Силы резания при шлифовании

Силы резания при шлифовании являются результатом взаимодей­ствия поверхности инструмента с обрабатываемой деталью. При шлифовании различают составляющие силы резания. Эта тангенци­альная Pz, нормальная или радиальная Р и осевая или подачи Рх. Наибольшей по величине является Р, отжимающая шлифовальный круг от детали. Большое значение Р по сравнению с Рг объясняется тем, что внедрение зерен круга в обрабатываемый металл затруд­нено их неправильной геометрической формой и округленными вершинами. Величина Ру при шлифовании холодного металла де­тали равна Р = (1 …3)7%. Это соотношение тем больше, чем боль­ше поперечная подача и окружная скорость вращения детали.

Установлено (рис. 4.38), что введение в зону шлифования на­плавленного металла теплоты сварочной дуги способствует сниже­нию сил резания при шлифовании мягкими кругами Рг в 1,8…2,6, а Ру в 2,8…3,5 раза по сравнению с аналогичными параметрами при шлифовании наплавленного металла в холодном состоянии. С уве­личением продольной подачи шлифовального круга в диапазоне Sfc — 2,5…5 мм/об детали, регламентируемом режимами наплавки, и глубины шлифования і увеличиваются составляющие Р. и Р. При шлифовании наплавленного металла в холодном состоянии мягки­ми и среднемягкими кругами Р в 1,8…2,3 раза больше Р_, а при шли­фовании его в горячем состоянии — в 1,4…1,8 раза. Силы резания при шлифовании мягкими кругами горячего наплавленного метал­ла в зависимости от / и можно определить по формулам:

Рт =(181,75f-12)exp[(0,2-0,17/)S ],

н К

Р, Н 800

Подпись:Подпись:Силы резания при шлифовании700 600 500 400

300 200 100

Рис. 4.38. Зависимость радиальной Р и тангенциальной Pw составляющих
силы резания от глубины шлифования t наплавленного металла мягкими

{а) и среднемягкими кругами (б):

1 — шлифование холодного наплавленного металла; 2 — шлифование горячего

наплавленного металла

Р = (15,45/ + 93,45) ехр[(0,46/- 0,073)5 ]. у к

При шлифовании наплавленного металла в горячем состоянии по сравнению со шлифованием в холодном состоянии для всех ма­рок мягких кругов удельная производительность процесса шлифо­вания и объем снятого металла в единицу времени увеличиваются, а удельный весовой износ круга уменьшается. Шероховатость поверх­ности вдоль оси шлифованной детали составляет Rr — 8…10 мкм. Шлифовочные трещины в наплавленном металле, которые образу­ются при шлифовании в холодном состоянии, отсутствуют.

Качество поверхности детали, наплавленной
с одновременным фрезерованием и шлифованием

Шлифование обработанного фрезой горячего наплавленного ме­талла производили мягкими кругами как в процессе его нанесения, так и после выключения сварочной дуги и отвода фрезы.

Наплавку осуществляли пружинной проволокой второго класса под легированным флюсом на оптимальных режимах. Высота слоя метал­ла, наплавленного без механической обработки, равнялась 1,5 мм. По-

верхностная твердость наплавленного металла HRC 58…62. Перед шли­фованием деталь фрезеровали торцовой фрезой. При скорости фрезе­рования V — 220 м/мин шероховатость поверхности вдоль оси детали Rz = 10…25 мкм. На поверхности детали имеются гребни выступов из — за холостого хода фрезы. У самой поверхности наплавленный металл имеет структуру мелкоигольчатого мартенсита. Микротвердость Я на­плавленного и обработанного фрезой металла у поверхности 5,6…8,1, через 0,10 мм от поверхности 3,6…4,3, а еще через 0,10 мм 3,1…3,3.

После обработки фрезой высота наплавленного слоя равнялась 1,0 мм. Шлифование обработанной фрезой поверхности произво­дили кругами 24А25ПМ37К5 со скоростью Fp = 25 м/с, t = 0,4 мм, 5К — 5ф = 3,5 мм/об детали. Температура наплавленного металла в зоне шлифования 600…950 °С.

А. Шлифование начинали после выключения сварочной дуги и от­вода фрезы. Следы, оставленные фрезой, после шлифования неостыв­шего металла устраняются. На поверхности детали, наплавленной с одновременным фрезерованием и шлифованием новым кругом, вид­ны поперечные полоски, расположенные по винтовой линии, на рас­стоянии друг от друга, равном величине продольной подачи круга. На поверхности имеются продольные риски. Шероховатость поверх­ности Rz = 8… 10 мкм, Ra = 1,8 мкм. У поверхности наплавленный металл имеет структуру мелкоигольчатого мартенсита с остаточ­ным аустенитом. Далее, по глубине, — структура сорбита с ферри­том. В местах наложения валиков друг на друга структура также мел­коигольчатого мартенсита с остаточным аустенитом. Микротвер­дость Я наплавленного металла у поверхности детали 5,6…8,2.

Характер профиля, величина шероховатости Rr = 8… 10 мкм, Ra= 1,6 мкм и структура металла детали, наплавленной и шлифован­ной кругом, проработавшим 60 мин, не изменились. Микротвердость Я у поверхности наплавленного и шлифованного слоя 7,1…8,2. Мик­ротрещин и прижогов в поверхностном слое нет. На тех же режимах тот же шлифовальный круг без правок проработал 210 мин. В процессе шлифования зерна абразивного инструмента изнашиваются, и он зна­чительно теряет режущую способность. На уменьшение режущей спо­собности круга, наряду с износом зерна, влияет также заполнение про­странства между зернами отходами шлифования (спекшаяся металли­ческая пыль, продукты износа зерен и связки). В результате обработки таким кругом на поверхности имеются поперечные, расположенные по винтовой линии следы от продольной подачи круга и продольные рис­ки. На поверхности имеются следы вершин выступов (темные пятна). Шероховатость поверхности вдоль оси детали составляет RT — 9 мкм, Ra = !>8 мкм. Микроструктура наплавленного металла не изменилась, она такая же, как и при шлифовании новым кругом. У самого поверх­ностного слоя — мелкоигольчатый мартенсит с остаточным аустени­том, далее — игольчатый сорбит с ферритом. Микротвердость Н по глубине у поверхностного слоя 5,6…6,7.

Б. Шлифование наплавленного металла в процессе его нанесения на деталь. Процесс шлифования кругом 24А25ПМ37К5 наплавлен­ного металла производили следующим образом. Торец шлифоваль­ного круга находился на расстоянии 20 мм от электродной проволо­ки наплавочного автомата, что давало возможность затвердевшей шлаковой корке и флюсу, минуя шлифовальный круг, стекать вниз и не попадать в зону шлифования. Режим шлифования: V = 25 м/с; t = 0,4 мм; SK = Su = 3,5 мм/об детали. Металл одновременно на­плавляли, фрезеровали и шлифовали.

На поверхности обработанной детали имеются риски от шлифоваль­ного круга. Поверхность имеет темный цвет с синевой. Шероховатость поверхности R<r = 15… 16 мкм, Ra = 3,2 мкм. Увеличение ІС, в отличие от шлифования в момент выключения сварочной дуги и фрезы, объяс­няется наличием вибраций детали от ударов зубьев фрезы. Микротвер­дость и структура наплавленного металла такие же, как и при шлифо­вании наплавленного металла после выключения сварочной дуги.

В. Шлифование наплавленного металла в холодном состоянии детали (+20 °Q осуществляли кругами той же марки и на тех же режимах, что и при шлифовании горячего наплавленного металла. У деталей, шлифован­ных новым кругом, на поверхности имеются глубокие риски от зерен шли­фовального круга, шероховатость Rr = 8,0 мкм. Структура металла у по­верхности — мелкоигольчатый мартенсит. Далее, по глубине наплавлен­ного металла, — мелкоигольчатый мартенсит с остаточным аустенитом. В средней части наплавленного слоя —- игольчатый сорбит с ферритом. В местах наложения валиков друг на друга структура такая же, как в средней части валика. Микротвердость Ну поверхности наплавки 5,2—5,6 далее, через 0,10 мм, 4,4…4,7, еще через 0,10 мм 4,2… 4,6.

После работы шлифовального круга без правки более 80 мин на поверхности детали видны поперечные полосы, расстояние между которыми равно величине продольной подачи круга, продольные выступы и темные пятна (полоски) от прижогов (глубина резания 0,4 мм). Это в результате механической обработки засалившимся кру­гом. На поверхности детали видны глубокие борозды от зерен шлифо­вального круга. Шероховатость обработанной поверхности Rz = 14 мкм, Ra = 2,8 мкм. У поверхности структура мелкоигольчатого мартенсита, в средней части наплавленного слоя — игольчатый сорбит, переходящий в сорбитообразный перлит и феррит. Микротвердость Н у самого по­верхностного слоя 9,6…10,1, наблюдается наклеп на небольшую глуби­ну. Через 0,1 мм в глубину слоя микротвердостъ Я = 3,6…3,8.

Таким образом, более высокий класс шероховатости поверхнос­ти детали и большая стойкость шлифовального круга наблюдаются при обработке горячего наплавленного металла после прекращения горения сварочной дуги и отвода фрезы. Это объясняется уменьше­нием вибрации детали от фрезы и сварочной дуги.

Updated: 24.03.2016 — 11:54