Изнашивание шлифовальных кругов и влияние СОЖ

Изнашивание шлифовальных кругов определяется поведением абразивных зерен и их связки под воздействием сил и температуры, возникающих в процессе резания. При этом могут проявиться четыре вида изнашивания, а именно: образование поверхностей изна­шивания из-за пластического течения режущей кромки зерна (рис. 19.7 а), дробление групп кристаллов зерен (б), частичное (в) и полное (г) выкрашивание зерен.

Если пластическое течение режущей кромки зерна объясняется преимущественно воздействием высокой температуры в зоне кон­такта, то три другие вида изнашивания обусловлены механической нагрузкой на абразивное зерно. Полное выкрашивание зерен может наступить и при термических перегрузках режущей поверхности, когда связка размягчается или разрушается. Если при определенных условиях обработки возникает большой износ шлифовального круга, то круг приходится часто править. Следовательно, изнашивание шлифовального круга оказывает влияние как на точность, так и на стоимость изготовления.

Процесс трения, воздействующий на отдельное зерно во время контакта, характеризуется высокими переменными значениями да­вления и температуры, что приводит к двум различным процессам изнашивания, так называемому пластическому течению и образова­нию микротрещин. Оба вида изнашивания протекают одновременно и зависят в равной мере от воздействующих на отдельное зерно четырех параметров: давления, скорости трения, времени и длины контакта.

Рис. 19.7. Виды изнашивания шлифовального круга

Общее уравнение для износа шлифовального круга можно интерпретировать как экспоненциальную функцию шлифования:

(19.13)

Здесь V¢ представляет собой снятый объем материала на единицу ширины круга. Показатели степени учитывают различную значи­мость приведенных выше параметров (т - давление в контакте, i - скорость трения, в - время контакта, h - число контактов за определенный промежуток).

Износ по кромкам при шлифовании увеличивается примерно пропорционально увеличе­нию скорости детали v_д, и подачи, причем влияние последней не­сколько больше. Увеличение скорости круга v_к напротив, сильно уменьшает износ. Влияние снятого объема материа­ла V' прямо пропорционально износу.

Важнейшим средством уменьшения теплового воздействия при шлифовании является, наряду с повышением скорости детали, выбор подходящей смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Она должна иметь высокие значения теплопроводности, удельной теплоемкости и теплоты парообразования, а также хорошую смачиваемость и смазывающую способность. Если обработка ведется с большой объем­ной производительностью резания, то следует выбирать СОЖ, уменьшающую долю теплоты, возникающей при трении. Хотя вод­ные эмульсии имеют значительно большую теплопроводность и удельную теплоемкость, их смазывающая способность невелика по сравнению со смазывающей способностью масел. При высокоскоро­стном и профильном шлифовании применяют прежде всего чистые масла. Большая способность к смачиванию и смазыванию масел ведет к уменьшению доли теплоты трения и поэтому к более низким температурам. Составляющие силы резания и шероховатость поверхности при этом ниже, чем при применении эмульсий. Дости­жимая предельная производительность резания, при которой раз­рушаются режущие кромки, для шлифовальных масел значительно больше, чем для эмульсий. Другой проблемой является подвод СОЖ в зону резания, так как вокруг шлифовального круга обра­зуется воздушная прослойка, которая с увеличением скорости круга становится мощнее. Поэтому при работе с повышенными окружными скоростями шлифовального круга применяют отклоняющие воздух щитки и высокие давления (1-3 мПа). Однако этим не гарантируется очистка шлифовального круга от прилипших частиц материала. Такая очистка производится расположенными вокруг шлифовального круга соплами высокого давления, причем шеро­ховатость поверхности уменьшается с увеличением количества сопл высокого давления.