Смазочно-охлаждающие жидкости и их подвод в зону обработки

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). Предназначены СОЖ для образования в зоне шлифования защитных пленок, пре­пятствующих непосредственному контакту абразивных зерен с обра­батываемой поверхностью, предотвращающих адгезионный и диф­фузионный износ и снижающих трение; для удаления из зоны реза­ния отходов шлифования, для уменьшения теплообразования и ин­тенсификации отвода тепла; для снижения параметра шероховатости обработанной поверхности и повышения точности обработки.

В качестве СОЖ применяют три группы рабочих жидкостей.

1. Шлифовальные масла. Минерально-жировые смеси эффектив­ны при шлифовании резьб и профилей зубьев и т. п. При обдирочном шлифовании применяют осерненные и хлорированные шлифовальные масла. С увеличением содержания серы в масле повышается работо­способность инструмента, снижается энергоемкость и высота микро­неровностей на шлифованной поверхности. Недостатком применения шлифовального масла по сравнению с применением эмульсии является необходимость отсоса газов и промывки деталей.

2. Шлифовальные эмульсии. В их состав входят минеральное масло (или его смесь с жирами), вода, эмульгатор, стабилизи­рующая смазка, ингибитор коррозии, бактерицидный агент. Эмуль­гатор — это мыла жирных нафтеновых кислот и сульфокислот, соли аминов. Связующим агентом, обусловливающим взаимную совместимость основных компонентов, служит гликоль или его эфиры.

3. Водные растворы. Ингибиторы коррозии — это нитриты, хро — маты, фосфаты металлов, этаиоламины, их соли с жирными кисло­тами. Присутствие фосфатов и соды одновременно улучшает смачи­вающую способность раствора. Смазочные свойства сообщаются триэтиленгликолем. Бактерицидные присадки — это продукты фе­нольного типа на основе аммониевых и иитросоединений. Для предотвращения ценообразования добавляют кремиийорганические полимеры.

Эффективность смазочного действия СОЖ определяется опти­мальным сочетанием смазочных свойств и хорошего смачивания поверхности металла и круга. Моющее действие СОЖ выражается в предотвращении налипания отходов шлифования иа поверхности круга и зависит от способа ее подвода. Поток СОЖ должен обла­дать запасом кинетической энергии, достаточным для очистки по­верхности круга. Эффективность охлаждающего действия СОЖ повышается с увеличением скорости относительного перемещения потока охлаждающей жидкости и охлаждаемого объекта.

Для легированных сталей лучше применять эмульсии на основе эмульсола «Аквол-2» или НГЛ-205. При шлифовании титановых спла­вов лучшие результаты получаются с применением 2 %-ного раст­вора эмульсола «Укринол», а жаропрочных сплавов 2—5 %-ного раствора эмульсола «Укринол-1».

Способы подвода рабочей жидкости. Известно несколько спосо­бов подвода СОЖ. Смазочно-охлаждающие жидкости подают сво­бодно падающей непрерывной и обильной струей. Чем больше пло­щадь соприкосновения деталей с кругом, тверже обрабатываемый материал и выше скорость круга, тем обильнее должно быть охлаж­дение. Угол наклона насадки для подачи СОЖ влияет на резуль­таты шлифования. Лучшие результаты достигаются при угле накло­на 75° по отношению к горизонтальной плоскости. В целях повы­шения эффективности СОЖ ее следует подавать до зоны контакта круга с обрабатываемой поверхностью, при этом окружная скорость круга способствует ускорению подачи жидкости в зону шлифо­вания.

При силовом шлифовании с большой производительностью СОЖ подается в зону шлифования под давлением 0,4—1,0 МПа и в коли­честве до 10 л/мин иа 1 кВт мощности привода станка. Применяются насадки высокого давления, которые совершают осциллирующее дви­жение вдоль образующей круга. При таком способе подвода СОЖ интенсифицируется охлаждение, увеличивается срок службы круга и снижается шероховатость обработанной поверхности. Разновид­ностью такого способа подвода СОЖ является подача жидкости под давлением на рабочую поверхность круга вне зоны шлифования. В зависимости от их расположения струей СОЖ можно смазывать и очищать как цилиндрическую поверхность кругов, так и их торцы, что имеет значение при шлифовании шеек коленчатых валов.

г

Рис. 37. Насадки высокого давления для подачи СОЖ на рабочую по­верхность круга с помощью вращающихся сопл: а — общий вид сопла с приводом; б — сопла, приводимые во вращение реакцией струи жидкости

На рис. 37 даны схемы струйно-напорного способа подачи СОЖ при наружном круглом шлифовании. Так как подача жидкости в распыленном состоянии сопровождается обдувом сжатым воздухом, то улучшается удаление стружек и продуктов износа абразивного инструмента из зоны резания. СОЖ поступает от насека высокого давлення в осевой канал полого вала /, затем через сменные жикле­ры 2, ввернутые в сопло 3, на поверхность круга. Сопло приводится во вращение или электродвигателем через зубчатую передачу 4 н 5, или реакцией струн жидкости, вытекающей под давлением из одного или нескольких тангенциальных отверстий. В этой конструкции отсутствуют сальники, так как утечка СОЖ предотвращается за счет дросселирования жидкости в малых зазорах между вращаю­щимся валом / и штуцером 6, валом / и корпусом 7.

В Ульяновском политехническом институте разработан гидро — аэродинамический способ подачи СОЖ. Сущность его состоит в том,

что кинетическая энергия воздушных потоков, создаваемых шли­фовальным круюм, используется для повышения скорости движения потока СОЖ при ее подходе к зоне шлифования. С помощью специального устройства (рис. 38) поток СОЖ направляется на ра­бочую поверхность круга, очищая ее от налипания металла и отходов шлифования, а затем в зону шлифования.

Влияние ультразвуковых колебаний. Эффективность СОЖ мож­но повысить, передавая через нее ультразвуковые колебания на круг. Источником ультразвуковых колебаний в диапазоне 20—40 кГц

является магнитострик — циопный преобразова­тель. К торцу ультразву­кового концентратора крепят алюминиевую насадку, являющуюся составной частью трубо­провода. Поток охлаж­дающей жидкости через насадку подается на шлифовальный круг. Ультразвук через рабо­чую жидкость воздей­ствует на частицы ме­талла, срывая их с по­верхности круга, и СОЖ уносит их в своем потоке. Облегчается так­же удаление стружки из пор, что объясняется ослаблением связи меж­ду стружкой и кругом. Применение ультразву­ка снижает выделение тепла, увеличивает пери­од стойкости круга и улучшает качество обработки, что особенно эффективно при обра­ботке жаропрочных сталей и вязких металлов и при применении дорогостоящих алмазных кругов.

Для очистки рабочей поверхности круга возможно применение не только акустической, но и гидравлической кавитации. При этом отпадает необходимость в дорогостоящем источнике ультразвуковой энергии.

Очистка СОЖ. Для обеспечения высокого качества обработан­ной поверхности и повышения стойкости кругов большое значение имеет очистка СОЖ от отходов абразива и стружки. Для тонкой очистки СОЖ применяют магнитные сепараторы. Более тонкую очистку производят на комбинированных установках, в которых используется фильтровальная бумага. Охлаждающая жидкость, про­шедшая предварительную очистку в магнитном сепараторе, стекает на фильтровальную бумагу и далее поступает в бак. Над резервуа­ром расположен поплавок. Пока фильтровальная бумага пропускает всю жидкость, поплавок находится в нижнем положении; при засо­рении фильтровальной бумаги уровень жидкости над ней повышается, поплавок поднимается и воздействует через тягу на конечный выклю­

чатель, который включает электродвигатель перемещения транспор­тера для подачи нового чистого участка фильтровальной бумаги.

Для тонкой очистки применяют также гидроциклоны, отличитель­ной особенностью которых являются компактность и простота конст­рукции, высокая производительность и надежность. Гидроциклоны применяют в станках классов точности Н, П, В и А при подаче СОЖ под давлением.