УЛУЧШЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

В процессе шлифования шероховатость обрабатываемой по­верхности зависит от режима обработки и правки, характеристи­ки круга, свойств обрабатываемого материала, вибраций и дру­гих причин.

Влияние режима шлифования. Влияние подач. Высота мик­ронеровностей возрастает с увеличением радиальной силы и всех, видов подач. Эта зависимость определяется степенной функцией с показателем степени 0,4—0,5. Колебания показателей степени в этой зависимости, наблюдаемые в работах некоторых отдель­ных исследователей, по-видимому, объясняются разными режи­мами правки, погрешностями измерения высоты мнкронеровно — стей и малым объемом экспериментов.

Влияние выхаживания. При выхаживании упругая система возвращается в исходное положение, при этом уменьшается на­тяг в системе, вместе с «им и глубина (Внедрения зерен в обра­батываемую поверхность. На основе общей теории рабочего цик­ла (25, 28] время выхажива­ния возрастает с увеличе­нием поверхности обработ­ки, с увеличением соотноше­ния натягов системы в на­чале и конце выхаживания, с уменьшением жесткости системы и режущей способ­ности круга и др. С увели­чением времени выхажива­ния снижается натяг систе­мы, при этом изменяются условия работы круга. Пе­реход в область работы с преобладающим притупле­нием способствует уменьше­нию неровностей. Исследо­вания выполненные в НИИТАВТОПРОМе, под твердили снижение высоты неровностей с увеличением времени выхаживания (рис. 49). Шероховатость определяется режимом шлифования в конце

цикла. При выхаживании улучшается шероховатость на 3—4 разряда, при этом высота неровностей снижается в начале бы­стрее, в дальнейшем снижение замедляется.

Влияние окружной скорости круга. С увеличением скорости круга возрастает количество зерен, участвующих в процессе шлифования, а это приводит к уменьшению глубины врезания

Рис. 50. Зависимость высоты шероховатости Ra удельного съема металла О и мощности шлифования N от: а — скорости вращения детали (м/мин); б — подачи на глубину (мм); в—продольной подачи (м/мин); г — окружной скорости круга (м/сек)

отдельных зерен, что соответствует снижению высоты неровно — стей. При экспериментах [18, 19] получена зависимость между средним арифметическим отклонением Ra и скоростью круга:

Ra = CvK-a.

Значения для показателя степени а колеблются в пределах 0,7—0,8.

При мелкозернистых кругах, например М20 и мельче, прихо­дится ограничивать скорость круга из-за появления прижогов. На рис. 50 приведены зависимости, полученные в лаборатории

фирмы «Цинциннати» по влиянию. всех видов подач и скорости круга на шероховатость, мощность и удельный съем металла при шлифовании.

Блияние характеристики шлифовального круга. Влияние зер­нистости круга. Исследования [28] показали наличие зависимости (рис. 51)

Ra = Cda3,

где значения показателей степени а колеблются в пределах 0,5—0,7. Для достижения шероховатости поверхности V 10, 11 и 12-го классов чистоты рекомендуют применять круги зернисто­стью от ЭБ40 до ЭБМ14.

Влияние твердости и структури круга. С повышением твер­дости круга снижается шероховатость. Получение лучшей по­верхности при более твердых кругах объясняется различием в выкрашивании зерен при правке. Это подтвердили Л. В. Аба — нов [1] профилографированием кругов разных твердостей после правки и Н. Н. Васильев [7] — анализом зернистости отходов по­сле правки.

К. Ватанабэ получил следующую зависимость шероховатости от характеристики круга:

где Нк — твердость круга, обозначаемая порядковым № по шкале Нортона;

Ст — структура круга (процент содержания абразивного зерна в объеме круга).

На рис. 52 показана зави­симость шероховатости от Ra: твердости круга при разной зернистости. По исследованию других авторов эта зависи­мость (рис. 53) не носит моно — 0.20 тонного характера: сначала с увеличением твердости круга 0.Ю уменьшается шероховатость, с дальнейшим увеличением твер­дости шероховатость возра­стает. Объяснение этому мож­но найти в изменении харак­тера работы круга. С увеличе­нием твердости круга возможен переход из области смешанного характера износа круга в область работы с налипанием метал­ла на поверхность зерен, что вызывает увеличение шероховато-

сти поверхности. Это подтверждается Л. Ландбергом [73] при шлифовании стали с ов =60—70 кГ/мм2 кругами твердостью М3, СТ2 и СМ2. Наилучшие результаты получены при работе кругами с твердостью СМ2, хуже — при СТ2 и самые худшие результаты — при твердости М3.

Влияние абразива и связки. По данным Н. И. Волского [8], при чистовом шлифовании меньшая шероховатость получается при шлифовании кругами из карбида кремния сравнительно с

Рис. 53. Зависимость высоты шерохо­ватостей Ra от поверхности круга — /—по данным А. А. Михайлова для иа — ружного круглого шлифования; 2 и 3—по данным А. В. Смагина для разрезания абразивными кругами

например, при вулканитовой и бакелитовой связке уменьшается шероховатость. Круги с графитовым наполнителем при тонкой правке и мелкозернистые на глифталевой связке обеспечивают получение шероховатости ll-то класса и выше, что зависит от смазочного действия графита.

Изменение шероховатости за период стойкости круга. Ухуд­шение шероховатости за период стойкости круга, по данным Н. Н. Васильева, объясняется увеличением высоты микронеров­ностей из-за неоднородности износа круга. При шлифовании с продольной подачей в начале. периода стойкости изменение высо­ты шероховатости незначительно уменьшается из-за начального притупления круга, но к /концу этого периода ухудшается. При врезном шлифовании нарастание высоты. неровностей происходит обычно на всем протяжении периода стойкости круга.

Влияние обрабатываемой детали. Влияние обрабатываемого металла. По данным Н. Н. Волского [8], шероховатость поверх­ности черных металлов возрастает с уменьшением микротвердо­сти (табл. 17) при шлифовании с одинаковыми режимами.

Для стали с мартенситовой структурой получается меньшая шероховатость, нежели при трооститовой и сорбитовой структуре. Шероховатость поверхности цветных металлов выше, чем черных.

Е. Крейбэчер получил, что с увеличением твердости об­рабатываемого металла HRC от 15 до 50 шероховатость сни­жается с 0,9 до 0,7 мк.

По данным ВНИИАШ, при шлифовании закаленной ста­ли IIIX15 высота неровностей ниже на 20—25%, чем для за­каленной стали 45. По данным

A. А. Маталина [34], с увеличе­нием процента содержания углерода в стали облегчается процесс етружкообразования и снижается сила шлифования, что связано с улучшением условий отвода сгорающей и оплав­ленной стружки, а также размягчением и пластическим деформи­рованием поверхностного слоя. Одновременно наблюдается неко­торое снижение высоты неровностей.

Влияние размеров обрабатываемой поверхности. По данным’ Е. Н. Маслова [33], влияние ‘величины диаметра детали на ше­роховатость поверхности можно выразить степенной функцией с показателем степени 0,13—0,15, причем с увеличением диамет­ра закаленной детали шероховатость поверхности уменьшается. Испытывались детали диаметром 37, 72 и 127 мм. В зоне малых диаметров преобладает влияние жесткости детали. Шерохова­тость неодинакова по длине образующей шлифуемой поверхно­сти, в середине шероховатость менее, по краям — больше.

Влияние режима и средств правки круга. Л. И. Залкинд »

B. Д. Сильвестров показали, что с уменьшением подачи на один — оборот круга при правке алмазом снижается шероховатость. Это находит подтверждение также в зарубежных исследованиях. В. Д. Сильвестровым установлена зависимость шероховатости от продольной подачи при правке алмазозаменителем на 1 оборот круга. В зоне обычной правки круга эта зависимость имеет. ли­нейный характер

Ra = 0,4 — f 0,00025so (мк).

В зоне тонкой правки круга эта зависимость имеет гиперболи­ческий характер

Ra = 0,445—————— (.шс).

s„ — 0,22

В зависимости от требований к шероховатости применяются продольные подачи (мм/об) при правке алмазом (табл. 18).

Таблица 18 Класс чистоты поверх­ности по ГОСТу 2789—59 Продольная подача при правке в мм/об сталь закаленная сталь незакаленная 7 0,16—0,30 8 7 0,10—0,15 9 8 0,06—0,09 10 9 0 03—0,05 11 — 0,016—0,025

При тонкой правке нельзя допускать применения затуп­ленного алмазного инструмента, так как абразивные зерна вдавливаются в круг и во время шлифования могут попасть на обрабатываемую поверхность. Такой круг становится склонным к засаливанию. Поэтому при правке следует чаще поворачивать алмазную державку, обеспечивая при этом подвод к кругу ост­рых кромок алмаза. По этой же причине державку алмаза на­

Установлено влияние на шероховатость вида алмазного инст­румента для правки. При переходе от единичных алмазов к ал­

мазным пластинкам наряду е возможностью увеличения про­дольной подачи при правке обеспечивается снижение класса чистоты поверхности на 2—3 разряда.

Влияние состояния станка и вибраций. На шероховатость по­верхности влияет состояние станка. Продольная шереховатость за период стойкости увеличивается в несколько раз, что объясня­ется вибрациями. Паличне вибраций приводит к неравномерному износу круга по его периферии. При высоких требованиях к ше­

роховатости обрабатываемой поверхности необходимо ограничи­вать вибрации в станках. По данным ЭНИМСа 154], амплитуда колебаний между шлифовальной бабкой и столом на холостом ходу не должна превышать 0,2—0,5 мк.

Следы вибраций на шлифованной поверхности часто оцени­вают визуально. Видимость волнистости объясняется отража­тельным эффектом при соответствующем освещении. Чем мень­ше шаг волны, тем лучше видимость, так как увеличивается угол отражения. При малом шаге волнистость высотой 0,2— 0,3 мк различают невооруженным глазом. При достаточно боль­шом шаге волнистость высотой 0,5—1 мк уже не различается глазом.