5.5.4. Силы резания при шлифовании

При шлифовании силы резания обычно небольшие, в среднем не более 300…400 Н, так как в процессе обработки снимается стружка малого сечения. Вместе с тем мощность при шлифовании, т.е. энер­гия, затрачиваемая на шлифование, может быть значительна ввиду большой скорости резания.

В

Рис. 139. Схема сил, действующих на абразивное зерно

следствие округления вер­шин абразивных зерен и срезания тон­ких стружек процесс шлифования осуществляется с большими угла­ми резания, порядка 130…145°. Рассмотрим силы, действующие на абразивное зерно (рис. 139). Силу Р, действующую на поступательно перемещающееся зерно, разложим на две составляющие: силу Р_z, действующую в направлении скорости резания, и силу Р_N, прижи­мающую зерно к обрабатываемой поверхности. На переднюю по­верхность зерна действуют элементарные нормальные силы N₁, N₂, ..., N_n и силы трения F₁, F₂, ..., F_n.

Элементарные силы заменим суммарными F и N, приложенны­ми в точке х, и тогда из условия равновесия сил имеем

Р_z = N(cos _x –  · sin _x); (5)

Р_N = N(sin _x +  · cos _x), (6)

где _x – передний угол режущего элемента в точке х.

А

Рис. 140. Силы резания при круглом шлифовании

нализ уравнений (5) и (6) показывает, что сила Р_N > Р_z. Произведение силы Р, действующей на одно абразивное зерно, на количество зерен, одновременно участ­вующих в работе, равно суммарной силе резания R, действующей на шлифовальный круг. Эту силу, так же как и при продольном точении, разлагают на три составляющие силы: тангенциальную Р_z, радиаль­ную Р_у и осевую Р_х (рис. 140). Как правило, сила Р_у больше силы Р_z примерно в 1,5…3 ра­­за. Сила Р_х значительно меньше силы Р_y.

Следует отметить, что при работе алмазными кругами силы реза­ния меньше, чем при работе абразивными кругами. Это объяс­няется тем, что алмазные зерна более острые, а при использовании круга на бакелитовой связке последние обладают лучшей самозатачивае­мостью.

5.5.5. Износ и стойкость абразивного инструмента

В зависимости от условий шлифования круг может работать как в режиме затупления, так и в режиме самозатачивания. Под самозата­чиванием понимается способность круга обновлять свою рабочую поверхность под влиянием сил резания. Если поры круга в процессе шлифования забиваются стружкой и частицами износа, то круг теряет свои режущие свойства еще до того, как его зерна затупятся, и преде­лом стойкости круга является процесс «засаливания» круга, т.е. заби­вание пор стружкой. Когда же круг не «засаливается», его стой­кость лимитируется затуплением зерен. Самозатачивание круга на­ступает тогда, когда нагрузка и другие условия работы становятся та­кими, что зерна раскалываются, образуя новые острые выступы. В дальнейшем силы, действующие на зерно, увеличиваются и зерно удаляется.

В различных условиях обработки абразивный инструмент под­вергается следующим видам износа: хрупкому, адгезионному, диф­фузионному и абразивному. В зависимости от конкретных условий шлифования могут происходить все виды износа инструмента или один вид является преобладающим.

При работе изношенным кругом возрастают усилие и температу­ра резания, появляются вибрации, что ухудшает качество обработан­ной поверхности.

Для исправления геометрической формы круга и восстановления его режущей способности применяют правку, чаще всего алмазным инструментом (карандаши, ролики и т.д.). При правках удаляется бо­лее 60…70 % рабочего объема круга. Время работы абразивного ин­струмента между двумя правками характеризует его стойкость.

В зависимости от точности, чистоты обработанной поверхности и режима резания стойкость кругов колеблется от 300 до 2400 с.