14. Применение системного подхода к описанию процесса шлифования.

Шлифование — один из видов обработки металлов резанием. При шлифовании припуск на обработку снимается абразивными инструментами — шлифовальными кругами. Шлифовальный круг представляет собой пористое тело, состоящее из большого количества мелких зерен. Эти зерна соединены между собой особым веществом, которое называется связкой. Твердые материалы, из которых образованы зерна шлифовального круга, называются абразивными материалами. Процесс шлифования состоит в том, что шлифовальный круг снимает с детали тонкий слой металла (стружку) острыми гранями своих абразивных зерен

Системный подход к анализу процессов образования поверхностей шлифованием позволяет найти правильный путь к выбору условий, при которых обеспечивается формирование требуемых параметров качества поверхности детали. Главное назначение системы шлифования – удаление припуска при обеспечении заданной геометрической формы, размеров и формирование оптимального технологического качества поверхностного слоя.

В состав системы обработки (в том числе и шлифования) входят: заготовка, инструмент, станок, которые объединены системой управления. Функционирование технологической системы шлифования определяются конструкцией станка, физико-механическими свойствами материала заготовки ее формой, размерами и величиной припуска, характеристикой инструмента, кинематикой и динамикой процесса.

В основе формирования эксплуатационных свойств детали лежат физические и химические процессы и явления, возникающие между режущими элементами инструмента и обрабатываемой поверхностью, которые определяют силовое взаимодействие между зернами круга и удаляемым припуском. Сила резания на зерне зависит от физико-механических свойств и сечения среза материала на нем. Распределение припуска по зоне резания в свою очередь определяет и распределение сил резание по ней. Поэтому изучение закономерностей формирования поверхностного слоя деталей невозможно без изучения кинематики взаимодействия ШК и заготовки, вероятностного характера контакта алмазных зерен с материалом припуска.

Неравномерное распределение сил резания вдоль образующей круга приводит к неравномерному износу, что вызывает изменение формы зоны резания и перераспределение припуска по ней.

Образования площадок износа на вершинах режущих кромок вследствие абразивного и адгезионного изнашивания, скалывание микрочастиц абразивных зерен и вырывание целых (или оставшейся их части) абразивных зерен из связки приводят к изменению формы алмазных зерен и распределению их по высоте на рабочей поверхности круга. Это приводит к изменению числа активных зерен, участвующих в удалении материала припуска, сечению среза и сил резания на них. Начальные условия формирования поверхностного слоя детали изменяются.

Согласование взаимодействия подсистем обработки за счет рационального выбора схемы шлифования позволяет изменить направление действия равнодействующей силы резания, направив ее в обрабатываемый припуск и обеспечивая уменьшение нарушенного обработкой дефектного слоя детали.

Абразивные инструменты классифицируют по следующим признакам: 1) по геометрической форме - шлифовальные круги, головки, сегменты, бруски, абразивные ленты и шкурки; 2) по роду абразивного материала - абразивные, алмазные, эльборовые и др.; 3) по виду основы - жесткая (шлифовальные круги, головки, сегменты, бруски); гибкая (эластичные круги, абразивные ленты и шкурки); жидкая (пасты, суспензии).

Шлифовальные материалы - это абразивные материалы, подвергнутые сортировке, дроблению, измельчению и очистке от посторонних веществ. Они выбираются в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала и условий шлифования. Круги из электрокорунда нормального широко применяют на обдирочных и чистовых операциях обработки материалов, имеющих высокий предел прочности на растяжение.Абразивные инструменты из карбида кремния применяют в основном для обработки твердых и хрупких материалов, например, чугунов, бронз и т.д. Крупнозернистые круги из карбида кремния используют для обработки неметаллических материалов и правки шлифовальных кругов. Круги из монокорунда используют чаще всего для получистовой и чистовой обработки средне- и высоколегированных сталей, подвергнутых хромированию, азотированию и закалке. Круги из хромотитанистых электрокорундов используют на операциях, где имеется опасность появления прижогов или требуется высокая стойкость инструментов, особенно по сохранению профиля рабочей поверхности. Искусственный алмаз: обработка твердых сплавов, камня, стекла, цветных металлов. Нитрид кремния: обработка черных и цветных металлов. Нитрид алюминия: обработка металлов. Эльбор, Карбид бора (B4C), Карбид кремния (SiC) или Карборунд.

Форма и размеры. Геометрические параметры абразивных инструментов задаются станком, на котором предполагается их использование, а также формой, размерами обрабатываемых поверхностей и характером движений инструментов. Плоские круги прямого профиля ПП , цилиндрические и конические круги-чашки ЧЦ и ЧК,

тарельчатые круги Т и т.д.

Твёрдость — способность материала сопротивляться вдавливанию в него другого материала.

Абразивные материалы отличаются между собой размером (крупностью) зёрен, имеющих номера 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25,20, 16, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М28, М20, М14, М10, М7 и М5 и подразделяются на четыре группы:

Шлифзерно (от №200 до 15),

Шлифпорошки (от №12 до 3),

Микропорошки (от М63 до М14)

Тонкие микропорошки (от М10 до М5).

Номер зернистости абразивных материалов характеризуется фракцией: предельной, крупной, основной, комплексной и мелкой. Процентное содержание основной фракции обозначают индексами В, П, Н и Д.

Связка: керамическая, вулканитовая, бакелитовая и др.

39