Скоростное и обдирочное шлифование

В развитии шлифовальной обработки наблюдается тенденция к повышению окружной скорости круга. В 1916 г. при шлифовании скорость круга достигала 25—30 м/с, В 1942—1946 гг. в СССР было проведено первое исследование по шлифованию при скорости круга 50 м/с. В 1960 г. в США перешли на работу при скорости круга 42,5 м/с. В 1970 г. иа международных выставках уже экспонирова­лись станки для чистового шлифования при vK = 60 м/с, для черно­вого шлифования при щ, равной 80 и 120 м/с,

Исследования, проведенные за рубежом, подтвердили ранее полу­ченные в СССР данные о следующих основных особенностях ско­ростного шлифования: 1) снижаются силы резания, высота микро — иеровностей шлифованной поверхности, износ круга, погрешности размера и формы, время на выхаживание и правку круга; 2) возрас тают период стойкости круга, съем металла, мощность шлифования, выделение тепла и стоимость станка.

Для снижения выделения тепла рекомендуется (где это возмож­но) повышать скорость круговой подачи, так как при этом сокра­щается время воздействия источника тепла. Скорости нагрева и ох­лаждения детали весьма высокие (105 — 108 оС/с), при этом фазо­вые превращения закаленной стали имеют в основном бездиффузион — ный характер. Толщина измененного слоя при повышении скорости шлифования остается постоянной вследствие сокращения времени воздействия источника тепла.

График зависимости критических нагрузок для отдельных абра­зивных зерен для их среднего диаметра приведен на рис. 7 С по­вышением скорости круга нагрузка на абразивные зерна снижается и появляется возможность увеличить съем металла.

Скоростное шлифование находит применение как при получисто — вом и чистовом шлифовании, так и при черновом и обдирочном шли­фовании. Сравнительные показатели скоростного шлифования по литературным данным приведены в табл. 1.

Станки для скоростного шлифования должны обладать повышен­ной динамической жесткостью и мощностью привода круга, поэтому они дороже обычных шлифовальных станков.

Достоинства скоростного шлифования:

с повышением скорости круга снижается сила шлифования (в степени 0,75) и шероховатость шлифованной поверхности (ли­нейная зависимость);

снижаются погрешности размера и формы, время на выхажива­ние и правку;

снижается, износ круга, увеличивается период его стойкости.

Недостатки скоростного шлифования:

возрастает мощность шлифования;

увеличивается выделение тепла, что может привести к появлению прижогов. Прижоги можно избежать путем повышения скорости обрабатываемой детали и совершенствованием состава и способа подвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).

При скоростном шлифовании необходимо повысить требования к балансировке быстровращающихся деталей станка и круга.

При возрастании окружной скорости круга образуется воз­душный поток, препятствующий попаданию СОЖ в зону шлифо­вания. Для преодоления этого препятствия либо повышают дав­ление подачи рабочей жидкости в зону шлифования до 0,4—1,0 МПа, либо располага­ют козырек из листовой стали относительно круга так, чтобы изменить направление потока воздуха.

При выпуске станков для скоростного шлифования боль­шое внимание уделяется технике безопасности. Для гашения энер­гии удара при разрыве круга пре­дохранительный кожух укрепля­ют и изнутри покрывают пласт­массой.

Улучшение конструкции станков, повышение мощности их главного привода, повышение окружной скорости кругов, совер­шенствование их конструкции и качества изготовления позво­ляют перейти к высокопроизво­дительному обдирочному шлифо­ванию, т. е. вести обработку с большим съемом металла, рав­ным, а в ряде случаев превы­шающим съем металла при фрезеровании или точении •(табл. 2).

Высокопроизводительное шлифование применяют также в случае изготовления деталей без предварительной механической обработки, например при обработке: резьб, зубьев и червяков профильным кругом с модулем до 3 мм; канавок спиральных сверл диаметром до 30 мм; на всех операциях обработки метчиков для нарезания резьбы; при полной обработке из прутков деталей топ­ливной аппаратуры (например, игл). Эта деталь многоступенчатая, профиль наносится на образующую круга твердосплавным или алмазным роликом, размеры выдерживаются с точностью 12,5 мкм. при часовом выпуске 240 деталей.

Характерным примером развития обдирочного шлифования яв­ляется также зачистка проката — болванок и слябов. На выполнении

этой операции занято около 20 % рабочего состава прокатных цехов. При шлифовании проката применяют круги на бакелитовой связке. Съем металла возрастает за счет увеличения силы поджима и повы­шения скорости круга. При обдирочном шлифовании лучшие резуль­таты достигаются при использовании кругов из электрокорунда, легированного цирконием.

Таблица 1. Показатели скоростного шлифования Параметры Скорость круга, м/с 25—35 45 60 Стойкость круга 1 1.5 2,0 Высота микронеровностеГг, мм 1 0,8 0,5 Время выхаживания, мин 1 0,8 0,6 Время правки, мин 1 0,7 0,5 Удельная мощность, кВт/мм 0,15 0,35 0,75 Давление рабочей жидкости, МПа 0,05—0,1 0,2—0,3 0,4—1,0 Количество рабочей жидкости 1 1,5—2,5 2,5—6 Скорость детали, м/мин 1 1,5—2 2—2,5 Удельный съем металла при шлифо- вании, мм3/(мин-мм): для получистового и чистового шли- 30—150 60—300 150—750 фования для чернового и обдирочного шлифо- 60—300 120—600 400—2400 вания

Обдирочное шлифование применяют в литейном производстве для зачистки и предварительной обработки отливок. Трудоемкость зачистки составляет 17 % трудоемкости изготовления отливок.

Таблица 2. Показатели обдирочного шлифования Параметры Годы 1950 1955 1959 1970 Скорость круга, м/с Сила прижима круга, Н Мощность привода, кВт Съем металла, кг/ч Относительная себе­стоимость съема метал­ла, % 47,5 450—1000 10,8—14,4 34 100 47,5 1350—1800 36 68 78,8 62,5 2250—3150 54 117 54,4 80 4500—6750 72—108 180 25

Основные преимущества обдирочного шлифования следующие: возможна обработка отливок по корке, при этом снижаются припуски и повышается коэффициент использования металла;

можно шлифовать термически обработанные заготовки повышен­ной твердости;

в ряде случаев отпадает необходимость в оборудовании для предварительной обработки;

сокращаются затраты времени на правку и смену инструмента и на подналадку станка по сравнению со станком, оснащенным металлическим твердосплавным режущим инструментом:

сокращаются затраты вспомогательного времени при применении магнитных зажимных приспособлений;

повышается точность и улучшаются параметры шероховатости поверхности-;

снижается удельный расход мощности па съем 1000 мм3 металла до 0,3—0,4 кВт, что однако превышает расход мощности при фрезе­ровании в два раза;

при обдирочном шлифовании достигаются съемы при обработке стали до 280 кг/ч и чугуна до 345 кг/ч, удельная мощность шлифо­вания 0,25—0,75 кВт на 1 мм высоты круга, а удельная радиальная сила, поджимающая круг к обрабатываемой поверхности 10—50 Н на 1 мм ширины крута;

возможно обрабатывать прерывистые поверхности.

Исследования показали, что с увеличением глубины резания возрастает мощность шлифования и при известной глубине резания появляются прижоги. Однако при дальнейшем повышении глубины ре­зания прижогн исчезают, и потребляемая мощность несколько сни­жается, что можно объяснить возрастанием степени самозатачива­ния абразивного инструмента. До сих пор в практике переход от работы круга с притуплением к его работе с самозатачиванием достигался применением более мягкого круга. Практика обдирочного шлифования показала, что этот переход можно осуществить и при более твердом круге, повышая критические значения силы поджима. Исследования показали, что с увеличением скорости круга возрастает удельная критическая нагрузка, при которой происходит самозата­чивание круга.

При освоении скоростного и обдирочного шлифования были труд­ности, которые потребовали новых инженерных решений:

повышения прочности быстровращающнхся шлифовальных кругов;

обеспечения безопасности работы при повышении скорости круга; совершенствования конструкции шлифовального станка; увеличения мощности привода круга; усовершенствования способа подвода СОЖ; снижения выделения тепла и предохранения от появления при- жогов;

совершенствования балансировки кругов.