Охлаждение

Значительное количество теплоты, выделяемой при внутреннем шлифовании в связи с большой поверх­ностью контакта между кругом и обрабатываемой деталью, требует его отвода и снижения температуры в зоне шлифования.

Основным средством решения данной задачи яв­ляется введение в зону шлифования СОЖ.

Основным назначением СОЖ являются отвод об­разующейся теплоты из зоны шлифования, удаление из зоны резания отходов шлифования, предохранение абразивных зерен от налипания металла, предотвра­щение образования прижогов и трещин на обрабаты­ваемой поверхности, снижение изнашивания шлифо­вального круга.

В соответствии с современными требованиями СОЖ должны обладать не только высокими техноло­гическими, но также необходимыми сопутствующими свойствами, такими как легкость приготовления, ста­бильность, отсутствие корродирующего действия на обрабатываемые детали и оборудование, отсутствие растворяющего действия на краску станка и разъеда­ющего действия на обмотку электрооборудования, удовлетворительные санитарно-гигиенические свой­ства и отсутствие токсичности.

Эффективное использование свойств СОЖ возмож­но только при условии рациональной организации всех этапов их эксплуатации: транспортирования и хранения, приготовления и регенерации, способа вво­да в зону обработки, обеспечения стабильного со­става СОЖ.

По характеру воздействия на процесс шлифования различают три группы СОЖ: охлаждающие, хими­чески активные и поверхностно активные. Наибольшей охлаждающей способностью обладают среды, имею­щие высокую теплопроводность, теплоемкость, скры­тую теплоту парообразования, большую плотность и небольшую вязкость. Химическая активность среды определяется способностью ее молекул образовывать на контактных поверхностях химические соединения.

Практика показывает, что в процессе приготовле­ния и эксплуатации СОЖ может оказать то или иное неблагоприятное воздействие на работающих. При этом степень и характер данного воздействия опре­деляются как активностью химических веществ, вхо­дящих в состав СОЖ, так и рядом технологических условий: способом подачи СОЖ в зону резания, ре­жимами резания, совокупностью особенностей осуще­ствления процесса обработки и оснащенностью ста­ночного парка защитными устройствами. В определен­ных случаях возможно влияние на токсичность СОЖ условий окружающей среды (температуры, влажности

воздуха и т. п.). Каждый из перечисленных факторов может играть определенную роль в формировании условий труда станочника. Однако наибольшего вни­мания с точки зрения гигиены труда заслуживают вопросы, связанные с культурой самого труда, хими­ческим составом жидкостей, точным выполнением инструкций по способам приготовления и хранения рабочих СОЖ, оснащенности станков средствами за­щиты. Решение вышеуказанных вопросов позволяет значительно снизить, а в ряде случаев и полностью устранить вредное воздействие СОЖ [5].

При внутреннем шлифовании можно применять следующие охлаждающие и СОЖ: раствор кальци­нированной соды в воде, водные растворы эмульсии, водные растворы с добавкой поверхностно-активных веществ, твердые смазки.

Если единственным требованием при шлифовании сталей различных марок, чугуна и бронзы является интенсивное охлаждение, то применяют растворы кальцинированной соды и нитрита натрия. Количество соды не должно превышать 1 — 1,5%, так как введе­ние в раствор большего количества увеличивает воз­можность коррозии обрабатываемых деталей и станка вследствие значительного осаждения сухой соды на металле после высыхания раствора. Концентрирован­ные растворы соды могут вызвать раздражение кожи рук рабочего.

В качестве СОЖ особенно на операциях оконча­тельного шлифования успешно применяют 1 %-ный водный раствор триэтаноламина с добавкой 0,3 % нитрита натрия. Возможна еще добавка 0,25 % гли­церина. Триэтаноламин является активной и антикор­розионной добавкой и при высыхании раствора остав­ляет масляную прозрачную пленку на обрабатывае­мой детали и на станке. При малых концентрациях его антикоррозионные свойства недостаточны. Добавка нитрита натрия их усиливает. В сравнении с содовым раствором этот раствор улучшает также качество по­верхности.

Наиболее эффективной в качестве поверхностно­активного вещества в составе СОЖ является добавка олеиновой кислоты в состоянии технической поставки при концентрации в охлаждающей жидкости в преде­лах 0,2—1,0 %. При шлифовании легированных сталей олеиновая кислота в указанном количестве снижает шероховатость обрабатываемой поверхности, повы-

шает стойкость шлифовального круга, снижает расхо­дуемую на шлифование мощность, уменьшает возмож­ность появления прижогов. Такое влияние поверхност­но-активного вещества объясняется тем, что в зоне шлифования пластические и сдвиговые деформации совершаются при значительно меньших усилиях. Во многих случаях в масляную эмульсию добавляют кальцинированную соду (до 1 %), тринатрий фосфата и нитрита натрия. При тяжелых условиях работы применяют индустриальное масло № 20 (веретенное № 3), активированное осерненным маслосульфофре — золом.

Шлифование деталей из алюминия и его сплавов производят с применением легких минеральных масел или 1,5 %-ной эмульсии. Смеси из керосина и масла нельзя применять, так как они огнеопасны и под влия­нием высокой температуры разлагаются, выделяя газы, вредные для здоровья.

Рекомендуемые составы СОЖ приведены в табл. 2.7. Расход жидкости при внутреннем шлифова­нии составляет 5 л/мин на каждые 10 мм высоты круга.

При шлифовании подшипниковых сталей рекомен­дуют использовать СОЖ ИХП-45Э, которая является высококонцентрированной эмульсией, приготовленной из эмульсола ИХП-45Э, содержащего следующие химические вещества: натриевую соль сульфирован­ного масла, хлорированный парафин, антикоррозион­ные добавки, поверхностно-активные вещества, бак­терицидные добавки. Эмульсии приготовляют путем растворения тщательно перемешанного эмульсола в воде при обычной температуре 20—25 °С. Эмульсию доводят до готовности перемешиванием в течение 20—30 мин до образования однородного состава жид­кости молочного цвета. Данная СОЖ является высо­коэффективной при шлифовании деталей подшипни­ков из стали ШХ-15. Применение СОЖ ИХП-45Э на операции шлифования посадочного отверстия кольца 7804-02 позволяет увеличить производительность на 25%, а при шлифовании колец 92705-02 — на 40—50 %.

Результаты испытаний СОЖ ИХП-45Э при однов­ременном шлифовании роликовой дорожки и бортов кольца подшипника показали большие возможности:

1) исключить прижоги на шлифованной поверхности;

2) улучшить параметры шероховатости поверхности;

3) повысить стойкость круга на 25—30 %; 4)’ улуч­шить санитарно-гигиенические условия труда.

После использования охлаждающая жидкость вме­сте с отходами (металлическая стружка и частица аб­разива со связкой) попадает в бак с отстойными отде­лениями, где осаждаются отходы, а жидкость прохо­дит через фильтр и насосом ее снова подают в зону резания.

В настоящее время находят применение методы фильтрации СОЖ с помощью специальных аппаратов и установок, описывае­мых ниже.

Магнитный сепара­тор (рис. 2.4) предна­значен для очистки жидкости с помощью постоянных магнитов, встроенных в барабан 5. Между барабаном и чугунным корпусом 1 предусмотрен зазор, че­рез который направля­ют поток отработанной СОЖ — Жидкость про­текая по зазору в направлении, обратном вращению барабана, омывает часть его поверхности. Находя­щиеся в ней металлические частицы притягиваются магнитами, образуя своеобразные металлические щетки, которые одновременно служат фильтрами, за­держивающими находящиеся в жидкости частицы аб­разива и связки. Валик б, прижатый к барабану сепа­ратора пружинами, удаляет из шлама жидкость. Шлам с барабана 5 непрерывно снимают скребком 4 и, двигаясь по желобу 3, шлам попадает в специаль­ную емкость. Отверстие 7 служит для залива загряз­ненной СОЖ, а через отверстие 2 очищенная жид­кость поступает в отстойный бак.

Однако применение магнитного сепаратора имеет известные ограничения. Основной его недостаток за­ключается в том, что удаляют из СОЖ в основном намагничивающиеся частицы металла.

Гидроциклон (рис. 2.5) является дешевым и про­изводительным устройством для очистки СОЖ (рис. 2.5). СОЖ поступает в цилиндрическую часть корпуса тангенциально, получая вращательное движе­ние. В результате этого возникают значительные

центробежные силы, под действием которых тяжелые частицы отбрасываются к стенкам конической части корпуса и движутся к выходному отверстию 1 вместе с некоторой частью жидкости (3—5 % )• Выход основ­ного объема СОЖ осуществляется через верхнее отверстие 2. Гидроциклоны задерживают 70—90 % примесей в виде частиц размером свыше 10 мкм. Пре­имуществом гидроциклона является возможность очи­стки СОЖ от металлических и неметаллических

частиц, а также непрерывное удаление шлама, компактность и простота конструкции, высо­кая производительность и на­дежность.

В последнее время все ча­ще используют гидроциклоны больших размеров (диаметром до 250 мм), которые применя­ют для очистки масляных СОЖ. Последние подогревают до температуры 70—80 °С для снижения вязкости, а для по­вышения качества очистки гид­роциклоны оснащают электро­магнитами.

Для повышения эффекта охлаждения необходимо ис­пользовать современные спосо­бы подачи СОЖ.

С труйно-напорный способ подачи СОЖ состоит в том, что СОЖ подают под давлением на рабочую поверх­ность шлифовального круга вне зоны резания. Струи СОЖ, обладающие большой кинетической энер­гией, пробивают воздушный поток, окружающий по­верхность шлифовального круга, очищая ее от частиц металла и отходов шлифования. На рабочей поверх­ности круга образуются смазочные пленки, что спо­собствует уменьшению засаливания круга.

Устройство для подачи СОЖ струйно-напорным способом при внутреннем шлифовании представлено на рис. 2.6. Смонтированное на шпинделе 5 устрой­ство перемещают вдоль оси детали /, закрепленной в патроне. Хомутик 6 жестко закреплен на шпинделе, в прорези которого установлен кронштейн 3 со штуце­ром 4, через который СОЖ подводят к соплу 2.

Давление СОЖ выбирают в зависимости от обра­батываемого материала. Для мало — и среднеуглероди­стых сталей оно составляет 25-105 Па, а для легиро­ванных сталей — 30-105 Па и более.

Замена обычного способа подачи СОЖ струйно — напорным обеспечивает наряду с уменьшением шеро­ховатости обработанной поверхности возможность

Рис. 2.6. Устройство подачи СОЖ струйно-напорным способом

значительного повышения производительности внут­реннего шлифования при сохранении заданного ка­чества детали.

Принципиальная схема охлаждения зоны шлифо­вания станка модели ЗК.227В представлена на рис. 2.7. Устройство обеспечивает подачу охлаждающей жид­кости в зону шлифования отверстия и торца изделия, а также автоматическое включение и выключение по­дачи охлаждающей жидкости и очистку ее от шлама. Бак 12 заполняют СОЖ — При пуске гидронасоса 9 одновременно включают электродвигатель магнитного сепаратора 11. Жидкость от гидронасоса 9 подается по трубопроводам 10 и 2 через кран 1 и распылитель 5 в зону шлифования торна заготовки. При подходе круга к зоне шлифования отверстия автоматически включается подача жидкости по трубопроводу 10

через клапан 7 и трубопроводу 6 через кран 4 и рас­пылитель 3 в зону шлифования отверстия. При отводе стола в нерабочее положение подвод жидкости авто­матически прекращается мембранным клапаном 7, приводимым в действие давлением масла по гидро­приводу 8. Расход жидкости регулируют краном 4.

Жидкость из зоны шлифования поступает в маг­нитный сепаратор, где очищается от шлама и возвра­щается в бак 12. Шлам из магнитного сепаратора сбрасывают в специальный бачок.