Профильное шлифование металла

Опубликовано admin мая 17, 2012 в Резка металлов

Профильное шлифование производят по трем схемам: движение круга по заданному контуру и возвратно-поступательное движение стола с заготовкой. Методами осуществления этого вида обработки являются шлифование по копиру, оптическое профильное шлифование и обработка по координатам с ручным перемещением детали. Круг имеет в этом случае форму цилиндра, конуса или криволинейной поверхности радиусом.

Обработка профильным кругом, контур которого соответствует профилю детали. В этом случае круг постепенно подается к обрабатываемой детали, совершающей вместе со столом станка возвратно-поступательные движения. Шлифовальные станки, предназначенные для профильного шлифования, имеют встроенные синусные магнитные столы, обеспечивающие точную установку детали под нужным углом.

Так, фирма «Юнг» выпускает прецизионные плоскошлифовальные станки для профильного шлифования. Одна из моделей (HF50R) служит для шлифования закаленных высоколегированных и быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Станок имеет привод постоянного тока с бесступенчатым регулированием скорости вращения от 1000 до 4000 об/мин, встроенные оптические устройства, обеспечивающие точность 0,001 мм. Обработка ведется мягкими шлифовальными кругами; силовое профильное шлифование, при котором, подобно цилиндрическому фрезерованию, весь припуск снимают за один проход при медленном возвратно-поступательном перемещении стола с деталью в продольном направлении. Иногда обработку разделяют на два прохода — черновой и чистовой. Ширина круга при силовом шлифовании обеспечивает полный охват профиля обрабатываемой детали. Применение силового шлифования позволяет в несколько раз увеличить производительность, повысить точность обработки и снизить износ круга по сравнению с обычным профильным шлифованием. Фирма «Роберт Блом» выпускает специальные станки для этого вида шлифования. Этим методом производилась обработка, например, штампа из инструментальной стали (12—13% Сr) твердостью HRC 62—63 на режимах: скорость рабочего перемещения стола 25 мм/мин, холостого хода—100 мм/мин. Пуансон из этой же стали обрабатывается в два прохода; на первом проходе скорость перемещения стола 20 мм/мин, глубина шлифования 3,95 мм, на втором (чистовом) — соответственно 35 мм/мин и 0,05 мм.

Износ шлифовального круга при работе происходит неравномерно, в первую очередь осыпается и выламывается часть круга, совпадающая с направлением подачи и снимающая основную долю припуска. Износ каждого участка круга определяется следующими физическими явлениями: истиранием рабочих поверхностей зерен; выкрашиванием режущих кромок зерен; вырыванием зерен из связки; истиранием связки; забиванием межзеренного пространства продуктами износа и шлифуемым материалом (засаливанием). В начальный период резания между задней поверхностью абразивного зерна и обрабатываемым материалом возникает адгезия, приводящая к образованию характерных для этого процесса кратеров. При последующих контактах под действием касательных напряжений происходит скол или срез частиц абразива. Помимо этого, рабочие зерна подвергаются значительному циклическому воздействию касательных напряжений, обусловленных процессом резания. Это приводит к возникновению усталостных явлений; они протекают как в тончайших поверхностных слоях зерна, так и в связке — в зоне крепления зерна в круге. При обработке ряда материалов, например титановых сплавов, температура в зоне резания достигает таких высоких значений, что возникает диффузионный износ. Он обусловлен диффузией между материалами абразивного зерна и свежеобнаженной поверхностью детали.

Росту его интенсивности способствует крайне малое время контакта; известно, что скорость диффузии в начальный момент весьма большая. Поскольку число циклов контакта велико, это вызывает интенсивный износ.

Износ кругов при шлифовании титановых сплавов имеет свои специфические особенности, обусловленные химическим воздействием обрабатываемого материала на материал круга. В результате этого происходят интенсивные процессы налипания титана на режущие кромки зерен абразива, химическое разрушение их, приводящее к повышенному износу круга.

Поэтому при обработке этих материалов обязательно применяют СОЖ помимо охлаждения и удаления стружки она препятствует химическому взаимодействию титанового сплава с шлифовальным кругом. Критериями затупления шлифовального круга являются увеличение шероховатости поверхности, образование в ней пятен местных прижогов, огранка детали и появление следов вибраций.

В процессе износа на периферии круга образуются волны с определенным постоянным шагом, при этом чем выше окружная скорость, тем больше высота этих волн. Это ведет к образованию волнистости обработанной поверхности. Значительно ее уменьшение по сравнению с обычным шлифованием при постоянной скорости вращения круга достигается применением плавного изменения скорости вращения посредством установки регулируемого электропривода. В этом случае в пределах одного класса повышается и чистота поверхности. Оптимальным является режим плавного изменения скорости вращения круга в пределах 12—15% от ее верхнего значения с выдержкой на границах диапазона изменения скорости течение 10—15 сек при соотношении времени перехода к времени выдержки скорости примерно 1:3.

Теплота при шлифовании кругом сосредоточена на сравнительно узком участке поверхности вдоль образующей круга; в этом случае тонкий слой, расположенный в зоне обработки, сильно нагревается, между тем как близлежащие слои остаются холодными. Поэтому вначале этот тонкий сильно нагретый слой, испытывая сопротивление со стороны окружающих слоев к расширению, оказывается пластически сжатым. Следовательно, в этот момент образуется временное напряжение сжатия. В дальнейшем, после того как материал остынет и температура по сечению полностью выровняется, в нем сформируются (из-за ранее образовавшейся пластической деформации сжатия) растягивающие остаточные напряжения.

Для рассмотрения механизма возникновения остаточных внутренних напряжений примем для простоты, что под тонким поверхностным слоем располагается узкая щель. При шлифовании кругом в момент времени под действием тепловых сжимающих напряжений — обусловленных «холодной» сердцевиной детали, возникает пластическая деформация сжатия — в дальнейшем она вызывает остаточные напряжения растяжения. Напротив, длительный контакт абразивной ленты ведет к равномерному прогреву детали, т. е. равномерному тепловому удлинению всей детали, в этом случае дальнейшее охлаждение сердцевины вызывает образование остаточных напряжений сжатия.

Как показывают исследования, шлифованные трещины образуются в первую очередь при обработке хрупких материалов результате действия больших удельных сил резания при высокой скорости деформации обрабатываемого материала. Выделяющееся при шлифовании тепло способствует образованию трещин прежде всего из-за возникновения прижогов, тепловых, временных и остаточных напряжений и повышения хрупкости вследствие структурных превращений. Тепловые явления, не являясь в ряде случаев первопричиной возникновения трещин, могут, однако, вследствие косвенных связей играть решающее значение. Так, в процессе шлифования титановых сплавов зачастую возникает температура более 1000° С, при которой этот материал претерпевает аллотропические превращения; в этих зонах происходит местное снижение твердости, что ведет к снижению предела усталости. Поэтому во всех случаях основными средствам ликвидации трещин является снижение скоростей резания и подач, применение оптимальных СОЖ, работа крупнозернистыми и пористыми кругами твердостью МСМ.

Страницы: 1 2