Влияние режимов и методов правки на качество шлифования.

Одним из эффективных путей повышения производительности и экономичности шлифования, улучшения качества поверхности является применение для правки шлифовальных кругов, различных алмазных инструментов, а также рациональных методов и режимов правки.

Шероховатость поверхности шлифуемой детали зависит также от плотности расположения абразивных зерен на рабочей поверхности круга, формы и количества граней на каждом зерне. Поэтому, насколько это возможно, стремятся увеличить число режущих кромок и при этом придать им заостренную форму.

Большое влияние на формирование профиля и качество рабочей поверхности круга оказывает динамика процессов правки.

Неравномерный износ шлифовального круга, его неуравновешенность приводит к неравномерному съему материала круга в процессе правки, что в свою очередь вызывает различные величины составляющих сил правки. При недостаточной жесткости системы шлифовального шпинделя и правящего приспособления, на поверхности круга появляется погрешность формы. В процессе шлифования таким кругом на поверхности изделия могут возникать риски, огранка; снижение стойкости круга, производительности шлифования, ухудшение шероховатости обрабатываемой поверхности. С целью определения влияния технологических факторов (величины радиального давления при правке, разновысотности зерен ведущего ролика и другие) на показатели процесса шлифования проводились экспериментальные исследования по правке абразивных кругов различными правящими инструментами. В качестве правящих инструментов использовались алмазные ролики, изготовленные в соответствии с ГОСТ 16014-70, оснащенные кристаллами природных алмазов 120/100 штук на карат, с общим весом 41,35 карата, а также алмазные карандаши Ц4, "Славутич" и ролики из твердого сплава ВК6. правке подверглись круги 24А25М27К5. образцы из стали ДОХ (НВ 240...280) шлифовались без выхаживания.

Экспериментальные исследования проводились на модернизированномкруглошлифовальном станке. Режим правки: скорость шлифовального круга Vш.k. = 35...45 м/с; скорость алмазных роликов Vp = 9 м/с, скорость твердосплавного ролика равнялась скорости круга, поперечная подача Sпоп = 0,02...0,1 мм за проход, продольная подача Sпрод = 0,1 ...0,5 м/мин. Правка алмазными роликами осуществлялась методом врезания при попутном и встречном вращении круга. Во время экспериментальных исследований фиксировалось радиальное усилие, возникающее при правке, оценивалось состояние рабочей поверхности круга после правки и шлифования, производительность Q шт/мин, шероховатость Ra, анализировался также состав отходов абразива в процессе правки.

Переменным параметром была выбрана глубина съема абразива. Экспериментально установлено, что наибольшие радиальные усилия имеют место при правке кругов твердосплавными роликами вследствие большой площади контакта ролика и круга. Правка алмазными роликами и блоками имеет преимущество по сравнению с другими правящими инструментами. Особенности правки шлифовальных кругов этими инструментами объясняется тем, что в работе участвуют одновременно большое количество алмазных зерен, причем контакт круга и ролика происходит главным образом с выступающими зернами, а связка ролика контактирует с предварительно разрушенной связкой крута. В связи с этим возникают сравнительно небольшая радиальная составляющая сила резания при правке, а, следовательно, в сочетании с большой износостойкостью алмазного инструмента создаются условия для получения высокой геометрической точности формы и качества рабочей поверхности круга, а также его режущей способности.

При правке абразивных кругов алмазными роликами и блоками методом врезания наибольшие усилия имеют место в момент быстрого подвода круга к ролику на заданную величину съема абразива.

Съем заданного слоя абразива происходит очень быстро, практически только при первом обороте круга, а затем идет процесс выхаживания. Радиальная составляющая усилия резания при правке быстро снижается, продолжительность правки не превышает 4...5 секунд.

Большой интерес для установления характера правки круга представляют отходы абразива. Сравнение абразивных зерен, собранных во время правки круга 24А25М27К5 с исходными зернами позволяет сделать вывод, что однородные мелкие зерна свидетельствуют о срезании и разрушении. Вырывания целых зерен с поверхности круга не обнаружено. Следовательно, процесс правки алмазными роликами не ослабляет рабочую поверхность круга, а появление на зернах значительного количества режущих кромок существенно улучшает режущую способность круга, увеличивает производительность шлифования и стойкость круга.

Правка алмазными карандашами вызывает меньшие радиальные усилия. Связка круга разрушается, главным образом, в пределах глубины правки, абразивные зерна вырываются частично, а выступающие режущие кромки не только дробятся, вызывая появление новых режущих кромок, но и сглаживаются. Все это приводит к некоторому уменьшению производительности шлифования по сравнению с правкой роликами.

Экспериментальные исследования показали, что режущая способность абразивного круга и качество обработанной поверхности детали в определенной степени зависят также от точности изготовленного алмазного ролика. С увеличением равновысотности алмазных зерен на поверхности ролика шероховатость обработанной поверхности на разных ее участках различна. Это объясняется тем, что на рабочей поверхности круга в процессе правки его алмазным роликом методом врезания формируются различные неровности, которые переносятся в определенной степени на шлифуемую поверхность детали.

Для определения влияния разновысотности алмазных зерен на шероховатость шлифуемой поверхности были измерены величины действительных выступов вершин зерен над связкой у нескольких роликов. Затем этими роликами проводилась правка абразивных кругов и проверялась шероховатость шлифованной поверхности. Результаты экспериментов показали, что пределы величин выступов алмазных зерен над связкой примерно одинаковы для первого и второго роликов, однако среднее квадратическое отклонение этих величин для первого ролика больше, поэтому шероховатость шлифованной поверхности в этом случае хуже. Для третьего ролика после рассеивания и среднее квадратическое отклонение меньше, что обеспечивает значительное улучшение шероховатости обработанной поверхности.

Приведенные экспериментальные данные подтверждают предположение о том, что с целью получения стабильной по шероховатости шлифуемой поверхности детали необходимо, чтобы алмазные зерна правящего ролика выступали над связкой на одинаковую величину.

Вследствие разновысотности алмазных зерен при правке абразивного круга алмазными роликами зерна испытывают одинаковые нагрузки, а часть зерен вообще не участвуют в работе.

Разновысотность алмазных зерен по поверхности правящего ролика можно получить путем шлифования их вершин алмазным кругом. Это обеспечивает более однородный характер рабочей поверхности шлифовального круга и меньшую погрешность формы. При этом уменьшается износ кругов между правками, а также повышается их срок службы до полного использования. Правка роликами с нешлифованным профилем обеспечивает более грубую поверхность шлифуемой детали, но при этом и более высокую режущую способность круга. Следовательно, на операциях предварительного шлифования целесообразно применять ролики с затупившимися или шлифованными алмазными зернами. Их следует использовать на операциях чистого шлифования. Экспериментальные исследования показали, что увеличение глубины правки больше 0,8 мм не оказывает влияние на производительность шлифования и приводит только к повышенному износу круга. Для получения шлифуемых поверхностей с небольшой величиной шероховатости необходимо обеспечить разновысотность алмазных зерен правящих роликов в пределах до 10 мкм путем шлифования выступающих вершин.

Применение алмазных роликов и блоков для правки шлифовальных кругов позволяет повысить производительность шлифования в 2...3 раза по сравнению с правкой круга другими правящими инструментами и уменьшить расход абразивных природ.