Схематизация процесса плоского шлифования

Технологический процесс изготовления деталей, наряду с рассмотренной нами ранее лезвийной обработкой, включает в себя также алмазно-абразивную, или финишную обработку. К ней относятся шлифование, полирование, доводка, притирка и т. д. Важность этих методов заключается в том, что именно в процессе финишной обработки формируется качество поверхностного слоя деталей, определяющее ресурс изделия при его эксплуатации.

Характерной особенностью указанных методов является высокая температура в зоне резания (порядка 1000^оС), обусловленная высокой скоростью резания (30-35м/с). Вследствие этого в поверхностном слое детали могут происходить неблагоприятные структурно-фазовые превращения, возникать трещины, прижоги, остаточные напряжения растяжения, а также наблюдаться термические деформации, влияющие на точность размеров.

Существует два подхода к анализу тепловых процессов при шлифовании. По первому взаимодействие между поверхностями обрабатываемой детали и шлифовального круга является дискретным, соответствующим контакту с отдельными зернами. Такой подход отражает реальные условия процесса резания и целесообразен, если рассматриваются вопросы о тепловых процессах, связанных с инструментом: работа зерен, локальные температуры на зерне, учет влияния зернистости и концентрации зерен.

В большинстве случаев расчет температурных полей связан с обрабатываемой деталью. В этом случае оправдан подход, по которому контакт инструмента с деталью представляется сплошным. Такой подход обосновывается тем, что в процессе тепловыделения участвуют не только режущие зерна, выполняющие микрорезание, но и скользящие зерна, трущиеся по поверхности детали, а также связка и стружка, расположенная в межзеренном пространстве. Нарушение сплошности контакта по отношению к детали столь несущественно, что ими можно пренебречь.

В дальнейшем мы будем рассматривать температурное поле в поверхностном слое детали и основываться на представлении о сплошном контакте детали и инструмента. Учитывая, что для быстродвижущихся источников теплота не распространяется в направлении движения источника, задачу можно свести к одномерной, считая, что теплота распространяется только в направлении, нормальном к поверхности детали.

При схематизации формы тел необходимо исходить из соотношения размеров тел и источников теплоты. Поверхностный слой деталей прогревается до высоких температур на небольшую глубину (до1-2мм), в связи с чем, большинство деталей можно считать полубесконечными телами. Деталь при шлифовании схематизируется как полупространство (рис. 14.1).

Источник теплоты, находящийся в зоне контакта инструмента с деталью, можно считать двумерным в виде прямоугольника, так как из-за большого диаметра шлифовального круга (400-600мм) кривизна поверхности резания мала. Ширина прямоугольника равна ширине круга или ширине детали В, а длина – длине дуги контакта круга с деталью L: , (t – глубина шлифования, D – диаметр круга). Так как длина прямоугольника на порядок выше его ширины, источник целесообразно схематизировать в виде бесконечно длинной полосы. Плотность распределения теплового потока может быть принята равномерной. По длительности функционирования источник непрерывного действия. По скорости перемещения – быстродвижущийся.