книги из ГПНТБ / Маслов, Е. Н. Теория шлифования материалов

Рис. 104. Движения при шлифовании, обеспечивающие формирование микропрофиля поверхности

181

Переход от исходной к установившейся шероховатости можно условно представить [173] смещением в одну пло­ скость зерен контура шлифовального круга, проходящего через определенный участок обрабатываемой детали за

пределах сопровождается ростом интенсивности относитель­ ных колебаний технологической системы СПИД и тем самым ограничивает возможность снижения высоты волнистости.

Наиболее высокие эксплуатационные свойства шлифо­ ванной детали могут быть получены путем создания наи­ выгоднейших условий обработки (характеристики круга, режима резания и др.). Подбирая требуемым образом усло­ вия шлифования, можно обеспечить наиболее благоприят­ ное распределение напряжений в детали, например растя­ гивающие напряжения заменить на сжимающие. В итоге можно повысить износостойкость деталей.

Закономерность уменьшения высоты остаточных шероховатостей, вызываемых наличием продольной подачи

Установим закономерность уменьшения максимальной высоты остаточных поперечных шероховатостей Яшах, вы­ зываемых наличием продольной подачи. Будем исходить

182

из того, что профиль остаточных шероховатостей прибли­ женно можно принять за треугольный (рис. 106). .При каждом новом соприкосновении круга с данным участком детали, вызываемом наличием продольной подачи, абра­ зивные зерна, как правило, не совпадут с углублениями, нанесенными зернами при предыдущем касании.

Крайними — предельными возможными положениями абразивных зерен по отношению к шероховатостям, остав­ шимся от предыдущего касания круга «с данной точкой»

детали, будут: при полном совпадении середин абразивных зерен с серединами впадин (рис. 106, а) и при полном совпадении середин абразивных зерен с серединами вы­ ступов (рис. 106, б).

В первом крайнем положении высота остаточных шеро­

Это объясняется тем, что диагонали параллелограмма в точках пересечения делятся пополам. Учитывая беско­ нечно большую повторяемость царапания при шлифова­ нии, можно принять, что наиболее вероятным значением определяемой величины будет арифметическое среднее из значений определяемой величины, а именно:

я 2 = ?™x+ 20,5/W _ о,75Ятах.

183

Рассуждая таким образом и дальше, получим:

ß

1) — = 1 , одно касание, Н1 = Нтгх\

ß

2) — = 2, два касания, —

D

3). — = 3, три касания, Н3 =

, где g=0,75.

Таким образом, из-за наличия продольной подачи ма­ ксимальная высота остаточных шероховатостей умень­ шается по закону убывающей геометрической прогрессии

всоответствии с уравнением (рис. 107):

в—1

(119)

Можно доказать, что и в случае синусоидального про­ филя шлифованной поверхности из-за наличия продольной подачи максимальная высота остаточных шероховатостей уменьшается по закону убывающей геометрической про­ грессии в соответствии с уравнением (119), но в этом слу­ чае 5 = 0,78.

Эксперимент подтверждает уравнение (119), а именно, что при прочих равных условиях уменьшение осевой по­ дачи сокращает высоту остаточных неровностей и тем са­ мым обеспечивает более высокий класс чистоты шлифо­ ванных поверхностей.

При шлифовании по методу врезания (с поперечной подачей) за один оборот детали круг встречается с опре­ деленным участком детали только один раз. В этом слу­

184

Реальный процесс значительно сложнее его схемы и уравнение (119) отображает только принципиальный вид закономерности. При прочих равных условиях наимень­ шие возможности неровности, полученные в результате уменьшения продольной подачи (или других элементов резания), зависят от точности и жесткости системы СПИД, качества правки круга и других условий шлифования.

Зависимость шероховатости шлифованной поверхности от условий обработки

Шероховатость шлифованной поверхности зависит от всех условий обработки: характеристики круга, элемен­ тов режима резания, условий правки круга и др. Ниже приводятся результаты исследования шероховатости по­ верхности от условий обработки при шлифовании с про­ дольной подачей цилиндрических деталей из стали

50Г [83].

Работа производилась кругами Э40СМ1К. и Э40СМ2К, которые правились алмазно-металлическим карандашом за четыре двойных хода. В качестве основной охлаждаю­ щей жидкости применялся 2%-ный раствор кальциниро­ ванной соды в воде. В результате опытов первоначально были установлены оптимальные режимы правки круга, обеспечивающие наименьшую (для условий опытов) шеро­ ховатость (рис. 108): поперечная подача t = 0,05 мм, про­ дольная подача s = 0,2 мм/мин, число проходов — че­ тыре, подача' алмазно-металлического карандаша с одной стороны круга (кривая 1 на рис. 108). В дальнейшем все опыты проводились при указанном режиме правки, при­ чем для каждого опыта было принято 40 двойных ходов, обеспечивающих установившуюся шероховатость поверх­ ности.

Из элементов режима резания благоприятное влияние на шероховатость оказывает окружная скорость шлифо­ вального круга. G увеличением окружной скорости круга

= 0,34 мкм. Это объясняется как уменьшением толщины слоя, снимаемого одним зерном круга, так и возрастанием количества теплоты в зоне действия каждого зерна. При прочих равных условиях с повышением окружной ско-

185

роста круга степень ее влияния на шероховатость поверх­ ности также увеличивается.

Скорость круга оказывает большее влияние при шли­ фовании деталей из закаленных сталей по сравнению с не­ закаленными, так как в первом случае в зоне действия абразивного зерна выделяется большее количество теп-

лоты, более интенсивно повышающее пластичность дефор­ мируемого металла. Увеличению окружной скорости де­ тали, иоперечной и продольной подач соответствует зна­ чительное возрастание шероховатости шлифованной по­ верхности (рис. ПО—112). Отмеченная закономерность объясняется возрастанием толщины слоя, снимаемого каж­ дым зерном при увеличении всех видов подач, и большим проникновением зерен в поверхностный слой шлифуемого металла.

186

Рис. 109. Профилограммы, показывающие зависимость микрогеометрии шлифованной поверхности от окружной скорости круга (материал— сталь 50Г закаленная, круг Э40СМ1К ѵд = 30 м/мин, s = 0,3 Н = = 12 мм/об; горизонтальное увеличение Х50, вертикальное Х2840)

Влияние скорости детали на шероховатость практи­ чески мало отличается при шлифовании как закаленной, так и незакаленной стали 50Г. Продольная подача влияет на шероховатость поверхности наиболее значительным при увеличении подачи от s= 0,1 Н до s = 0,3 Н мм на один

I 187

оборот детали, причем для незакаленной стали это влия­ ние является большим по сравнению с закаленной сталью.

При увеличении подачи от s = 0 ,3 # до s = 0,6 Я мм на один оборот детали шероховатость возрастает медленнее

6)

Рис. 110. Профилограммы, показывающие зависимость микрогеометрии шлифованной поверхности от окружной скорости детали (ма­ териал— сталь 50Г закаленная, круг Э40СМ1К окр = 25 м/с, s = = 12 мм/об; горизонтальное увеличение X 50, вертикальное Х2840)

(по сравнению с s ^ 0,3 Я), и в этом случае закономерность изменения шероховатости является примерно одинаковой для закаленной и незакаленной сталей. При уменьшении продольной подачи число встреч круга с определенным участком детали возрастает, что обеспечивает более полное удаление неровностей со шлифуемой поверхности. Для получения малых шероховатостей желательно производить шлифование с малыми продольными подачами s <^. 0,3 Я мм на один оборот детали.

188

/

и уменьшением толщины слоя, снимаемого одним зерном.

М /Ѵ '^ ^

метрии шлифованной поверхности от продольной подачи (материал—

Однако при небольшом увеличении диаметра круга та­ кого улучшения не наблюдается. Например, при увели­ чении диаметра круга от 275 до 350 мм и прочих равных условиях шероховатость поверхности практически не из­ менилась. Увеличение диаметра детали в 2 раза и более несколько снижает шероховатость обработанной поверх­ ности. При постоянной продольной подаче увеличение вы­ соты круга несколько снижает шероховатость шлифован­ ной поверхности.

189

На шероховатость поверхности значительно влияет зер­ нистость круга и число зачистных ходов. Более мелкозер­ нистый круг при прочих равных условиях всегда обеспе-

Рис. 112. Профилограммы, показывающие зависимость микрогеоме­ трии шлифованной поверхности от поперечной подачи (материал— сталь 50Г закаленная, круг Э40СМ1К окр = 25 м/с, од = 30 м/мин, горизонтальное увеличение Х50, вертикальное— Х2840)

чивает более высокий класс чистоты обработанной по­ верхности. Например, при икр = 8 м/с и t = 0,005 мм круг Э40СМ1К обеспечивает шлифованную поверхность

190