Шлифование металла

Опубликовано admin мая 17, 2012 в Резка металлов

Шлифование является процессом резания при помощи абразивного инструмента — круга, обеспечивающего высокие точность (1—2й классы) и чистоту обработанной поверхности (7—10й классы). В ряде случаев шлифование применяют как метод предварительной обработки поверхностей при обдирке литья, поковок, проката, а также при разрезке заготовок из прутка.

Процесс резания при шлифовании с учетом рассмотренных выше общих физических особенностей абразивной обработки можно представить в первом приближении как процесс скоростного резания фрезой, имеющей большое число случайно расположенных как по ширине, так и по высоте зубьев. Однако в отличие от фрезы зерна не заполняют всей ширины вращающегося инструмента, поэтому в большинстве случаев последующие зерна не попадают в имеющийся след предыдущих зерен, а снимают сегментообразные стружки. Расположение зерен на различной высоте приводит к их различной загрузке, при этом небольшое число зерен несет основную нагрузку резания. Случайное расположение зерен по ширине и высоте приводит к большим колебаниям формы и размеров образующихся частиц удаляемого материала — от вида стружки, подобной снятой твердосплавным резцом с заметными плоскостями сдвига, до сфероидальных капель металла, расплавившегося вследствие высокой температуры процесса шлифования.

Рассмотрение процесса шлифования как процесса фрезерования допустимо только в первом приближении. При шлифовании имеется большое число специфических кинематических и физических особенностей, например беспорядочное расположение абразивных зерен как по площади рабочей поверхности круга, так и по высоте, резкое колебание рабочих углов резания, влияние температурноскоростного фактора и поверхностноактивных сред. В результате этого вначале абразивное зерно не режет, а скользит с интенсивным трением по поверхности детали, пластически деформируя его и создавая увеличивающуюся радиальную силу. В момент, когда напряжение от совместного действия радиальной и тангенциальной составляющих силы резания превысит предел прочности обрабатываемого материала, начинается отделение стружки.

При шлифовании рабочие зерна абразивного круга срезают стружку с материала не с исходными свойствами, а предварительно упрочненного и нагретого вследствие контакта с предыдущими зернами. Поэтому обрабатываемость материала шлифованием определяется его физикомеханическими и химическими свойствами при повышенных температурах. Правильность этого подтверждает микроструктурный анализ; так, после шлифования стали 12ХНЗА на поверхности образца наблюдаются тонкий слой вторичной закалки (белой полосы мартенсита закалки) и слой отпуска (темной полосы мартенсита отпуска), постепенно переходящий в исходную структуру. Изменение микротвердости распространяется па глубину 0,09 мм.

Износ абразивных зерен при шлифовании и появление наиболее опасных дефектов этого вида обработки — прижогов — прежде всего связано с тепловыми явлениями. При шлифовании следует различать три параметра, характеризующих тепловые условия резания: импульсную, среднюю контактную и среднюю6д температуры детали.

Значение импульсной температуры шлифования характеризуется точками наибольшего подъема; воздействию таких температур подвергаются только отдельные участки зоны контакта круга с заготовкой. Вся зона контакта имеет температуру более низкую; для каждого момента времени она определяется как огибающая к основаниям, импульсов. Максимальное значение амплитуды огибающей дает значение средней контактной температуры шлифования. Как только поверхность заготовки выходит из контакта с кругом, она начинает быстро охлаждаться. Однако она обычно не успевает остыть до первоначальной температуры, устанавливается средняя температура детали.

Упругие деформации системы СПИД имеют существенное значение при шлифовании; вследствие этого процесс обработки при шлифовании состоит из трех периодов: врезания, установившейся обработки и выхаживания. Последний период обработки производят при отсутствии подачи; процесс обработки в этом случае происходит за счет получившегося при врезании упругого натяга в системе абразивный инструмент — деталь. С увеличением времени этого периода повышается точность обработки вследствие уменьшения погрешностей формы, а также снижается шероховатость поверхности.

Кинематические схемы шлифования различают в зависимости от вида обрабатываемой поверхности (наружная или внутренняя) и ее формы — обработка тел вращения, плоских, резьбовых, зубчатых, шлицевых и сложных поверхностей.

Удаление припуска при шлифовании производят за несколько проходов (5—10 и более). Глубина резания на каждом проходе не превышает нескольких сотых миллиметра. Значительное повышение производительности при шлифовании за счет сокращения числа проходов дает схема глубинного шлифования; для этого кругу при заточке придают коническую или ступенчатую форму.

При шлифовании следует различать главное движение резания в м/сек, обусловленное вращением круга, и движение подачи, обеспечивающие непрерывность процесса резания и многопроходную обработку. При шлифовании различают три вида подач:

— подача в тангенциальном направлении по отношению к окружности круга. При круглом шлифовании этот вид подачи определяется окружной скоростью вращения детали, м/мин;

— подача в направлении, совпадающем с осью вращения шлифовального круга. При круглом шлифовании эта подача называется продольной и измеряется на один оборот детали, мм/об. Значение обычно измеряют в долях ширины круга.