книги из ГПНТБ / Вульф А.М. Резание металлов

влениях, причем положение круга в отношении изделия и рабо­ чего места может быть двояким. Более удачное положение пока­ зано на рис. 251; здесь удобнее производить промеры и вести наблюдение за работой круга. При шлифовании тяжелых деталей круг совершает сложное планетарное движение: одновременно с большой скоростью вращается вокруг.своей оси и с малой ско­ ростью — вокруг оси шлифуемого канала; продольная подача осуществляется изделием или кругом.

На рис. 252 показана схема круглого торцевого шлифования чашечным кругом приразличном расположении по высоте шли­ фовального круга. Исследование показало, что с увеличением расстояния между осями шлифовального круга и обрабатываемой детали возрастают дуга и пло­ щадь контакта инструмента с изделием, что способствовало улучшению чистоты обработан­ ной поверхности.

Пл о с к о е ш л и ф о в а-

ни е осуществляется на стан­ ках, устроенных по принципу продольно-фрезерных и кару­ сельных станков.

Во втором случае при работе по способу карусельных станков шлифовальный круг и изделие, укрепленное на столе станка, вращаются вокруг своих осей, причем здесь так же, как и в пре­ дыдущем случае, шлифование производится или цилиндрической поверхностью или чаще всего торцом круга (рис. 253, в).

На рис. 254 изображена операция шлифования резьбы метчика специальным профильным кругом методом копирования. Шлифо­ вание зубьев зубчатого колеса методом обкатки выполняется двумя тарельчатыми кругами, образующими две грани соседних зубьев абразивной рейки. В последнем случае воспроизводится зацепление зубчатого колеса и рейки. Подобные операции на­ ходят все большее применение; они обеспечивают высокую точ­ ность профиля шлифуемых деталей и повышают их долговечность.

431

Помимо указанных работ к фасонному шлифованию относится шлифование шлицевых валиков, червяков канавок колец шари­ коподшипников и т. д.

Шлифование абразивными лентами

Ленточное шлифование в настоящее время все шире распро­ страняется благодаря серьезным преимуществам при обработке различного вида деталей в машиностроении. Здесь не требуются балансировка и правка лент, смена их происходит легко и быстро, можно изменять характер процесса шлифования выбором соответ­ ствующего контактного ролика (резинового, стального). Клеевая связка абразивной ленты имеет малый коэффициент трения по металлу и не участвует в диспергировании обрабатываемого ма­ териала, что способствует значительному снижению теплообра­ зования, сил резания, потребляемой мощности, а тем самым повышению качества обработанной поверхности и снижению стоимости обработки.

При ленточном шлифовании достигается высокий коэффициент использования станка по основному времени (до 85%) в сравне­ нии с круглошлифовальным станком (52%). Срок службы ленты измеряется в см3 снятого металла и зависит в значительной сте­ пени от режима эксплуатации (силы натяжения ленты, скорости, поперечной подачи на глубину, продольной подачи стола) и особенно от обрабатываемого металла. В литературе [169] при­ водятся следующие данные о съеме металла (в см3 ) при обработке до полного износа:

Для повышения чистоты обработанной поверхности на неко­ торых станках ленте сообщается дополнительное осциллирующее движение. На рис. 255, а показана схема работы лентоабразивного станка с возвратно-поступательным движением стола,' на котором расположена гибкая поддерживающая плита 6, для установки на ней обрабатываемого листа 3; проходя между на­ жимным роликом 4 и контактным диском 5, лента приобретает слегка выпуклую форму, что создает необходимые условия для. интенсивного съема металла абразивной лентой /.

На станке с подающими роликами 6 (рис. 255, б) обрабатыва­ емый лист 4 проходит между нажимным роликом 3 и контактным диском 5 со скоростью до 20 м/мин. Абразивная лента 1 пере­ мещается от ведущего шкива 2 со скоростью 30 м/с.

На рис. 255, в изображен шлифовальный станок с широкой абразивной лентой 1 и ленточным транспортером 6 с обрабатывае­ мой заготовкой 4, проходящими между подкладной плитой 5

432

Рис. 255. Схемы ленточного шлифования

ным потоком, скорость которого сильно возрастает с увеличением

ленточно-абразивной обработки не только в силу технологических

433

Бесцентровое шлифование

Бесцентровое шлифование обычно выполняется абразивными кругами (иногда абразивными лентами). Обрабатываемую деталь свободно располагают на упоре между двумя кругами, из которых один (рабочий) — шлифующий, а другой — ведущий осуществляет вращение изделия и его продольную подачу (рис. 256). Такой способ работы экономичен, так как уменьшает потери времени, связанные с центрованием изделий и зажимом их, с применением опор — люнетов, требует менее квалифицированных рабочих

Шписровапйный круг

Рис. 256. Наружное бесцентровое шлифование

и уменьшает брак. Кроме того, процесс бесцентрового шлифова­ ния легче автоматизировать, что делает его перспективным.

Различают два способа бесцентрового шлифования: сквозной продольный и подрезной поперечный. Первый способ применяется обычно для шлифования гладких изделий без выступов с посте­ пенной подачей их вперед между кругами (при наличии обратной подачи этим способом можно шлифовать изделия, имеющие вы­ ступы). При втором способе изделие, имеющее длину, равную высоте круга (или чуть меньшую), шлифуется полностью методом поперечной подачи, что дает возможность обрабатывать ступен­ чатые и фасонные детали (рис. 257).

Площадь среза fcp (в мм2 ) при бесцентровом шлифовании, очевидно, должна выражаться формулой

а от ведущего, поскольку последний имеет значительно меньшую скорость и, следовательно, большую силу сцепления при наличии большей площади среза / с р .

434

При повороте оси ведущего круга на угол а ухудшаются условия сцепления круга с изделием, так как в этом случае кон­ такт их осуществляется теоретически не по линии, а в точке. Во избежание скольжения необходимо изменить профиль ведущего круга, придав ему форму гиперболоида вращения (рис. 258), образующая которого имеет профиль гиперболы. Этот профиль можно рассчитать и соответственно ему обработать поверхность ведущего круга. Но практически это делают проще: ведущий круг правят алмазом, проводя алмаз на высоте линии центров изделия вдоль образующей изделия (по линии касания ведущего круга и изделия).

Такой же гиперболоид вра­ щения можно получить дви­ жением алмаза по ведущему кругу под углом а к его оси.

435

ними. По окончании обработки нажимной ролик и шлифовальный круг освобождают обрабатываемую деталь, и рычаг 6 выбрасы­ вает ее на желоб для подачи на следующую операцию.

ОТРЕЗНЫЕ АБРАЗИВНЫЕ КРУГИ

Такие круги применяются успешно при отрезке разнооб­ разных материалов. Отмечается высокое качество круга КЧ50С2ВТ1Б, содержащего в качестве наполнителя криолит для повышения стойкости инструмента. Криолит плавится в зоне резания, создавая своеобразную твердую смазку, чем уменьшает износ круга и облегчает его самозатачивание. Работая со ско­ ростью 50—60 м/с и подачей sM = 600 ч-250 мм/мин (в зависи­ мости от обрабатываемого металла), этот круг показал высокую производительность [93].

Производительность значительно повышается при отрезке алмазными кругами; по стойкости они в десятки раз. превосходят круги с карбидом кремния при повышенной чистоте реза. В лите­

пар подошв вместо 5000 пар при работе обычным кругом. Режущие свойства отрезных кругов при эксплуатации их в значительной степени зависят от адгезионных свойств связки круга в отношении абразивных зерен.

Имеются данные о значительном повышении эффективности абразивного инструмента с канавками на рабочей поверхности, созданными при правке кругов. Шлам, образующийся в процессе шлифования, убирается в канавки, и тем обеспечиваются снижение износа инструмента и повышенная чистота обработанной поверх­ ности [152].

Хонингование является отделочной операцией после разверты­ вания, растачивания, протягивания и шлифования; обеспечивает высокую точность — 0,005—0,0025 мм и зеркальную поверхность. Прежде утверждали, что хонинг-процесс, подобно развертыванию, не в состоянии исправить направление или устранить криво-

436

линейность оси ранее изготовленного отверстия. Теперь хонингование алмазными брусками обеспечивает точность до 1—2-го клас­

случаях, когда число оборотов хона кратно числу брусков и не

чество обработанной поверхности. Применяют различные методы металлизации алмазных зерен: карбаналиевый, химический, ме­ таллизация в вакууме. При химической металлизации (меднении, никелировании) металл наносимой пленки заполняет поры и

аналогичный хонинг-процессу, но выполняется для тонкого шли­ фования наружной поверхности (рис. 261) и при иных режимах. Обрабатываемая деталь 1 вращается, а тонкозернистые бруски 2 под весьма малым давлением (1,5—2,5 кгс/см2 ) перемещаются вдоль детали с подачей s = 0,003 м/с. В этом же направлении бруски производят быстрые осциллирующие движения (25 ход/с) с амплитудой 3—5 мм. Успешно применяются алмазные бруски

5 мм. Наилучшие результаты дали алмазные бруски на связке Д1 (на базе эпоксидных смол и компаундов [81 ]).

437

П р и т и р к а осуществляется абразивным порошком, нано­ симым на поверхность притира, сделанного из материала более мягкого, чем обрабатываемый, например красной меди, свинца, серого плотного мелкозернистого чугуна. Это необходимо для того, чтобы абразивные зерна прочно держались в притире и ни в коем случае не впивались в стенки обрабатываемого изделия.

В качестве полирующих абразивных материалов применяют разнообразные микропорошки: корунда, наждака, стекла, окиси железа (крокуса), окиси хрома, алмазной пыли и различные пасты, например пасты ГОИ, состоящие из 75—80% окиси хрома,

438

2—3% силикагеля — безводной кремниевой кислоты, 15—20% стеарина, 2% керосина. Состаа обычных полирующих растворов примерно таков: семь частей растительного (сурепного) масла, одна часть керосина и одна часть абразива.

Полирующие составы действуют не столько механически (истирание или резание), сколько химически. Исследования акад. И. В. Гребенщикова показали, что здесь имеется химическая реакция в чрезвычайно тонком поверхностном слое обрабатывае­ мого металла. В результате химического взаимодействия между пастой и молекулами металла на поверхности последнего обра­ зуется мягкая прослойка особого химического состава, легко удаляемая притиром. Этим можно объяснить, что твердые зака­ ленные изделия достаточно быстро полируются более мягкими чугунными притирами.

Поверхности ручных притиров представляют собой копии тех поверхностей изделия, которые подвергаются доводке. Так,

чества обработанной поверхности хороши притиры с короткими косыми канавками («елочкой») глубиной 0,8—1,0 и шириной 1,0—1,5 мм с равномерным расположением их на расстоянии 5—10 мм друг от друга. Канавки играют роль резервуаров, в ко­ торых удерживается паста, подаваемая постепенно в процессе притирки на рабочие поверхности.

абразивом жидкости, направленной на обрабатываемую поверх­ ность под определенным углом. Эффективность процесса зависит от обрабатываемого материала, скорости абразивного потока, насыщения жидкости абразивными частицами. В литературе приводятся примеры абразивно-струйной обработки со скоростью 370 м/с через сопло малого диаметра.

95.ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ

Стружкообразование

Как уже отмечалось, шлифовальный круг представляется в виде комплекса большого количества абразивных зерен — резцов весьма малого размера, неопределенной формы и геометрии, работающих по методу фрезерования (рис/ 262). Толщина среза, снимаемая каждым зубом, будучи весьма малой величиной, изме­ няется от нуля до а т а х . При нормальном или тем более тонком шлифовании, когда снимается очень тонкий слой металла, имеют место высокие температура и удельное давление, химическое взаимодействие снимаемого металла со средой; стружка сгорает

439

или сплавляется, и потому трудно заметить какие-либо законо­

в обрабатываемый металл, срезают стружки больших размеров, соизмеримые по толщине со стружками, получаемыми при чисто­ вом точении и фрезеровании [15]. Они показаны на рис. 263, а для случая шлифования стали ЭИ69 кругом 300x40x75 мм Э125СТЗБ.

Состав стружки очень разнообразен как по форме, так и по

приятных геометрических параметрах: больших передних отри­ цательных углах у = —45 в среднем и радиусе закругления режущей кромки р я» 100 мкм. Очевидно, эти значения у и р изменялись в процессе работы по мере затупления и выкрашива­ ния зерен.

Любопытно отметить, что усадка стружки очень мало изме­ нялась при различных силах врезания: например, при Рв =

чивого повышения производительности при высоких скоростях шлифования. В литературе отмечалось увеличение производитель­ ности в четыре раза с повышением vK и ии вдвое.

В абразивном инструменте содержится огромное количество режущих зерен разнообразных форм. Например, при статистиче­ ском изучении большой партии зерен электрокорунда было вы­

440