АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ОБРАБОТКА

ОБРАЗОВАНИЕ СТРУЖКИ

Хонинговальные головки - производство и продажа

Процесс снятия стружки при шлифовании происходит при одновременном врезании в шлифуемую деталь нескольких зерен, находящихся в данный момент в месте контакта абразивного ин­струмента с деталью.

В связи с тем, что зерна в круге расположены на разной вы­соте, сначала в металл врезаются кромки выступающих зерен и затем лежащие глубже от поверхности. Врезаясь в металл, кромка зерна действует на него сначала сдавливающе, и если сила сжатия превосходит силу сопротивления металла, происходит от­деление стружки. Очень много зерен при этом, скользя по металлу, уплотняют его поверхность, в результате чего последующим зер­нам приходится совершать большую работу для снятия стружки. Каждое зерно при шлифовании срезает стружку переменной тол­щины: совсем малой при врезании и выходе из контакта и большей в середине процесса врезания, т. е. испытывает переменные напря­жения, постепенно возрастающие, а затем падающие. Таким об­разом, процесс образования стружки сопровождается упругими и пластическими деформациями, в результате которых происходит изменение формы и свойств снимаемого металла и поверхностного слоя. Вследствие этого получаемые в процессе шлифования стружки деформированы различно как по толщине, так и по длине. Много стружек образовано при большом угле скалывания зерен и получает малую усадку, многие вследствие высокой температуры не имеют формы стружки и почти все имеют различную толщину — от десятых долей микрона до десятых долей миллиметра.

Процесс снятия стружки происходит при очень большом удель­ном давлении, большой скорости резания и сопровождается тре­нием зерен и связки о металл и тепловыделением, намного превы­шающим тепловыделения, имеющие место при работе стальными и твердосплавными инструментами. Эти явления вызывают опла­вление части стружек.

В зависимости от режима, вида обрабатываемого и абразивного материалов и режущих кромок, углов при вершинах зерен и сте­пени их остроты происходит резание, царапание или скобление поверхности шлифуемой детали.

В тех случаях, когда зерна имеют острые кромки, небольшие радиусы закруглений и оптимальные углы, происходит резание или царапание металла. При этом получаемая стружка часто имеет такой же вид, как сливная стружка при точении незака­ленной стали с высокой скоростью резания (рис. 33). Такую стружку чаще всего можно наблюдать при шлифовании кругами из монокорунда и карбида кремния. Такое сходство формы под­тверждает, что законы резания стальным инструментом применимы и для многих процессов шлифования. Если зерна имеют тупые кромки, большие радиусы закругления и невыгодно ориен­тированы относительно обрабатываемой поверхности, то происхо­дит скобление поверхности, причем образование стружки сопро­вождается в этих случаях резким повышением температуры и получаемая стружка целиком или частично сгорает. Чем больше радиусы закруглений режущих кромок зерен, тем труднее они врезаются в снимаемый слой металла, большее трение, сильнее деформации стружки (усадка до 5 раз и больше), выше темпера­тура резания. Чем меньше радиусы закругления зерен, тем меньше может быть толщина снимаемой стружки.

Некоторые исследователи утверждают, что снятие стружки возможно только при определенном соотношении между твердо­стью режущего инструмента и твердостью обрабатываемого мате­риала. При точении это отношение равно 1,3—1,5, а при шлифо­вании 1,3—2. В действительности же при шлифовании твердых сплавов и труднообрабатываемых вольфрамо-кобальтовых и
молибденовых сталей это отношение значительно меньше, однако резание и снятие стружки происходят.

Каждое зерно начинает работать с удара режущей кромки о снимаемый слой металла с силой, зависящей от величины подачи. Сила удара уменьшается в результате того, что в момент удара одних зерен часть других снимает стружку, так как величина дуги контакта, как правило, больше, чем размеры зерен в поперечнике.

Чем большее число зерен одновременно врезается в снимаемый слой, тем меньшая сила приходится на одно зерно. Чем больше размеры круга, больше вес и выше его скорость, тем большее давление приходится на одно зерно. Если сила резания превос­ходит прочность зерна или силу его сцепления с другими зернами, то оно обламывается или вырывается из связки. Практически зна­чительно чаще зерна не вырываются и не обламываются, а только очень немного истираются, о чем свидетельствует малая величина износа круга за период стойкости. Особенно это относится к мелко­зернистым кругам, при работе которыми число зерен, одновре­менно врезающихся в деталь, особенно велико. Прочность зерен, если они не дефектны (не имеют трещин, раковин и т. п.), обычно превосходит силу их удара о деталь при обычно применяемых при чистовом шлифовании подачах.

В отличие от точения, при котором резец, непрерывно снимая стружку, в течение всего прохода находится под воздействием сил резания, при шлифовании каждое режущее зерно за один оборот круга работает в течение времени, измеряемого десятитысячными и даже миллионными долями секунды. Это время равно где I — длина дуги соприкосновения круга с деталью.

Так, например, снятие стружки длиной I = 0,25 мм и ее дефор­мация при v_K = 35 м/сек происходят за 0,000007 сек. Каждое зерно

работает с перерывом в ~ раз превосходящим время его работы.

Эти перерывы благоприятно отражаются на работе и стойкости абразивного инструмента. Чем больше это отношение, т. е. чем больше диаметр круга и чем меньше дуга соприкосновения, тем легче условия работы зерен.

Величина усадки стружки также зависит от радиуса закруг­ления и угла резания зерен. Чем они больше, тем большую дефор­мацию испытывает снимаемая стружка, тем больше ее усадка. В процессе шлифования часть стружки сгорает, часть вылетает из зоны шлифования и часть застревает на зернах и между зернами

в порах круга. Увеличение отношения ^ способствует лучшему

удалению стружки и охлаждению круга.

Зерна круга испытывают большие и быстро меняющиеся напря­жения.

Какие же соотношения должны существовать между давлением шлифования и структурой круга? С. Круг определяет это соотно­шение так.

Зерно шириной 1 и длиной х подвергается при равномерно распределенном давлении в Р кГ на единицу поверхности давле­нию резания величиной R = 1 •хР кГ, приложенному на расстоя­нии от острия зерна (рис. 34).

На работающем на изгиб сечении высо­той у уравнение изгиба при угле резания а дает отношение

tga= 1,732 ]/-£-,

где k — прочность зерна при изгибе.

Следовательно, угол при вершине зерна

определяется отношением . Он увели- ния на зерно

чивается в тем большей степени, чем в большее количество раз удельное давление на грани Р превышает прочность при изгибе. Удельное же давление зависит непосредственно от характера мате­риала. По мере увеличения давления на грань зерна, например, при шлифовании литой стали должен увеличиваться угол при вершине зерна. Даже при материале меньшей прочности удельное давление может увеличиваться, если давление резания вблизи острия зерна распределяется на небольшой площади, и тем самым может возникнуть опасность разрушения режущей кромки и ее обламывания при слишком остром угле зерна.