Количество выделяемого тепла на один килограмм срезанного металла при шлифовании во много раз превышает тепло, выделяемое при снятии такого же количества металла фрезерованием.
Связано это с наличием отрицательных углов резания у абсолютного большинства абразивных зерен, что приводит к увеличению сил трения и, следовательно, к тепловыделению. Резание, при котором образуется большое число мелких стружек, сопровождается приложением ударной нагрузки. В результате увеличиваются внутренние деформации в поверхностных слоях изделия, что также ведет к его нагреву.
Температура срезания стружки. Выделение тепла при шлифовании происходит в пределах дуги контакта шлифовального круга с изделием. В момент срезания стружки температура достигает высшей точки и называется мгновенной температурой. При шлифовании деталей из закаленной стали мгновенная температура часто достигает точки плавления стали, поэтому тепло, образовавшееся при резании, частично уносится стружкой, а главным образом отводится в тело шлифуемой детали.
В процессе накапливания тепла температура детали повышается. Если шлифовать без охлаждения, то приток тепла к детали будет превышать его естественный отвод и температура детали может резко возрасти. Поэтому наружное круглое шлифование, как правило, производят с охлаждением.
При шлифовании с охлаждением температура детали будет повышаться до тех пор, пока количество поступающего в деталь тепла не будет равно количеству тепла, отводимого охлаждающей жидкостью. Температура, при которой установится такое равновесие, называется установившейся температурой.
В процессе шлифования точных деталей установившаяся температура должна мало отличаться от температуры окружающей среды, так как применяемый измерительный инструмент проверяется по эталону, имеющему температуру окружающей среды.
Шлифовочные прижоги. При чрезмерном выделении тепла в зоне шлифования, когда охлаждающая жидкость не успевает достаточно быстро его отводить, температура поверхностного слоя детали достигает величины, при которой в стали начинаются структурные изменения, часто сопровождающиеся появлением на поверхности детали цветов побежалости. Такое состояние поверхностного слоя детали называется прижогом.
Образование прижогов недопустимо, так как они снижают механические свойства поверхностного слоя детали. Прижог в зависимости от причины, его вызвавшей, может быть сплошным, когда значительная часть поверхности детали сплошь окрашена в цвета побежалости, и местным, когда перегретыми оказываются отдельные участки на поверхности детали.
Появление сплошных прижогов на поверхности детали может быть вызвано тремя причинами:
1) завышением принятого режима шлифования вследствие чего средняя толщина стружки, снимаемой одним зерном шлифовального круга, получается слишком большой; в результате резко увеличивается давление абразивных зерен на обрабатываемую поверхность и ее усиленный нагрев;
2) завышенной твердостью и несоответствием условиям работы выбранного шлифовального крута, что также вызывает чрезмерное давление шлифующих зерен на поверхность детали;
3) недостаточной интенсивностью охлаждения.
Местные прижоги на поверхности детали могут появиться при вибрации станка (в результате плохой балансировки круга), биении круга (из-за неточной центровки и закрепления круга на фланцах), а также в результате неточной установки деталей в центрах и неисправности подшипников шпинделя передней бабки.
Шлифовочные трещины. Иногда в процессе шлифования на поверхности детали появляются мелкие трещины, расположенные сеткой.
Причиной возникновения шлифовочных трешин является повышенная мгновенная температура. Находясь в контакте с кругом, поверхность детали чрезмерно нагревается и при выходе из зоны шлифования попадает под струю охлаждающей жидкости, в результате чего резко изменяется объем металла на поверхности, что вызывает появление мелких трещин.
Таким образом, причины, вызывающие шлифовочные трещины, аналогичны причинам появления прижогов. Поэтому на практике шлифовочные трещины почти всегда сопровождаются возникновением прижогов.
Глубина проникновения структурных изменений в тело детали при прижогах, а также глубина шлифовочных трещин сравнительно незначительна. При внимательном наблюдении за процессом шлифования можно вовремя произвести нужную замену «ли правку круга и при последующем проходе прошлифовать поврежденный слой заново.