3.3. Тангенциальная составляющая силы резания, приходящаяся на одно активное зерно

Процесс резания одним абразивным зерном при отсутствии площадки износа может быть условно представлен движением поверхности шара, вдавленного в шлифуемую поверхность на глубину шлифования с силой(рис. 3.4).

Рис. 3.4. Схема к расчёту силы при шлифовании неизношенным абразивным зерном: 1 - абразивное зерно; 2 - обрабатываемая деталь

В условиях упруго-пластического контактирования распределение радиальной силы на поверхности контакта может быть представлено функцией [3]:

,

где – максимальное значение нормальных напряжений,

R – радиус площадки контакта.

В процессе движения абразивного зерна на площадке с упругими деформациями возникают касательные напряжения:

,

где – коэффициент трения на упругих участках контакта. Однако, с увеличением нормальных напряженийв центральной части контакта, граничное трение в контакте трансформируются в энергетически более выгодное трение, когда касательные напряжения достигнут предела прочности материала детали на сдвиг. В этом случае сила трения в пластичной зоне взаимодействия радиусомсоставит

,

а на упругих участках контакта определится интегралом

.

После вычисления интеграла с учётом силы окончательно получим, что

,

где в зависимости от твёрдости обрабатываемого материала может находиться в диапазоне отдо.

Радиус пятна контакта абразивного зерна с обрабатываемой деталью можно определить из зависимости ширины царапания от глубины вдавливания по результатам опытных данных С. Г. Редько [4], представленных на рис. 3.5 для зернистости 25.

Если рабочая поверхность зерна хорошо аппроксимируется сферой, то радиус пятна контакта можно определить по формуле [4]:

,

где – радиус рабочего участка абразивного зерна, который может быть принят равным половине зернистости шлифовального круга.

При наличии площадки износа абразивного зерна тангенциальная составляющая может быть определена по методу Н. Н. Зорева, когда нормальные напряжения в контакте распределены в соответствии с соотношением

Рис.3.5. Зависимость ширины царапины на обрабатываемой поверхности , мкм от глубины вдавливания абразивного зерна

Рис.3.6. Схема к расчёту при шлифовании абразивным зерном с площадкой износа величиной(- размер пластического участка в контакте)

.

Так же, как в условиях взаимодействия с неизношенными абразивным зерном, сила трения на пластичном участке взаимодействия определится соотношением (рис. 3.6):

,

где – предел прочности материала детали на сдвиг. В этом случае сила трения на всей площадке контакта может быть рассчитана по формуле Н.Н. Зорева:

,

где в зависимости от твёрдости обрабатываемого материала или по формуле А. Н. Резникова [5]:

.

В последнем случае касательные напряжения в контакте аппроксимируются экспонентой

.

Обработка на шлифовальных станках и сборка соединений.

Шлифование

 

Шлифование – процесс обработки заготовок резанием с помощью инструментов (кругов), состоящих из абразивного материала.

Абразивные зерна расположены беспорядочно. При вращательном движении в зоне контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100000000 в мин.).

Процесс резания каждым зерном осуществляется мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микро-следов абразивных зерен и имеет малую шероховатость.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью.

Главным движением при шлифовании является вращение шлифовального круга, а перемещение круга относительно детали является движением подачи.

Различают следующие основные схемы шлифования: плоское, круглое, внутреннее (рис. 86).

При плоском шлифовании (рис. 86.а) возвратно-поступательное движение заготовок необходимо для обеспечения продольной подачи . Для обработки поверхности на всю ширину заготовка или круг должны иметь поперечную подачу , которая осуществляется прерывисто при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически осуществляется движение вертикальной подачи , в крайних положениях заготовки в конце поперечного хода.

Плоское шлифование может осуществляться периферией или торцом шлифовального круга.

При круглом шлифовании (рис. 86.б) движение продольной подачи осуществляется возвратно-поступательным перемещением заготовки. Подача соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот. Вращение заготовки является движением круговой подачи. Подача на глубину резания происходит при крайних положениях заготовки.

Движения, осуществляемые при внутреннем шлифовании показаны на рис. 68.в.

 Для выполнения процесса шлифования наружных поверхностей деталей используются кругло-шлифовальные, плоско-шлифовальные и бесцентрово-шлифовальные станки. Для обработки сложных фасонных поверхностей используются специальные ленто- шлифовальные станки.

В ленто-шлифовальных станках применяется инструмент в виде бесконечной абразивной ленты. Лента в процессе шлифования поверхности сложной формы (например: лопатки турбин) огибает сложную поверхность и перемещается в осевом и продольном направлениях.

Абразивный слой наносят на бумажную или тканевую основу ленты.

Шлифованием обрабатываются только жесткие детали, не формирующиеся в процессе обработки. Данный способ не допускает обработки малых отверстий.

Рис. 86. Основные схемы шлифования.