Вопрос 12 Научные подходы к оптимизации режимов резания при шлифовании

Дефекты, возникающие при шлифовании, являются в основном следствием нагрева до высоких температур поверхностных слоев. Поэтому для решения вопросов улучшения качества поверхност­ного слоя шлифованных деталей необходимо изучить тепловые явления при шлифовании и изыскать пути управления ими. Улучшение качества поверхностного слоя шлифованных деталей достигается в основном подбором режимов шлифования и соответ­ствующей характеристики кругов, выбором вида СОЖ и способом их подвода в зону резания, улучшением качества изготовления шлифовальных кругов и изы­сканием новых связок и материала для них.

Способ подачи СОЖ в зону шлифования и ее дозировка суще­ственно влияют на теплообмен. Эффективность охлаждения может быть повышена путем подачи СОЖ непосредственно в зону кон­такта шлифовального круга с деталью, а также создания на абра­зивных зернах более прочных адсорбционных защитных пленок. Эти весьма сложные задачи в той или иной мере решаются, на­пример, при подаче СОЖ через поры шлифовального круга. Использование этого метода охлаждения ограничивается из-за присущих ему недостатков: необходимости весьма тонкой очистки СОЖ, неравномерного ее распределения по рабочей поверхности круга, забивания пор круга и др. Делаются попытки создания и применения шлифовальных кругов с радиальными наклонными каналами для подачи СОЖ, исследуется струйно-напорный спо­соб подачи СОЖ. Эти способы подачи СОЖ увеличивают стойкость круга, предохраняют его от засаливания и несколько понижают температуру в зоне резания.

Подбором режимов шлифования и характеристик кругов можно влиять на количество выделяющейся теплоты в зоне кон­такта. При увеличении скорости шлифовального круга и пере­мещения детали относительно него количество выделившейся теплоты возрастает. Однако во втором случае одновременно сокра­щается продолжительность воздействия источника теплоты на обрабатываемую поверхность, в результате несколько снижается температура шлифования. Увеличение поперечной подачи и глу­бины резания повышает температуру шлифования, поэтому осо­бенно важно шлифование проводить на оптимальных режимах.

Из-за колебаний припуска, обусловленного погрешностями обработки на предшествующих операциях, шлифование на опти­мальных режимах часто не представляется возможным, следо­вательно, не исключено появление прижогов и трещин. Для устранения шлифовочных дефектов В. А. Хрульков рекомендует применять круги на бакелитовой связке. Чем выше теплопровод­ность материала обрабатываемой детали и шлифовального круга, тем меньше вероятность возникновения прижогов.

С увеличением пористости возможность появления прижогов уменьшается, так как трение при этом меньше, лучше разме­щаются отходы шлифования в порах, лучше обновляются зерна круга. Высокопористые круги широко применяются при шлифо­вании хромистых, ванадиевых, кобальтовых и других трудно обрабатываемых сталей, но они также не исключают появления прижогов.

Вынужденные колебания в системе станок - инструмент—деталь, в частности ультразвуковые колебания малой амплитуды, практически не влияющие на геометрическую форму обрабаты­ваемой поверхности, облегчают процесс стружкообразования при шлифовании. При этом уменьшаются температура, силы резания и остаточные напряжения, уменьшается шероховатость поверхности. Улучшение условий резания при вибрационном шлифова­нии объясняется непрерывным и равномерным самозатачиванием круга и уменьшением работы трения.

Для нахождения путей эффективного изготовления деталей, не име­ющих поверхностных дефектов, необходимо изыскать аналити­ческие методы исследования температурных полей. На основе сказанного выше можно сделать следующие выводы. 1.Дефекты шлифования уменьшают износостойкость трущихся поверхностей деталей и снижают изгибную и контактную их проч­ность. Они возникают в результате чрезмерного нагрева шли­фуемых поверхностей. Устранить дефекты шлифования можно путем уменьшения температур в зоне резания. 2. Научное обо­снование режимов шлифования возможно лишь при условии овла­дения эффективными средствами снижения температуры в зоне резания. 3. Практичес­кие рекомендации, полезные для промышленности, по регулированию качества поверхности при шлифовании могут быть разработаны только на основе комплексного научного обобщения и теоретического обоснования широкого круга вопросов по теплонапряженности процессов обычного, прерывистого и ленточного шлифования, качеству поверхности, износостойкости абразивных инстру­ментов и эксплуатационной надежности шлифованных деталей.

Применение станков, работающих по автоматическому циклу изменения режимов обработки с плавным изменением скорости резания, позволяет существенно изменить структуру шлифовальной операции. Так, управление процессом можно осуществлять по параметру скорости резания и соединять в одной операции существенное увеличение скорость съема материала с достижением высокой точности выполняемых размеров и заданного качества поверхности. Обработку с разными скоростями резания можно осуществлять в одну операцию и производить на одном станке. При этом возможно как ступенчатое изменение скорости резания, так и плавное. Существует вариант разделения обработки на 2-3 операции и выполнение каждой на отдельном станке, настроенном на определенную скорость резания. Однако при этом увеличивается вспомогательное время, а точность получаемых размеров уменьшается по сравнению с первым случаем, когда обработка ведется с одного установа. Для получения оптимального варианта обработки необходимо производить изменение скорости резания, учитывая конкретные условия выполнения операции, рекомендуемые для каждого этапа обработки, технические возможности станка и абразивного инструмента. В основе выбора варианта должно лежать главное преимущество Ш – повышение производительности обработки, определяемой штучным временем, затраченным на операцию.