ГЕОМЕТРИЯ СРЕЗА ПРИ ШЛИФОВАНИИ И ОСОБЕННОСТИ. ОБРАЗОВАНИЯ СТРУЖКИ Шлифование металлов

Форма и размер среза. Работа абразивных зерен зависит от удельной нагрузки на зерно, от формы и размеров среза, в первую очередь — толщины. В 1914 г. Г. И. Эльден принял форму среза в форме запятой с максимальной толщиной среза

^гаах-

Формула Г. И. Эльдена для определения атах имеет сущест­венные недостатки:

1. Формула основана на допущении, что соседние зерна рас­положены в одном сечении, перпендикулярном оси детали, и все зерна имеют равные радиусы вращения. Как показал И. М. Брозголь [5], работа соседних зерен происходит в разных сечениях вдоль оси детали, так как ширина режущей кромки зерна значительно меньше расстояния между смежными абра­зивными зернами. Кроме того, в резании участвует малая часть зерен, расположенных на поверхности круга вследствие ихраз- новысотности и попадания в канавки, прорезанные предыдущи­ми зернами.

2. Расчетная величина максимальной толщины среза аШЙХ из-за ошибочности исходных допущений получается равной (0,3—1,2) • 10"-‘ мк. При такой толщине среза резание невоз­можно. Измерения стружек показывают, что толщина их зна­чительно больше.

3. Действительные расстояния между соседними режущими зернами являются неравными и их следует учитывать методом математической статистики [38].

4. Не учитывается влияние продольной подачи при шлифо­вании.

В расчетную формулу Г. И. Эльдена были внесены Е. Н. Ма­словым [33] улучшения: им учтено влияние продольной подачи, вместо номинальной принята фактическая глубина шлифования и др. По данным Е. Н. Маслова, при шлифовании снимаются срезы разных конфигураций: запятаеобразные, сегментообраз­ные и промежуточные между ними.

Действительная толщина среза зависит от подачи на глу­бину, зернистости абразива, упругих деформаций системы и выступов (или впадин), оставшихся неснятыми при предыду­щем проходе абразивного зерна ив п раз больше номинальной

глубины резания. Для кругов зернистости 20—25 величина « = 124-8. При прочих равных условиях более крупнозернисто­му кругу соответствует большая величина п.

Подпись: Рис. 3. Форма среза при шлифовании (по Г. Б. Лурье).

Среднее значение действительной толщины среза может быть определено на основе следующего расчета. Примем впер­вой приближении форму среза в виде двух пирамид, сложен-

ных своими основаниями (рис. 3). Тогда средний объем одного ■среза V может быть подсчитан по формуле

V ж ~ FI и F —

3 2

где F — площадь основания пирамиды.

Если принять

0,8а°’5, / = 2 л[У~а^,

Г а<5 ± Дс

то при наружном круглом шлифовании

Подпись: 0,267а*Подпись: РгМд DK Т ddimage10V

Объем металла, подводимого в 1 мин в зону резания •Qjн — QydH, где Qvo — удельный съем металла на 1 мм высоты шлифовального круга, равен произведению всех подач: ve, t, ss FI — высота круга.

Этот объем снимается режущими абразивными зернами, подводимыми в зону резания в 1 мин:

QM = Ю00-пк-60-ЯСУ,

где с — удельное число режущих зерен на 1 мм2 поверхности ■круга.

Подпись: Qjjd Cvfс ГЕОМЕТРИЯ СРЕЗА ПРИ ШЛИФОВАНИИ И ОСОБЕННОСТИ. ОБРАЗОВАНИЯ СТРУЖКИ

После подстановок получаем

Для случая круглого шлифования vK = 35 м/сек, —600 мл ад = 50 мм расчетная формула может быть упрощена:

агж 0,5 ~

В табл. 6 приведены средние значения толщины среза дл: применяемых на практике режимов и характеристик кругоЕ

Средние значения для толщины среза в мк в зависимости от удельного съема металла Qyg и количества образивных зерен на 1 мм*

Таблица 6

Удельный съем металла QuS

Число режущих зерен ІШ

1 ммг

поверхности круга

0,5

0.63

0,80

1,00

1.25

1.60

1

1

j 2,00

2,50

3, 20

1

і

! 4,0

5.0

j

1 6.3

j

400

14

12,5

11,3

10,0

9,0

8,0

7,1

6.3

5,6

5.0

4,5

I 4,0

320

12,5

11,3

10,0

9,0

8,0

7,1

6,3

5,6

5,0

4,5

4.0

3,6

250

11,3

10,0

9,0

8,0

7,1

6,3

5,6

5,0

4,5

4,0

3,6

3,2

200

10,0

9,0

8,0

7,1

6,3

5,6

5,0

4,5

4,0

3,6

3,2

2,8

160

9,0

8,0

7,1

6,3

5,6

5,0

4,5

4,0

3,6

3,2

2.8

2,5

125

8,0

7,1

6,3

5.6

5,0

4,5

4,0

3,6

3,2

2,8

2.5

2,25

100

7,1

6,3

5,6

5,0

4,5

4,0

3,6

3,2

2,8

2,5

2,25

2,0

80

6,3

5,6

5,0

4,5

4,0

3,6

3,2

2,8

2,5

2,25

2.0

1,8

63

5,6

5,0

4,5

4,0

3,6

3,2

2,8

2,5

2,25

2,0

1,8

1,6

50

5,0

4,5

4,0

3,6

3,2

2,8

2,5

2,25

2,0

1.8

1,6

1,4

40

4,5

4,0

3,6

3,2

2,8

2,5

2,25

2,0

1,8

1,6

1.4

1,25

32

4,0

3,6

3,2

2,8

2,5

2,25

2,0

1,8

1,6

1,4

1,25

1,1

25

3,6

3,2

2,8

2,5

2,25

2,0

1,8

1,6

1.4

1,25

1,1

1,0

20

3,2

2,8

2,5

2,25

2,0

1,8

1.6

1,4

1,25

1,1

1,0

0,9

16

2,8

2,5

2,25

2,0

1,8

1,6

1,4

1,25

1,0

0,9

0,8

Эти значения подтверждаются экспериментальными данными К — Брюкнера [59J, Л. А. Глейзера [10] и др.

Следует различать номинальное и действительное количест­во режущих абразивных зерен на единицу площади рабочей поверхности круга. Номинальное количество абразивных зерен на единицу площади рассчитывается, исходя из геометрического построения — расположения абразивных зерен в вершинах ше­стигранника (П. Е. Дьяченко) или тетраэдра (Н. И. Волский [8]). По данным Г. М. Ипполитова [14], номинальное число зе­рен на 1 мм2 на поверхности круга из электрокорунда на ке­рамической связке составляет:

Зернистость………………….. 16 25 40 50

Число зерен на 1 мм* . 23,4 9,9 5,3 2,57

Количество абразивных зерен, находящихся на поверхности круга, определялось экспериментально различными исследова-

U ниями следующими способами: а) путем отпечатка зерен на поверхности стекла, покрытого сажей; при таком способе не учитывается перекрытие зерен и упругие деформации круга и потому количество режущих зерен получается завышен — т ным; б) по количеству теп-

I. Подпись: Таблица 7 Количество абразивных зерен иа 1 мм2 поверхности круга Характерис тика круга Продольная подача алмаза в мм на 1 оборот круга 0.125 0,20 0,425 0,554 ЭБ40СМ1 ЭБ25СМ1 ЭБ20СМ1 ЭБ16СМ1 3,43 6,0 7,8 11,0 2,30 5,1 6,9 9,6 1,74 2.5 3.5 4.5 1,37 2,2 3,43 3,90 ловых импульсов, записан­

ных на осциллограмме при шлифовании обрабатывае­мой поверхности детали с полуискусственной платино­вой термопарой. (И. Лекле — ник и С. Г. Редько {40]).

В табл. 7 приведены дан­ные С. Г. Редько [40] о ко­личестве абразивных зерен на 1 мм2 поверхности круга в зависимости от продольной подачи при правке алмаза на один оборот круга.

При этом способе не учитывается то, что часть абразивных зерен из числа находящихся в зоне резания не используется, так как попадает на уже срезанные участки поверхности. По­этому в эту таблицу следует внести поправки с коэффициен­том 0,4 [95]. Это подтверждается литературными данными (рис. 4). Следует также учесть, что количество режущих зерен зависит от твердости кругов. По опытным данным И. Пеклени — ка, следует ввести поправочные коэффициенты:

Твердость круга. . . М3 СМ1 СМ2 С1 С2 СТ1 СТ2

Поправочный коэффи­циент 0,9 1 1,07 1,17 1,21 1,38 1,58

Число режущих зерен зависит также от абразивного мате­риала и режима обработки. Зерна электрокорунда белого име­ют большую склонность к выкрашиванию, чем зерна электро­корунда нормального, поэтому число режущих кромок у кругов с зернами ЭБ выше, чем у кругов с зернами Э. Эксперименты И. Пекленика показали, что по причине упругой деформации с увеличением подачи в резание вступают зерна из нижележа­щих зон и потому действительное расстояние между ними со­кращается. С увеличением скорости круга возрастают расстоя­ния между смежными абразивными зернами, так как при этом уменьшаются силы шлифования.

Следует учесть, что толщина среза не может превосходить определенной величины, так как с увеличением глубины внедре­ния зерна возрастает сила, которая может превзойти предел прочности абразивного зерна.

Следует различать поверхностное выкрашивание зерен, при котором начинается самозатачивание абразивного инструмента и объемное разрушение абра-

image11

(в 0,01 ММ) У—объемное разрушение зерен алмаза; 2—объем­

ное разрушение зерен карбида кремния; 3—объем­ное разрушение зерен электрокорунда; 4—поверх­ностное выкрашивание зерен эелктрокорунда

 

 

Критическая нагрузка Різ в кГ, соответствующая началу вы­крашивания зерна Э, определяется уравнением

P13 = 0,63d°-5f

где d — средний размер зерна в мм.

Критическая нагрузка Р2, соответствующая объемному раз­рушению зерен, определяется следующим уравнением: для зерен электрокорунда

Р2Э = 5,6d + 0,58 d2;

для зерен карбида кремния

Р2К = 6,7d + 0,2d2;

Р2Л= 10,45d1-03.

При всех исследованиях дисперсия и коэффициент вариа­ции опытных точек очень велики. Проведены исследования [90] для определения критических значений глубины внедрения аб­разивных зерен, при которых происходит их выкрашивание. На рис. 6, а показан стенд для испытания абразивных зерен. Аб

image12

Рис. 6. Определение глубины врезания абразивного зерна, при котором происходит выкрашивание (по Сиодзаки) : я—схема установки; б—выкрашивание абразивного зерна

разивное зерно 3 закрепляют на планшайбе 4 вращающегося шпинделя 2. Образцы для испытаний закрепляют на вращаю­щейся планшайбе 1, наклоненной под углом а к плоскости, перпендикулярной шпинделю 2. Образцы подаются в направле­нии, перпендикулярном к оси шпинделя 2. Таким образом, пе­ремещение абразивного зерна происходит по спирали при воз­растающей глубине внедрения зерна.

При достижении критического значения глубины врезания происходит поверхностное выкрашивание абразивного зерна (рис. 6, б). На рис. 7 показаны средние арифметические значе­ния (из 20 измерений) для глубины врезания, при которой про­исходит выкрашивание абразивных зерен шлифовальных кругов разных степеней твердостей (от МІ до СТ1), разных абразивных материалов (Э. ЭБ. К) и при обработке разных материалов.

Между значениями для толщины а и ширины Ь среза суще­
ствует зависимость. В исследовании М. С. Насрмана выявлено наличие корреляционной связи между этими величинами:

Ь = 0,65а0’52.

image13,image14

Отношение ширины к толщине стружки колеблется в преде­лах от 6 до 2,6, причем с увеличением режима это отношение

уменьшается. По данным Ж — А. Багдасаряна [2], за период стой­кости круга средняя толщина среза а уменьшается, а средняя

ширина b возрастает. Отношение-—- увеличивается с 2 до 11.

а

И. Сиодзаки [90] получил изменение отношения между шири­ной и глубиной среза и угла при вершине за период стойко­сти круга (табл. 8).

Таблица 8

Изменение соотношения ширины к глубине среза и угла при вершине во времени

Показатели

После

правки

После прохождения пути шли­фования в м

10

40

80

Соотношение ширины и глубины сре­за

Угол при вершине в град…………………..

4

110

6-8

140

10—14

160

16—18

165

В ряде случаев, например, для определения времени контак­та абразивного зерна с обрабатываемой поверхностью пред­ставляет практический интерес знание длины линии контакта

между абразивным зерном и обрабатываемой поверхностью. Г. И. Элден принял запятаеобразную форму среза и получил, выражение для длины среза при круглом шлифовании

где под t понимается номинальная подача на глубину.

И. М. Брозголь [5] исходил из сегментообразного среза и для длины среза получил выражение

где под t понимается действительная глубина врезания зерна.

Длина среза возрастает с увеличением диаметров круга и детали и подачи на глубину. Расчетная зависимость И. М. Броз — голя является более обоснованной. Зная длину среза, можно определить время контакта между абразивным зерном и обра­батываемой поверхностью в течение одного оборота круга

При наружном круглом шлифовании и при средних режи­мах обработки это время составляет 1—3 • 10~5 сек. Отсюда* можно установить, что каждое зерно работает с перерывом, в nDK

j~ раз превосходящим время его работы.

Внедрение абразивного зерна и образование стружки. Съем металла при шлифовании осуществляется большим количеством зерен, воздействующих на обрабатываемую поверхность. Абра­зивные зерна отличаются от резца разнообразием формы и по­ложения их относительно обрабатываемой поверхности. В за­висимости от глубины внедрения абразивных зерен происходят различные явления. 1. Зерно внедряется на очень малую глуби­ну и происходит упругая деформация, при этом имеет место трение. 2. При повышении глубины внедрения зерна происходит пластическая деформация. При малой поверхности контакта между зерном и обрабатываемой поверхностью удельная на­грузка соответствует 100—200 кГ/мм2, что превышает давление, при котором для вязких металлов начинается пластическая де­формация. Вследствие того, что зерна не образуют сплошной режущей кромки, пластическое течение металла может происхо­дить в направлении, перпендикулярном направлению скорости резания. Удельный объем металла, оттесненного зерном по кра­ям царапины, возрастает с увеличением отрицательного перед­него угла и притупления зерна и со снижением скорости реза­ния и режима обработки. В отдельных случаях выдавленный металл достигает 80% от глубины внедрения абразивного зерна.

3. При дальнейшем увеличении глубины врезания металл на­капливается впереди режущей кромки и при этом отделяется стружка.

Так как глубина врезания непостоянна по длине, то вначале зерно скользит с большим трением по обрабатываемой поверх­ности. Длина участка проскальзывания зависит от свойств об­рабатываемого металла и радиуса скруглення вершины зерна. Затупление зерна приводит к увеличению длины проскальзыва­ния.

Н. Н. Васильев [7] получал различные виды стружки: лен­точные (сливные), скалывания, оплавленные и спекшиеся. При шлифовании пластических металлов (незакаленные стали и др.) имеют место обычно ленточные стружки с ясно заметными на них линиями сдвигов. Оплавление стружки и образование по­лых шариков диаметром 10—100 мк происходит после ее отде­ления в том случае, когда в металле содержатся малоустойчи­вые против коррозии химические элементы.

При образовании стружки в результате сжатия, сдвига и скалывания металла происходит ее усадка. На основе экспе­римента [59] получены значения для усадки стружки при шли­фовании, равные пяти. Эксперименты Ж — А. Багдасарьяна [2] показали, что с повышением скорости вращения круга и уве­личением глубины среза деформация стружки уменьшается. При скорости круга 33 м/сек стружка утолщается вследствие усадки в 1,5 раза.

Расположение абразивных зерен на поверхности круга. Ра­бочая поверхность круга состоит из отдельных зерен и не име­ет сплошной режущей кромки по образующей. Шлифование осуществляется выступающими кромками, поэтому не все абра­зивные зерна, расположенные на рабочей поверхности круга, попадают в зону резания. Часть абразивных зерен, находящих­ся в зоне резания, не участвует в резании, так как попадают на уже срезанные участки поверхности. Для определения коли­чества абразивных зерен, участвующих в процессе резания, учи­тывая вероятностный характер их расположения, пользуются закономерностями теории вероятности [22]. На этой основе ус­тановлено, что только малая часть абразивных зерен, располо­женных на рабочей поверхности круга (для средних условий 6—8%), участвует в съеме металла. Порядок этих цифр под­тверждается экспериментальными данными Г. В. Бокучава [3], Л. А. Глейзера [10] и др.

ГЕОМЕТРИЯ СРЕЗА ПРИ ШЛИФОВАНИИ И ОСОБЕННОСТИ. ОБРАЗОВАНИЯ СТРУЖКИ
0 votes, 0.00 avg. rating (0% score)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *