Абразивный инструмент применяемый для высокопроизводительных методов шлифования.

Для скоростного шлифования используют абразивные, алмазные и эльборовые круги.

Для скоростного шлифования применяют абразивные круги, прочность которых существенно выше прочности инструментов, предназначенных для шлифования деталей с обычными (до 35 м/с) скоростями круга. Повышение прочности кругов достигается как соответствующим изменением их характеристики, так и изменением геометрической формы.

Отечественная абразивная промышленность выпускает электрокорундовые круги на керамической связке диаметром от 35 мм до 700 мм для работы со скоростями до 60 м/с. Имеются круги, работающие со скоростями до 80 м/с. Весьма перспективными являются шлифовальные круги, изготовленные из циркониевого и титанистого электрокорундов, а также из сферокорунда.

Для силового шлифования абразивные заводы выпускают инструменты на органической связке, обеспечивающие снятие до 200 кг металла в час, ра­ботающие с окружными скоростями до 60 м/с и силой прижима до 1000 кгс. Для силового шлифования используются круги форм ПП, ПН, ПР, ПВ (реже ЧК) диаметром от 200 до 800 мм (круги форм ПН и ПР до 1340мм). Характеристика кругов выбирается в зависимости от рода выполняемых работ: так, обдирка поковок и отливок производится кругами зернистостью 80—125 и твердостью СП—Т1.

Силовое шлифование, применяющееся при обдирке заготовок и при обработке деталей, позволяет обеспечивать точность размеров в пределах 0,01— 0,05 мм, неплоскостность не белее 0,05 мм на всей длине детали, шероховатость Ra = 0,63—2,5 мкм. Съем материала при силовом шлифовании стали, достигает 2800 мм³/с, чугуна — 6500 мм³/с, и это не предел.

Следует отметить, что при силовом скоростном шлифовании (60 м/с и более) круги из циркониевого и титанистого электрокорунда имеют повышенную стойкость (в 6—10 раз) и удельную производительность (в 8—12 раз). Достаточно высокое качество (точность, шероховатость) обработки,

исключающее в ряде случаев последующие чистовые операции, а также весьма значительные съемы материала в единицу времени и повышенная стойкость инструментов приводят к тому, что во многих случаях силовое скоростное шлифование по производительности и другим технико-экономическим показателям превышает в несколько раз такие технологические операции, как фрезерование и строгание.

Особенностями скоростного шлифования являются уменьшение сечения среза, приходящегося на режущую кромку, и времени контакта круга с деталью, повышение температур в зоне обработки и динамического и термического воз­действия на зерна круга, возникновение плотного воздушного потока у периферии круга, препятствующего попаданию СОЖ в зону шлифования, повышение уровня вибрации системы, увеличению центробежных сил и связанных с ними напряжений в теле абразивного круга. Все эти особенности, действуя одновременно, оказывают различное влияние на физические и технологические показатели процесса шлифования.

Повышение производительности процесса шлифования при возрастании окружной скорости круга обусловлено тем, что при этом создается возможность существенно увеличивать минутную подачу без ухудшения (а в ряде случаев и с улучшением) качества обработанных поверхностей. При скоростном силовом шлифовании, когда абразивный инструмент работает преимущественно в режиме самозатачивания, создаваемого за счет прижима круга к детали с большим давлением, также наблюдается повышение съема металла по мере увеличения скорости круга.

При глубинной заточке твердосплавного инструмента интенсивность съема материала составляет 600—1500 мм^э/мин, и по сравнению с обычной (многопроходной) заточкой производительность этого процесса возрастает в 2— 4 раза, и трудоемкость во столько же раз снижается.

Весьма существенное влияние скорость шлифования оказывает на шерохо­ватость обработанных поверхностей. Установлено, что при шлифовании нормализованной стали 40Х (рисунок 4.1), увеличение скорости приводит к снижению высот микронеровностей при всех исследованных значениях съема металла.

Рисунок 4.1. - Влияние скорости круга 24А25М27К5 на шероховатость обработанных поверхностей.

При глубинной заточке твердосплавных инструментов шероховатость Ra = ОД 6— 0,63 мкм (зернистость алмазных кругов 80/63—125/100).

При скоростном шлифовании повышается точность обработки деталей.

Исследования, проведенные в ЭНИМСе, показали, что отшлифованные со скоростью круга 60 м/с детали имели погрешность формы (некруглость) в пределах 4—5 мкм. При скоростном эльборовом шлифовании быстрорежущих сталей погрешность формы не выходила за пределы 2 мкм; при врезном шлифовании стали 40Х со скоростью до 77 м/с погрешность формы, была в пределах 0,8—1,0 мкм, а волнистость обработанной поверхности 1 мкм; при бесцентровом шлифовании со скоростью 55 м/с погрешность формы уменьшалась в 1,6—2,2 раза по сравнению с обработкой деталей со скоростью круга 22 м/с.

Важными технико-экономическими показателями процесса шлифования являются износ и стойкость абразивных кругов. Данные исследований свиде­тельствуют о том, что стойкость шлифовальных кругов возрастает с увеличением скорости их вращения. В ЭНИМСе получены следующие эмпирические формулы для расчета стойкости кругов Т при круглом наружном и внутреннем шлифовании сталей со скоростью до 60 м/с:

Т = Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.; (1)             Т = Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.; (2)

где d—диаметр детали, мм; t—глубина шлифования, мкм/об; Н - высота круга, мм; s—продольная подача в долях ширины круга на оборот детали.

Формула (1) получена, для обработки стали 40Х (НВ 240-260) кругом ПП 790X75X305 24А25М27К5,а формула (2) для обработки кругом ПП 700X50X20 24А25М27К5. Из анализа формул (1) и (2) следует, что увеличение окружной скорости приводит к существенному повышению стойкости кругов.

При увеличении скорости круга с 25 до 80 м/с с к = 60 минутный износ кругов возрастает, удельный расход остается практически неизменным, а съем металла увеличивается в 2,5—3,0 раза. Увеличение скорости V при постоянной скорости V приводит к снижению минутного износа и удельного расхода абразива.

Увеличение скорости круга приводит к повышению контактной температуры. Рост температуры способствует пластификации металла в зоне обработки, что облегчает его съем. Вместе с тем повышение температуры может привести к ухудшению качества поверхностного слоя детали. Установлено, что увеличение скоростей шлифования с 25 до 90 м/сприводит к повышению контактной температуры с 800°до 1070° С при обработке нормализованной стали 40Х.

Значения контактных температур описываются следующими эмпирическими формулами:

при α = 60               θ= 500V0,16KmK0

при V₁=25 м/мин  θ = 530V0,12KmK0

где К_м — поправочный коэффициент, учитывающий марку шлифуемого материала; К_о—коэффициент, учитывающий давление СОЖ, подаваемой в зону шлифования.

Поправочный коэффициент Ко (для давлений СОЖ от 0,5 до 5 кгс/см²) может быть определен по формуле

К₀=0,93р ^-0,08

Температура при скоростном шлифовании с постоянным съемом материала можно снизить путем увеличения скорости вращения детали и    

V=60 м/с

V=25 v/c

давления СОЖ, изменяя способ подачи СОЖ, применения более мягких абразивных кругов и некоторыми другими способами.

                                           20 30 40 50 60 70 V,м/мин

Рисунок 4.2 Зависимость температуры шлифования θ °С от скорости детали при различной скорости круга 24А25М27К5.

Влияние скорости детали на температуру при шлифовании нормлизованой стали 40Х (со съемом металла ((Qф = 1,3 мм³ /ммс) показано на рис.4.2.

Увеличение значения V₁ от 15 до 60 м/мин приводит к интенсивному снижению температуры; дальнейшее увеличение скорости Vi сравнительно мало влияет на снижение θ. Влияние скорости детали на температуру уменьшается по мере снижения скорости круга, и при V =25 м/с температура весьма мало зависит от скорости детали. Экспериментами установлено, что

оптимальным является соотношение скоростей

α= Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Влияние твердости круга на температуру шлифования при обработке стали 40Х с V = 80 м/с кругами из электрокорунда 24А, зернистостью 25, на связке К5 приведено на рис.4.3. Повышение температур замедляется при переходе от мягких (от М2 до СМ2) к более твердым (от СМ2 до С2) кругам.