СИЛЫ И МОЩНОСТЬ ШЛИФОВАНИЯ Шлифование металлов

Факторы, влияющие на силы и мощность. Особенностями іфоцесса шлифования являются высокие скорости деформации, малые толщины среза и отрицательные передние углы на режу­щих кромках, что оказывает влияние на величину сил при шли­фовании. Исследования силовых зависимостей при шлифовании выявили влияние следующих факторов.

Подачи Vd, se и t. Большинство исследователей получили равное или близкое (с учетом рассеяния опытных точек) влия­ние всех подач на силу и мощность шлифования. Р2 и Ne воз­растают с увеличением Vd, se я t, показатель степени равен ь функциональной зависимости 0,6—0,7. При глубинном шлифо­вании (по данным ВНИИАШ) силы Ру и Р2 снижаются в 1,95— 2,12 раза, а сила Рх увеличивается. Эксперименты показали, что при шлифовании с продольной и радиальной подачами при одинаковом съеме металла в единицу времени тангенциальная сила, примерно, одинакова. Соотношение между радиальной и тангенциальной силами шлифования при работе с продольной подачей выше, чем при врезном шлифовании.

Исследования Е. Н. Коновалова и В. Н. Чагина показали, что при вибрационном шлифовании силы резания снижаются по сравнению с обычным шлифованием; снижается также соотно-

Ру

шение — .

Р 2

Скорость вращения круга vK. С увеличением скорости круга тангенциальная сила снижается:

Рг = Cpv7a.

Значения для показателя степени а у отдельных исследова­телей колеблются в пределах 0,5—1,0.

Диаметр обрабатываемой поверхности d. Большинство иссле­дователей показало, что с увеличением й возрастает NP (при по­стоянном режиме обработки):

Ar(=C#.

Значения для показателя степени р у отдельных исследова­телей колеблются в пределах 0,25—0,50.

Обрабатываемый металл. Твердость обрабатываемого метал­ла для мало — и среднелегированных сталей незначительно влияет

/на мощность шлифования, даже при изменении твердости в ши­роком пределе HRC 18—65. По данным Э. Салье [89], тангенци­альная составляющая силы шлифования для стали 45 закален­ной меньше, чем для стали 45 незакаленной. Главная причина колебаний значений силы и мощности заключается в различии структуры закаленной и незакаленной стали. Частично это мо — жеть быть объяснено тем, что закаленные стали обычно шлифуют мягкими кругами, а незакаленные более твердыми. Кроме того, при обработке незакаленной стали выдавливается больше ме­талла по сторонам риски и затем удаляется последующими аб­разивными зернами.

По данным Н. И. Волского, с увеличением процента содержа­ния С в стали и, как следствие этого, с повышением интенсив­ности окисления и оплавления стружки в зоне резания мощ­ность шлифования снижается.

Сталь…. У12 У10 У8 У6 У4

Ne в кет. . . 2,7 2,84 2,92 3,27 3,42

Высота круга. С увеличением высоты круга при постоянном удельном съеме металла (на 1 мм) мощность возрастает, пока­затель степени в функциональной зависимости равен 0,9—1,0.

Подпись:Материал абразивного зерна. Мощность при работе кругом из карбида кремния выше, чем при электро корундовом круге. .Мощность при работе кругом из электрокорунда белого ниже, чем кругом из электрокорунда, но одновременно возрастает Р,,. Результаты X. Круга, Е. Р. Маршала и М. С. Шоу частично мож­но объяснить тем, что исследова­ния были выполнены при обработ­ке стали, которая хуже обрабаты­вается кругом из карбида крем­ния, чем из электрокорунда.

Размер зерна. По данным большинства исследователей при одной и той же твердости круга сила шлифования больше для крупнозернистых кругов. Сниже­ние мощности резания при рабо­те мелкозернистыми кругами можно объяснить уменьшением радиуса скруглення при верши­нах абразивных зерен с умень­шением их размера.

Твердость круга. С повыше­нием твердости круга мощность шлифования возрастает (рис. 20 и 21).

Материал связки и структура

Подпись: Рис. 21. Зависимость удельной тангенциальной силы от твердости image34

круга. Исследование ВНИИАШ показало, что мощность шлифо­вания наименьшая при шлифовании кругами на связке К1, боль­ше— на связке К51, еще больше на связке К8. При переходе от керамической связки на бакелитовую мощность шлифования возрастает. Исследование К. Ватанабэ показало, что сила шли­фования при постоянной твердости круга почти не зависит от структуры круга.

круга:

с—при разной зернистости <10. 40, 25, 63) и работе с рабочей жидкостью;
б — то же при работе без рабочей жидкости

Режимы и средства правки. Исследование Н. Такэнака пока­зало, что: а) с увеличением при правке продольной подачи на оборот круга сила шлифования уменьшается; б) имеется крити­ческая скорость продольной подачи при правке, с превышением которой сила шлифования мало изменяется; в) критическая ско­рость продольной подачи s0 при правке возрастает с увеличением размеров зерна — d3 и твердости круга. При одинаковой зерни­стости и твердости круга критическая подача при правке при Э выше, чем при ЭБ; г) характеристикой удельной скорости про­дольной подачи при правке следует считать отношение~т~’ Для круга ЭБ40К критической удельной продольной подачей при правке является ~~ > 0,07, для круга Э40К >0,3.

На рис. 22 показана зависимость между тангенциальной си­лой и подачей на глубину при разных режимах правки. При малой продольной подаче (кривые / и 2) и малой глубине вре­зания при правке (кривая 5) сила шлифования быстро нара­стает.

Зависимость радиальной силы от влияющих факторов. Ради­альная составляющая силы шлифования Ру возрастает с увели­чением подач: показатель степени находится в пределах 0,6— 0,8. По мере затупления круга увеличивается соотношение меж­ду радиальной и тангенциальной силами шлифования %. Значе-

ниє для х У отдельных исследователей колеблется в предела*

1,6—3.

По данным М. О. Бабчинидера, это соотношение возрастает с увеличением подачи на глубину:

для стали 45 незакаленной……………………….. у = 3,56/°‘15

СИЛЫ И МОЩНОСТЬ ШЛИФОВАНИЯ

для стали ШХ15 закаленной…………………….. у = 6,15Г0,26

Подпись: Рис. 22. Зависимость тангенциальной силы шлифования (кГс) от подачи на глубину t мм при разных режимах правки (по К- Сато). Условия шлифования: круг ЭБ40СМ1, vK =14 м/сек; «=0,9 м/мин; правка алмазным инструментом; /—0,01X35 мм/мин; 2—0,01X45 мм/мин; 3—0,01X90 мм/мин; 4—0,01X360 мм!мин: 5 — при правке круга шарошкой

а также с увеличением твердости круга; так, например, при М3 Х=2,4, при СТ2 х=4,6.

По данным К. С. Митревича, с уменьшением номера зерни­стости (в диапазоне с № 40 до № 16) соотношение % возрастает.

Изменение мощности шлифования за период стойкости круга. За период стойкости круга состояние рабочей поверхности кру­га изменяется: вершины абразивных зерен притупляются и скругляются, расстояния между режущими абразивными зер­нами увеличиваются, происходит засаливание рабочей поверх­ности круга. Часть исследователей отмечают небольшое увели­чение мощности шлифования за период стойкости крута, но это неодинаково для кругов разных характеристик. Частично это объясняется тем, что с уменьшением размеров зерен и по­вышением твердости круга он быстрее засаливается, вследствие чего может возрасти сила шлифования за период стойкости кру­га. При исследованиях круглого шлифования с радиальной по­дачей, выполненных в МАМИ и НИИТАвтопроме, было установ­

лено постоянство и в отдельных случаях даже небольшое сниже­ние мощности шлифования за период стойкости круга. При исследовании X. Опитца [83] было получено, что при шлифова­нии с продольной подачей тангенциальная сила за период стой­кости сперва несколько увеличивается, затем уменьшается, далее имеет второй максимум. При шлифовании с радиальной подачей тангенциальная сила шлифования к концу периода стойкости снижается, что объясняется увеличением амплитуды колебаний. Кроме того, при затуплении происходит скругление режущих кромок абразивных зерен, при этом они будут скользить по об­рабатываемой поверхности. Большинство исследователей отме­чает увеличение радиальной составляющей силы шлифования за. период стойкости.

Измерение сил шлифования. Для измерения сил шлифования* находят широкое применение тензометрические центры. При этом устройстве силы шлифования определяют по упругим де­формациям центров станка, которые одновременно служат для установки шлифуемой детали (рис. 23). Тензометрический

image36

Рис. 23. Устройство тензометрического центра:

/—центр; 2—твердосплавная вставка; 3—проволочные датчики; 4—защитный кожух; 5—гайка

центр отличается от обычного центра наличием ослабленного сечения, обладающего податливостью в определенном направ­лении. На срезанных площадках размещают и закрепляют про­волочные датчики омического сопротивления, которые под дей­ствием изгибающих деформаций центра меняют свое активное сопротивление. Для устранения температурных влияний при­меняется дополнительный, компенсационный датчик, который имеет те же параметры, что и активный. Компенсационный дат­чик устанавливают в той же температурной зоне, что и актив­ный, но прикрепляют в месте, не подвергающемся воздействию изгибающих деформаций. Проводники, соединяющие датчики с измерительной аппаратурой, проложены в канале по оси цент­ра. На рис. 24 показана измерительная схема с тензометриче­ским центром. На каждом из центров на противоположно рас­положенных парах лысок закрепляют попарно проволочные датчики для измерения тангенциальной силы и перпендикуляр­но им — другая пара проволочных датчиков для измерения радиальной силы. При шлифовании с продольной подачей одно­временно с перемещением круга вдоль оси детали меняется расстояние от центров до точки приложения силы резания, а

image37

Рис. 24. Схема измерения тензометрическими центрами:

/—тензометрические центры с проволочными датчиками; 2~обрабатывае­мая деталь; 3—измерительные электрические мосты; 4~указывающий при­бор; 5—записывающий прибор

■следовательно, меняется сила воздействия на каждый центр. Однако сумма сил, измеренная одновременно на переднем и заднем центрах, равная тангенциальной составляющей обшей силы шлифования, остается неизменной. Одновременное измере­ние сил резания обоими центрами дает правильное представле­ние о суммарных составляющих сил резания независимо от мгновенного положения круга при работе с продольной по­дачей.

Измерение радиальной силы шлифования. В ЭНИМСе ради­альная сила измерялась по величине упругих деформаций цент­ров, несущих шлифуемый образец. При этом был применен ди­намометрический центр с индуктивными датчиками. Шлифуемый образец устанавливается в центре. Под действием силы центра прогибаются и изменяется зазор между якорем и сердечниками индуктивных датчиков. Изменение этого зазора вызывает в ка­тушках датчиков изменение индуктируемого тока, которое реги­стрируется приборами и служит мерой силы Ру.

Измерение крутящего момента. В ЭНИМСе1 для измерения сил был применен крутильный динамометр. Схема действия при­бора (рис. 25) заключается в том, что на (поводковой планшай­бе 1 установлены индуктивные датчики 2. Вращение передается шлифуемому образцу 3 через хомутик 4 пальцем 5. Под дейст­вием крутящего момента от силы Pz поводковый палец 5 изги-

‘ «Станки и инс трумент», 1954, ЛЬ 3.

бается в упругой части 7 и зазор между якорем 6 и сердечни­ками датчиков 2 изменяется, что вызывает в катушках датчиков изменение индуктируемого тока, который регистрируется прибо­ром и служит мерой составляющей Pz.

Работа резания при шлифовании.

Подпись:Тангенциальную силу шлифования Рг можно представлять как сумму сил, необходимых на преодоление трения между обрабатываемой по­верхностью и абразивным инстру­ментом р, • Р, и на отделение струж­ки Та — Исследование Э. Сато, Кобая — си и др. показали, что: а) сила на преодоление внешнего трения сос­тавляет 50—75% от тангенциальной силы; б) сила на отделение стружки от тангенциальной силы составляет для закаленной стали 30—50%, для закаленной стали 25—35%; в) коэф­фициент трения р при шлифовании закаленной стали кругом из электро­корунда составляет ~ 0,2, а для не­закаленной стали ~ 0,55.

Вышеприведенными данными можно объяснить то, что тангенци­альная сила шлифования незакален­ной стали часто равна, или иногда превышает силу шлифования зака­ленной стали.

Ниже в табл. 13 дан удельный расход мощности.

Таблица 13

Удельный расход"мощности на съем 1000 мм8 /мин (по литературным данным)

1

Вид шлифования

Удельный расход мощно­сти при интенсивности съема 1000 мм*/мин в кет

Источник

Круглое шлифование с продольной подачей

0,79—1,23

г. Шлезингер (1907 г.)

То же

0,465

Гаррисон (фирма «Цин­циннати», 1930 г.)

Круглое шлифование с продольной подачей

0,8 для чистового шлифо­вания; 0,2 для черно­вого шлифования

Мак, Ки, Мур, Бостон (1950 г.)

Продолжение табл. 13

Вид шлифования

Удельный расход мощно — сти при интенсивности съема 1000 мм*/мин в кет

Источник

Круглое шлифование с продольной подачей

0,6

Э. Келлнер (1949 г.)

Круглое шлифование с радиальной подачей

0,41—0,82

Валли («Станки и инст­румент», № 12, 1957 г.)

При обработке инстру­ментальной стали

0,34—1,0

Л. П. Тарасов

Круглое шлифование с радиальной подачей

0,60

Н. П. Лебединский

Бесцентровое шлифова­ние с продольной пода­чей широкими кругами

0,66—1,61

С. М. Кедров (ЭНИМС)

При ленточном шлифова­нии

0,41—0,49

Наружное шлифование Плоское шлифование

0,445—0,64 0,45 —0,64

Лаборатория «Нортон»

Круглое наружное шли­фование

0,48 —0,67

Г. Палицш [84]

То ‘же

0,44 —1,1

Нецкарж (1960 г.)

» (максимальное зна­чение)

1,05

Е. Р. Маршал, М. С. Шоу

СИЛЫ И МОЩНОСТЬ ШЛИФОВАНИЯ
0 votes, 0.00 avg. rating (0% score)

Добавить комментарий

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