 |
Производительность шлифования и высокое качество обработки в значительной степени зависят от характера абразивного инструмента. Поэтому при выборе инструмента должны учитываться следующие параметры:
Химический состав обрабатываемого материала существенно влияет на качество шлифования, которого определяется степенью окисления стружки и обрабатываемой поверхности. Процесс коррозии зависит от природы химических элементов, составляющих сплав.
Например, алюминий, кремний, никель и другие способны образовывать химически устойчивую пленку, увеличивая стойкость сплавов окислению. Наоборот, повышение содержания углерода снижает устойчивость сплавов против окисления и тем самым способствует процессу образования стружки и облегчает ее удаление с поверхности круга. Таким образом, повышение степени окисления облегчает процесс шлифования, а понижение затрудняет. Поэтому углеродные стали, например, лучше шлифуются, чем легированные конструкционные и инструментальные. Легирующие присадки способствуют образованию в сталях карбидных соединениях, повышают их твердость и температуру плавления. Это ухудшает обрабатываемость сталей абразивными инструментами, увеличивает степень затупления абразивных зерен, понижает стойкость кругов между правками.
Немаловажное значение для процесса шлифования имеют и физико-механические свойства материала - теплопроводность и теплостойкость, прочность и вязкость. Так, обработка сплавов с низкой теплопроводностью происходит при высоких температурах, что делает их труднообрабатываемыми. Высокая прочность в сочетании с большой вязкостью так же затрудняет процессы шлифования. Например, серый чугун обрабатывается значительно легче, чем отбеленный или легированный.
Большое влияние на процесс шлифования оказывают характеристика абразивного инструмента и структура обрабатываемого материала. Например стали по обрабатываемости шлифованием в зависимости от структуры можно расположить в следующем порядке: аустенитные, мартенситные, троститные, сорбитные, перлитные. Исходя из этого, шлифование аустенитных сталей целесообразнее осуществлять кругами из электрокорунда белого и монокорунда. При опасности появления прижогов и шлифовочных трещин применяются круги открытых структур, иногда - круги из карбида кремния зеленого.
В настоящее время для шлифования труднообрабатываемых сталей и сплавов применяются инструменты из эльбора. Они позволяют исключить при шлифовании термические удары и прижоги. Обработка твердых сплавов производится инструментами из карбида кремния и алмазов. Применение алмазных инструментов исключает появление шлифовочных трещин, обеспечивает высокие классы точности обработки и качество поверхности.
Многообразие сочетаний обрабатываемых материалов по химическому составу, физико-механическим свойствам и структуре с геометрическими параметрами деталей и кинематическими связками при шлифовании не позволяет однозначно устанавливать характеристику абразивного инструмента. Так, для обдирки стального литья и проката применяются круги на бакелитовой связке, для чистового шлифования - на керамической. При шлифовании сталей лучшие результаты дают круги из электрокорунда белого или нормального. Для операций доводки предпочтительнее использовать бруски из карбида кремния.
При выборе абразивного инструмента, его зернистости, твердости, структуры и соответственно режима обработки немаловажное значение имеют формы и размеры шлифуемой поверхности. Так, для обработки деталей, имеющих большую массу, хорошо отводящую образующееся при шлифовании тепло, применяют более твердые круги и интенсивные режимы. Изделия, имеющие небольшую толщину стенок, обрабатывают мягкими кругами открытых структур.
При большой площади соприкосновения шлифовального круга с изделием требуются мягкие круги, так как удельные давления малы для периодического обновления поверхности круга, при малой площади контакта - наоборот. Если для круглого шлифования, когда поверхность контакта незначительна, а удельные давления между обрабатываемой деталью и кругом велики, необходим, например, круг степени твердости С1-С2, то для внутреннего шлифования применяется круг степени твердости СМ1-СМ2. При шлифовании отверстий малых диаметров из-за невозможности обеспечить скорость резания более 15-20 м/сек выбирают круги более высоких степеней твердости.
Шлифование прерывистых поверхностей следует производить более твердыми кругами плотной структуры, так как прерывистость поверхности способствует повышению самозатачиваемости кругов. В случае обработки изделий торцом круга при большом контакте между обрабатываемой поверхностью и абразивным инструментом необходимы более мягкие крупнозернистые круги, чем в случае обработки периферией круга. При этом кольцевые круги должны быть мягче, чем сегментные.
Для обеспечения необходимого профиля фасонное шлифование производится более твердыми и относительно крупнозернистыми кругами. При неровной, прерывистой поверхности (отливки, поковки) и работе, сопровождающейся ударами, следует применять устойчивые по профилю, т.е. относительно плотной структуры и твердые шлифовальные круги.
Величина припуска определяет характер операции абразивной обработки: обдирочное, предварительное, чистовое и окончательное шлифование.
Для удаления больших припусков на операциях обдирочного и предварительного шлифования применяют крупнозернистые круги с открытой структурой на бакелитовой и керамической связках. При обдирочном шлифовании обычно применяют среднетвёрдые и твердые круги.
При чистовых операциях, когда с заготовок удаляются небольшие припуски, следует применять круги относительно мелкозернистые с более плотной структурой. Во избежании поверхностных структурных изменений материала твердость абразивного инструмента должна быть понижена до среднемягкой или средней. Чистовое шлифование обычно ведется кругами на керамической связке, отделочное - на органической.
Часто предварительное и окончательное шлифование осуществляется в одной комбинации. В этом случае инструментом одной и той же характеристики удаляется при более жестких режимах шлифования основная часть припуска (предварительная обработка), а затем при сниженных значениях подачи на глубину и продольной подачи и выхаживания осуществляется окончательная обработка поверхности детали. При комбинированной операции шлифования применяются среднезернистые круги средних степеней твердостей.
На выбор шлифовального круга существенное влияние оказывают тип, мощность и состояние станка, на котором производится операция шлифования. Нередко одна и та же операция может быть выполнена на станках различной жесткости и мощности. Шлифовальный станок с жесткими подшипниками, смонтированный на жестком фундаменте, обеспечивает спокойную, без вибраций работу, а следовательно, и равномерную нагрузку на режущие зерна круга. Для работы на таком станке можно применять более твердые круги, чем при работе на станках с пониженной жесткостью.
При большой мощности станка можно применять более интенсивные и производительные режимы шлифования и во избежание большого износа использовать более твердые абразивные инструменты.
Автоматическая и механическая подачи обеспечивают более равномерную нагрузку на шлифовальный круг, чем ручная. Поэтому при ручной подаче следует применять более твердые круги.
Применение охлаждения на шлифовальных станках существенно облег чает процесс шлифования. Охлаждение способствует снижению нагрева обрабатываемого изделия, удаление стружки и уменьшению ее спекания, а также уменьшению засаливания рабочей поверхности круга. Поэтому при использовании СОЖ применяются круги более твердые (примерно на одну степень), чем при шлифовании всухую.
Высокие эксплуатационные показатели инструментов из алмаза и эльбора достигаются при их применении на станках высокой жесткости и виброустойчивости. Пониженные жесткость и виброустойчивость приводят к повышенному износу алмазно-эльборового слоя кругов. По нормам точности шлифовальные станки, предназначенные для работы этими инструментами, должны быть повышенной, высокой и особо высокой точности. Эти станки должны обеспечивать возможность осуществления автоматических продольной и поперечной подач при шлифовании с применением смазочно-охлаждающих жидкостей.
Немаловажное значение для выбора абразивного инструмента имеет режим работы станка.
С повышением окружной скорости круга увеличивается число абразивных зерен, участвующих в процессе шлифования в единицу времени, и, следовательно, уменьшается сечение стружки и величина нагрузки, приходящейся на одно зерно. Таким образом, абразивные зерна изнашиваются меньше. Наоборот, с уменьшением скорости круга участвует меньшее количество зерен в единицу времени нагрузка на них возрастает, и круг изнашивается быстрее. В этом случае применяют более твердые круги.
Работа на максимальных скоростях круга, допустимых условиях его прочности и типом станка, позволяет повысить производительность шлифования. По мере износа круга уменьшается его окружная скорость, и он начинает работать как более мягкий. Для поддержания постоянной скорости на шлифовальных станках следует устанавливать приводы, которые обеспечивают увеличение числа оборотов по мере срабатывания круга.
В условиях работы круга высокой твердости из-за его быстрого затупления стоимость операции может также возрасти в связи с необходимостью более частой правки
Следует отметить, что интенсификация режимов шлифования часто при¬водит к ухудшению качества обработанной поверхности и появлению прижогов.
В настоящее время все большее распространение получают силовое обдирочное шлифование со съемом больших припусков металла. Величина припуска, достигающая 6 мм, требует возрастания мощности на 1 мм высоты круга с 0,25 до 0,75 КВт. Для силового шлифования применяются специальные круги, работающие при скорости 60-80 м/сек., зернистостью 125 и 160 на бакелитовой связке высоких степеней твердости. Работа таких кругов при очень высоких удельных давлениях в зоне резания обеспечивает их самозатачивание и отсутствие прижогов, которые сопутствуют процессу при пониженных режимах резания обычными кругами.
|
|
