Несмотря на большое разнообразие способов и условий шлифования, можно сделать ряд общих выводов для всех случаев шлифования:
а) с увеличением VKp тангенциальная составляющая силы резания несколько увеличивается (~10 %), в то время как радиальная составляющая возрастает почти прямо пропорционально;
б) при работе с охлаждением сила резания меньше, чем при работе всухую;
в) с уменьшением зернистости круга сила резания, приходящаяся на одно зерно, уменьшается, но вместе с тем суммарная сила резания при работе мелкозернистым кругом увеличивается, т. к. число зерен на единицу площади контакта круга с заготовкой увеличивается в квадрате степени уменьшения зернистости круга;
г) шлифование более твердыми кругами протекает обычно с большими силами резания из-за увеличения: во-первых, прочности закрепления зерен на рабочей поверхности инструмента, которая позволяет удерживать зерна с большей степенью затупления и, во-вторых, площади контакта связки с поверхностью резания, что приводит к росту сил трения в зоне резания;
д) с увеличением номера структуры увеличивается расстояние между зернами, сила резания, приходящаяся на одно зерно, увеличивается, а суммарная сила резания несколько падает из-за уменьшения числа зерен, участвующих в резании;
е) при работе карборундовыми (карбид кремния) кругами силы резания больше, чем при шлифовании электрокорундовыми, что объясняется различной формой и остротой зерен карбида кремния и электрокорунда. Зерна карбида кремния той же степени зернистости при одинаковых режимах снимают стружки большего сечения, чем зерна электрокорунда, что также вызывает рост силы резания;
ж) чем тверже и прочнее обрабатываемый материал, тем выше силы резания;
и) при шлифовании кругами на органических связках силы резания больше, чем при шлифовании подобными кругами на керамической связке;
к) на силы резания влияет метод и режим правки.
Необходимая для осуществления процесса шлифования мощность (кВт) определяется по следующим формулам:
а) для привода главного движения (вращение круга)
N = P ‘VKp ■ к 1000 — п,’
б) для привода круговой подачи (вращение детали)
Nд =—р-^д———- ,
д 60-1000-r2
где щ, rj2 — КПД приводов вращения круга и детали соответственно.
Поскольку скорость круга в 60-100 раз больше скорости обрабатываемой детали, то NKp значительно больше N д
Контрольные вопросы и задания
1 Перечислите особенности процесса резания единичным зерном.
2 Приведите схему разложения силы резания на зерне.
3 Поясните суть методики расчета силы резания на зерне.
4 Перечислите факторы, влияющие на силу резания на единичном зерне.
5 Назовите условия, при которых начинается срезание стружки единичным зерном.
6 Приведите схему разложения силы резания при круглом наружном шлифовании с продольной подачей.
7 Перечислите факторы, влияющие на составляющие силы резания при шлифовании.
8 Объясните соотношения составляющих сил резания при шлифовании.
9 Как изменяются силы резания с увеличением твердости и прочности обрабатываемого материала?
10 Поясните суть методики экспериментального получения силовых зависимостей.
11 Как определяется мощность привода главного движения и мощность привода круговой подачи?
Высокая скорость микрорезания при шлифовании создаёт большое число высокотемпературных очагов в зоне контакта (зоне резания) круга с обрабатываемой деталью, вызывающих интенсивный нагрев поверхностного слоя последней.
При шлифовании практически вся механическая мощность микрорезания преобразуется в тепловую, и лишь десятые доли процента расходуюся на деформацию обрабатываемого материала (стружки, поверхностного слоя). Полученная тепловая энергия распределяется между деталью, кругом, стружкой, охлаждающей и окружающей средой:
Qd + Qkp + Qc + Qo + Qu
где Qd — теплота, переходящая в деталь (до 80%),
Qkp — в круг
Qc — в стружку,
Qo — уносится охлаждающей жидкостью,
Qu — отдаваемая излучением.
Высокие температуры шлифования могут вызвать дефекты в поверхностном слое шлифуемой детали (прожоги, трещины и т. д.), снижающие качество детали.
Различают температуру: 1) мгновенную Ом, развивающуюся непосредственно в зоне микрорезания на шлифующем зерне и являющуюся самой высокой и кратковременной; 2) контактную Ом, устанавливающуюся в зоне контакта круга с обрабатываемой деталью и являющуюся средней по высоте круга; 3) среднюю Ос, установившуюся на поверхности детали — самая низкая.
При алмазном шлифовании все эти температуры, как правило, ниже, чем при абразивном из-за:
1) сравнительно небольшого объёма и низкой степени деформации обрабатываемого материала, в результате меньшей нагрузки на алмазные зёрна, их большей твердости, чем абразивных.
2) более низкого коэффициента трения алмазного зерна.
3) более высокой теплопроводности алмазного зерна.
Количество теплоты, выделившееся в процессе шлифования и её распределение зависит от всех условий обработки: характеристики инструмента, параметров режима резания, механических и теплофизических свойств обрабатываемого материала, условий смазки и охлаждения и др.
С увеличением скорости детали, продольной и поперечной подач, глубины шлифования наблюдается рост интенсивности тепловыделения, что приводит к повышению температуры.
Скорость резания оказывает на температуру более сложное влияние. Увеличение скорости шлифовального круга приводит к снижению az, но увеличи-
вает число тепловых импульсов, однако сокращает время их действия. Но всё же однозначно температура с ростом скорости шлифования растёт.
Пути снижения температуры: 1) технологические — выбор оптимальной схемы шлифования, характеристик шлифовального инструмента, режима обработки, СОЖ и др.; 2) конструктивные — эффективная конструкция кругов, совершенствование установок очистки СОЖ и её охлаждения, совершенствование конструкций шлифовальных станков.