чается и выделяется много тепла. Выделяющееся тепло нагревает абразивный круг, обрабатываемую деталь и окружающий воздух. Так как воздух и абразивный круг обладает небольшой теплопро­ водностью, выделяющее тепло в основном поглощается обрабаты­ ваемой деталью; количество теплоты, поглощаемой деталью при снятии 1000 мм3 металла абразивным кругом, составляет 10,7—- 13,5 ккал, стружка уносит всего 2—8%, а в деталь отводится от 70 до 85% выделяемой теплоты. Вследствие этого в момент снятия стружки в зоне резания образуется так называемая мгновенная тем­ пература. Мгновенную температуру отличают от установившейся температуры поверхностного слоя детали, которая намного меньше мгновенной.

Установившаяся температура характеризуется количеством теп­ ла, поглощаемым деталью, равным количеству тепла, отводимым от детали охлаждающей жидкостью.

В процессе окончательного шлифования установившаяся темпе­ ратура должна быть примерно равной температуре цеха, ибо изме­ рительный инструмент, которым пользуются для контроля детали, имеет температуру цеха. Чтобы избежать ошибок, измерение по­ верхностей должно производиться при примерно одинаковой тем­ пературе детали и инструмента (20±2°С). Иногда мгновенная тем­ пература бывает настолько высокой, что стружка размягчается, спе­ кается и даже плавится.

80% энергии при шлифовании затрачивается на нагрев и лишь

20% на деформацию кристаллической решетки.

За счет высокого нагревания и быстрого охлаждения поверхно­ сти закаленная сталь в поверхностном слое получает вторичную за­ калку и высокий отпуск. Под этим тонким поверхностным слоем получается отпущенный слой (структура троостит), а далее деталь имеет структуру исходного металла.

Часто структурные изменения сопровождаются появлением на поверхности детали цветов побежалости. Такое состояние поверх­ ностного слоя называется прижогом.

172