Файл: Лебедев, В. Г. Шлифование зубчатых колес абразивными, алмазными и эльборовыми кругами.pdf

На основании изложенного можно рекомендовать сле­

СНИЖЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ШЛИФОВАНИИ ЗАКАЛЕННЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ

Снижение температуры обрабатываемой поверхности — один из путей повышения ее качества. Охлаждение поли­ вом при шлифовании закаленных зубчатых колес не при­ водит к положительным результатам [28]. Температура обрабатываемой поверхности при этом практически не снижается, уменьшается только общий разогрев детали.

Основой охлаждающих жидкостей является вода. При шлифовании температура поверхности металла значи­ тельно превышает температуру кипения воды, поэтому, попадая на поверхность нагретого металла, она мгновенно закипает. Существует два различных вида кипения — пузырьковое и пленочное.

При пузырьковом кипении жидкость, обтекающая те­ ло, омывает поверхность нагрева, причем ее пограничный слой непрерывно разрушается образовывающимися пу­ зырьками, покидающими его. Кроме того, пузырьки во­ влекают в основной поток присоединенные частицы жид­ кости пограничного слоя. При этом обеспечивается ин­ тенсивный теплообмен между обтекаемой поверхностью, пограничным слоем и основным потоком жидкости.

При пленочном кипении жидкость отделена от поверх­ ности нагрева слоем пара — паровой пленкой. Вследствие малой теплопроводности парового слоя интенсивность теплоотдачи при режиме пленочного кипения значитель­ но ниже, чем при пузырьковом кипении. Пленочное ки­ пение наблюдается при плотностях теплового потока по­ рядка 700 квтім2 • град [10, 12].

29

При шлифовании, в частности при зубошлифовании, плотность теплового потока значительно выше [28, 16] вследствие того, что значительное количество теплоты выде­ ляется на чрезвычайно малой площади пятна контакта кру­ га с деталью, и может достигать 1,65 • ІО4 квтім2, ■ град, а следовательно, при шлифовании должен быть режим пленочного кипения воды, являющейся основой различ­ ных СОЖ.

Расчеты показывают, что при охлаждении металлов СОЖ, изготовленными на основе воды, с охлаждаемой по­ верхности должно отводиться 50—55% тепла, т. е. темпе­ ратура при шлифовании может быть снижена вдвое, чего однако не наблюдается при охлаждении обычным методом полива.

Это происходит потому, что при вращении круга вокруг него образуется тонкий пограничный слой воздуха, ско­ рость которого равна скорости вращения круга. Поэтому при охлаждении поливом происходит взаимодействие охлаждающей струи и воздушного слоя вблизи круга, причем скоростной напор последнего в большинстве слу­ чаев больше, чем скоростной напор охлаждающей струи, в результате чего последняя отбрасывается от зоны ре­ зания.

Имеется еще одна существенная причина, по которой СОЖ не попадает в зону резания.

Исследования показали [36], что при шлифовании в зо­ не резания образуется воздушный клин, давление в кото­ ром достигает 19 кПсм2 *. Причина его возникновения за­ ключается в следующем.

Воздух, заполняющий элементарные объемы между зер­ нами, проникает в зону контакта круга с деталью. В мо­ мент контакта зерна под действием больших давлений [28] вдавливаются в поверхность детали и в связку круга.

' * По ГОСТ 9867—61 единица давления—ньютон на квадратный метр (к/лі2). 1 кГ/слі2 = 9,8 • ІО4 к/лі2.

30

В результате этого объем между зернами значительно уменьшается. Как показали опыты [16], для кругов зер­ нистости 16—40 объем между зернами может уменьшаться в 1,5—3 раза. Кроме того, при шлифовании развиваются высокие температуры в зоне резания, величина которых дос­ тигает 1500° С. Таким образом, воздух, заполняющий простран­ ство между зернами в момент контакта круга с деталью, под­ вергается мгновенному сжатию и нагреву. Это приводит к рез­

пограничного слоя вблизи круга и динамическое дав­ ление в точке торможения струи превышает давление воздуха в зоне резания.

Расчеты [16] по определению скорости охлаждающей струи, которая отвечала бы предъявляемым требованиям, показали, что для шлифования с глубинами резания до 0,1 мм она должна быть не меньше 33—36 м/сек. Расход жидкости в этом случае через выходное сопло системы охлаждения диаметром 10 мм составит 2,75 л/сек.

В ходе дальнейших экспериментов была получена эмпирическая формула для определения скорости

31

за счет уменьшения мощности теплового источника путем снижения коэффициента трения. Это достигается при вве­ дении в зону обработки различных смазочных веществ. Вязкость смазочных веществ во много раз превосходит вязкость охлаждающих жидкостей, поэтому при подаче

шлифовании, они должны быть удобны в применении и иметь низкую стоимость.

Одной из наиболее удобных является паста, в которой смазочным веществом является турбинное масло, а напол­ нителем — мел или графит (15—25% масла и 75—85% мела или графита). Графит и мел должны быть мелко размолоты и просеяны [16].

Нанесение пасты на поверхность круга производится при помощи приспособления, схема которого приведена на рис. 14.

Паста заполняет верхнюю полость цилиндра, который соединен шлангом с выходным патрубком. В нижнюю по­ лость цилиндра подается масло при помощи насоса. Ско­ рость слива масла регулируется дросселем. Меняя скорость

34

слива, можно менять интенсивность выдавливания пасты че­ рез выходной патрубок. Выходное отверстие патрубка по­ мещается на расстоянии 0,5—1 мм от рабочей поверх­ ности круга. При вращении круга паста наносится на его

Обычно расход пасты составляет 20 г/мин. Для умень­ шения расхода наносить пасту на поверхность круга сле­ дует только в период машинного времени, когда проис­ ходит процесс обработки, а не в течение всего времени работы станка.

Образование прижогов при шлифовании с пастами на­ чинается при значительно более интенсивных режимах, чем без них. При использовании пасты можно назначить примерно такие же режимы обработки, как и при

85