Факторы, влияющие на силы резания

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:

Подпись: P ■ V z кр 60 ■ 75 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.

Updated: 28.03.2016 — 16:39