ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ

Процесс резания при шлифовании, в отличие от процесса резания лезвийными инструментами, осуществляется большим числом абразивных зерен, лезвия которых весьма малы по размерам и снимают очень тонкие по толщине стружки. При этом происходит массовое микрорезание, близкое к царапанию. Поэтому обработанная поверхность после шлифования представляет собой совокупность множества царапин - следов резания абразивными зернами, расположенными на рабочей поверхности шлифовального круга.

Различают следующие основные схемы шлифования:

1. Наружное круглое шлифование с продольной подачей(рис. 9.1, а). Заготовка и шлифовальный круг вращаются вокруг параллельных осей. При этом диаметр круга d_кp значительно больше диаметра заготовки d₃. Кругу (или заготовке) задают продольную подачу s_np (в мм/об) вдоль оси заготовки, которую устанавливают в долях ширины круга В. Окружная скорость круга v_кp (в м/с) значительно превышает скорость заготовки v₃ (в м/мин). При этом с заготовки снимается слой толщиной t (в мм), величина которого задается поперечной подачей s_non (в мм/дв.ход). При шлифовании методом врезания продольная подача отсутствует и кругу задается только поперечная подача s_поn (в мм/об) (рис. 9.1, б).

Рис. 9.1. Круглое наружное шлифование:

а - спродольной подачей; б - с поперечной подачей

2. Внутреннее круглое шлифование(рис. 9.2). Заготовка и шлифовальный круг вращаются вокруг параллельных осей, как и при наружном шлифовании, но здесь диаметр круга меньше диаметра обрабатываемого отверстия. Продольная подача задается так же, как и при наружном шлифовании. Внутреннее шлифование можно осуществлять по методу врезания с поперечной подачей.

Рис. 9.2. Круглое внутреннее шлифование

3. Плоское шлифованиеиспользуют для обработки плоскостей. Применяют две схемы плоского шлифования, которые различаются положением оси круга относительно обрабатываемой поверхности: от периферии круга (рис. 9.3, а) и торца круга (рис. 9.3, б). Заготовке, закрепленной на магнитной плите плоскошлифовального станка, задается либо возвратно-поступательное движение, либо круговое.

Рис. 9.3. Плоское шлифование:

а - периферией абразивного круга; б - торцом абразивного круга

Процесс резания при шлифовании существенно отличается от процесса срезания припуска лезвийными инструментами. У шлифовального круга режущими элементами являются огромное количество мельчайших зерен, беспорядочно расположенных на рабочей поверхности круга. Зерна имеют форму неправильных многогранников с округленными вершинами радиусами ρ = 8...12 мкм (рис. 9.4). Благодаря такой форме зерен обеспечивается их динамическая прочность и сопротивляемость разрушению. Вершины зерен имеют различные радиальные (высотные) расположения относительно некоторой идеальной поверхности круга. Поэтому нагрузка на каждое зерно является величиной переменной.

Рис. 9.4. Профиль острого абразивного зерна из электрокорунда

Геометрия зерен также зависит не только от их формы, но и случайного пространственного положения в круге. Передние углы зерен могут изменяться от больших отрицательных значений до положительных значений (рис. 9.5, а).

Рис. 9.5. Возможные положения абразивного зерна в круге, влияющие на их геометрические параметры (а) и относительные частоты т значений переднихγи заднихαуглов (б)

На основе статистической обработки по определению относительной частоты т значений углов γ и α абразивных зерен выявлено наибольшее значение относительной частоты т для передних углов γ = -75°, а задних углов α = 12° (рис. 9.5, б). Таким образом, режущие зерна шлифовальных кругов работают в основном с большими отрицательными передними углами, вызывающими большие силы резания и наклеп обработанной поверхности. При этом в срезании припуска участвуют примерно 10% от общего числа абразивных зерен. Часть выступающих зерен (примерно 12 %) из-за неблагоприятной ориентации и малой высоты выступа оказывает только давящее действие, а остальные 78 % зерен, не выступающих на рабочую поверхность круга, определенное время не работают (рис. 9.6) и вступают в действие только после удаления затупленных зерен в процессе самозатачивания или после правки круга.

С помощью специальных технологий по ориентированию зерен при изготовлении шлифовальных кругов удается увеличить число режущих зерен до 45.. .60 %.

Рис. 9.6. Положения абразивных зерен в шлифовальном круге: 1 - режущие зерна; 2 - давящие зерна; 3 - неработающие зерна