2.1 Особенности абразивного резания при магнитно-абразивном полировании.
Схема перемещения зерен порошка в рабочей зоне при наружном круглом полировании дана на рис. 10.10:
Рисунок 10.10 – Схема перемещения зерен порошка в рабочей зоне.
Заготовка 1 размещается между полюсами магнитного индуктора. Пространство между полюсами индуктора частично или полностью заполнено магнитно-абразивным порошком. Это – рабочая зона. Пространство между полюсами индуктора и обрабатываемой поверхностью называется рабочим зазором.
Порция магнитно-абразивного порошка при включении магнитного поля удерживается силами магнитного поля в рабочем зазоре, оказывается прижатой к обрабатываемой поверхности и при вращении заготовки относительно индуктора (или наоборот) осуществляет полирование.
При этом удаляется припуск и формируется поверхность с новым микрорельефом и измененными физико-механическими свойствами поверхностного слоя.
Механизм образования резания (зафиксированный с помощью скоростной киносъемки) сводится к следующему.
Вся порция порошка в рабочем зазоре под действием сил трения со стороны двигающейся заготовки смещается к выходу из рабочего зазора и уплотняется, встречая там основное противодействие со стороны магнитного поля.
Силы трения между зернами и поверхностью полюса помогают магнитному полю удерживать порошок внутри рабочего зазора. Не связанные между собой зерна порошка перемещаются внутри рабочего зазора.
В частности, граничащие с заготовкой зёрна «а» медленно двигаются к выходу из рабочего зазора. Скорость зерна значительно меньше скорости обрабатываемой поверхности. При скорости обрабатываемой поверхности в пределах 0,...2,1 м/с скорость зерна составляет всего лишь 0,01...0,02 м/с, то есть меньше в 60...105 раз.
С учетом этого отношения можно принять, что скорость резания – это есть разность между скоростями обрабатываемой поверхности и зерна.
Подойдя к границе рабочего зазора, каждое из зерен «а» может либо остановиться (совершая здесь колебательные движения вдоль дуги окружности), либо выйти из рабочего зазора вместе с обрабатываемой поверхностью.
При небольшой частоте вращения заготовки эти зерна могут переходить в противоположный зазор вместе с вращающейся поверхностью заготовки.
При увеличении скорости заготовки на переходящие зерна действуют увеличенные центробежные силы, которые совместно с магнитными силами заставляют переходящие зерна отрываться от заготовки и оседать на нерабочих поверхностях полюсов.
Разбрасывание зерен является одной из причин постепенного снижения интенсивного удаления припуска с увеличением длительности полирования.
Свободные места зерен «а» могут занимать зёрна «в» (кратковременно) из более глубоких слоев порошковой массы.
На каждое зерно действует сила резания Рz (если зерно внедрилось в поверхность и осуществляет микрорезание), либо силы трения Fтр.
Рисунок 10.11 – Силы, действующие на зерно.
Эти силы стремятся увлечь контактирующее зерно вместе с двигающейся поверхностью и повернуть его относительно собственного момента инерции. Движению зерна вместе с поверхностью заготовки и их поворотам препятствуют окружающие зёрна, которые под действием сил магнитного поля образуют достаточно плотную массу.
Если сила резания превысит сопротивление повороту зерна (из-за увеличенной микронеровности), то такое зерно поворачивается и в контакт с заготовкой вступают его новые участки и новые режущие кромки.
Именно этими поворотами объясняется прерывистый характер рисок – следов абразивного резания на поверхности заготовки.
При сообщении порошковой массе дополнительных движений с помощью осцилляции (колебаний) заготовки (или полюсов) или пульсирующего магнитного поля контакт зёрен с заготовкой приобретает более прерывистый характер.
Силы трения Fтр уменьшаются и порошок лучше удерживается магнитными силами в рабочем зазоре.
Одновременно увеличивается подвижность зёрен внутри рабочих зазоров и интенсифицируется вступление в контакт с заготовкой новых режущих кромок. Это явление называется самозатачиванием порошковой массы.
Естественно, в процессе полирования происходит постепенное разрушение зёрен путем вырывания из её мягкой ферромагнитной основы зерна (матрицы) вкрапленных в неё режущих центров или путем истирания матрицы. При этом тоже происходит обнажение новых режущих кромок.
Зёрна ферромагнитного порошка в процессе полирования контактируют с заготовкой разными участками своей поверхности, отличающимися твердостью и геометрической формой, а значит и разной способностью производить резание.
Обработанная поверхность представляет собой совокупность рисок – следов резания и выглаженных участков. Направление рисок определяется скоростями рабочих движений заготовки и магнитного индуктора.