Кафедра технологии машиностроения
Высокоскоростное шлифование – из прошлого в будущее
Одним из наиболее перспективных направлений повышения эффективности процесса шлифования и расширения его технологических возможностей является увеличение скорости резания, которая задается скоростью вращения круга. Диапазон изменения скоростей резания был установлен еще в начале ХХ в., исходя из условия прочности шлифовальных кругов. За последние сто лет сколь либо ощутимых изменений в этой области не произошло. И для подавляющего большинства операций скорость резания и сегодня находится в пределах 35-40 м/с. В то же время известно, что даже небольшое ее увеличение (в 1,5-2 раза) приводит к существенному изменению выходных параметров процесса шлифования.
Результаты фундаментальных теоретических и экспериментальных исследований в области абразивной обработки, выполненных отечественными и зарубежными учеными, наглядно демонстрируют, что эффективность процесса шлифования напрямую зависит от скорости резания. Например, было установлено, что при ее повышении уменьшается толщина среза материала каждым абразивным зерном, изменяются условия стружкообразования и еще целого ряда параметров процесса обработки.
О перспективности метода высокоскоростного шлифования заговорили еще в сороковых годах прошлого столетия. В конце 60-х – начале 70-х гг. ХХ в. был предпринят ряд небезуспешных попыток его внедрения. При этом удалось добиться замечательного эффекта – скорость съема металла удалось увеличить в 5-10 раз, а параметры точности и качества обработки нисколько не ухудшались. В то же время успешное внедрение метода было сопряжено с целым рядом трудностей. Станков, пригодных для выполнения операции в новом режиме, не было – их еще предстояло разработать и создать. Та же проблема была и с инструментом. Это сегодня круги из эльбора и электрокорунда предлагает каждый второй производитель абразивов.
В те же времена об этих материалах знал даже далеко не каждый специалист. Кроме того, необходимо было определить области эффективного применения данного метода и разработать соответствующие технологические рекомендации. Практика показала, что далеко не всегда выгодно переходить на более высокие (50-120 м/с) скорости резания, так как при этом приходится сталкиваться с целым рядом проблем. Так, например, значительно повышается контактная температура шлифования, увеличиваются интенсивность вибраций и центробежные силы, приложенные к вращающемуся кругу, а высокая скорость воздушного потока вокруг круга, препятствует проникновению охлаждающей жидкости в зону резания. Поэтому в ряде случаев, например, при шлифовании жаропрочных и титановых сплавов, заточке твердосплавного инструмента, применяются более низкие скорости резания (15-25 м/с). Такие же скорости считаются предпочтительными при некоторых операциях тонкого отделочного шлифования мелкозернистыми кругами.
В то же время при выполнении ряда операций метод высокоскоростного шлифования замечательно себя зарекомендовал. Например, при проточке неглубоких пазов большой длины, где он заменяет более дорогостоящую операцию фрезерования, или при обработке небольших деталей сложной формы. Стоит также отметить, что увеличение скорости резания, как и уменьшение ее, не беспредельно. При определенном значении скорости процесс переходит в качественно иную стадию. Кроме того, технические трудности реализации данной скорости могут сделать операцию нерентабельной. Поэтому лишь совместное действие всех факторов определяет эффективность обработки данным методом.
В каждом конкретном случае необходим глубокий и всесторонний анализ определения области эффективного использования данного метода. Сегодня метод высокоскоростного шлифования еще не получил достаточно широкого