книги из ГПНТБ / Корчак, С. Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей

Данные по измерению объема пор с помощью водо­ мерного бака для кругов из белого электрокорунда раз­ личных зернистости, твердости и структуры приведены в табл. 24. Данные в табл. 24 получены в результате измерения трех-четырех кругов каждой характеристики.

Объем пор не зависит от величины зерна, а зависит главным образом от твердости круга (табл. 24). Влия­ ние структуры на объем пор очень незначительно. Абра­ зивная промышленность изготовляет так называемые бес­ структурные шлифовальные круги, рецептура которых соответствует Б—6-й структуре. Структуры кругов высо­ ких номеров (10— 12) почти не применяют в практике,

иих режущие свойства исследованы мало.

Всвязи с этим была проведена серия опытов по сравне­ нию результатов эффективности шлифования на скорост­

ных и обычных режимах стали 50Г (нормализованной и закаленной) кругами ЭБ50СМ2 и ЭБ50СТ1 двух струк­ тур 6 и 10. Шлифование проводили при радиальной силе 6 кгс.

Из табл. 25 следует, что с увеличением номера струк­ туры режущие свойства круга снижаются на 20—30%. Характер изменения режущих свойств кругов с измене­ нием номера структуры одинаков для скоростного и обыч­ ного шлифования. Снижение режущих свойств кругов структуры 10 понятно, если учесть, что количество зерен уменьшается в результате увеличения связки с ростом номера структуры круга. При этом увеличивается пло-

228

щадь контакта связки с обрабатываемым металлом, что способствует появлению ожогов и уменьшает режущую способность кругов.

В табл. 26 указан объемный износ круга с изменением номера структуры. Износ кругов структуры 10 оказы­ вается гораздо большим, чем для кругов структуры 6; для обычного шлифования эта разница составляет 10— 20%, для скоростного — 40%. В связи с этим коэффи­ циент удельного съема металла — (табл. 27) для кругов структуры 10 составил порядка 20, в то время как для кругов 6-й структуры — 40—50, причем для кругов 6-й структуры при скоростном шлифовании коэффициент удельного съема металла на 15—20% больше, чем при обычном шлифовании. Для кругов 10-й структуры обыч­ ное и скоростное шлифование дает одинаковые резуль­ таты по удельному съему металла.

Т а б л и ц а 26

Объемный износ круга в мм3 за 1 мин работы

В связи с большим объемным износом кругов струк­ туры 10 и низким съемом металла стойкость этих кругов оказывается меньшей, чем кругов структуры 6.

В табл. 28 приведены данные об изменении средне­ арифметической высоты микронеровностей при работе кругами разной структуры. Полученные данные свиде­ тельствуют, что шероховатость поверхности несколько

увеличивается с переходом на работу кругами струк­ туры 10, и позволяют сделать вывод о нецелесообраз­ ности применения кругов структур высоких номеров для шлифования открытых поверхностей из конструкцион­ ных сталей, так как такие круги менее эффективны в ра-_ боте как на скоростных, так и на обычных режимах шлифования по сравнению с кругами структуры низких номеров (или бесструктурных).

Т а б л и ц а 27

Коэффициент удельного съема металла q

при шлифовании в зависимости от структуры круга

Влияние радиальной силы на эффективность шлифо­ вания. Ниже приводятся результаты опытов по влиянию радиальной силы на показатели эффективности шлифо­ вания нормализованной и закаленной стали 50Г при ра­ боте кругами разной твердости (СМ2, С1 и СТ1). Объем снимаемого металла (рис. 90, а) как при скоростном, так и при обычном шлифовании с увеличением радиаль­ ной силы изменяется одинаково, причем для данных условий шлифования увеличение радиальной силы

230

в 2 раза вызывает несколько меньше увеличение съема. Съем металла при скоростном шлифовании с радиальной

Через каждые 10 мин работы круга наряду со съемом металла измерялась и среднеарифметическая высота мик­ ронеровностей. На рис. 90, б приведены кривые измене-

Рис. 90. Зависимости съема металла (а) и шероховатости поверхности (б) от времени работы (Гмаш) кругом ЭБ50С1К при шлифовании нормализо­ ванной стали 50Г:

/, 3 — t>K = 50 м/с; 2, 4 — ак = 35 м/с; 1, 2 — Ру = 12 кгс; 3, 4 — Ру =

=6 К Г С

ния шероховатости поверхности Ra в зависимости от ско­ рости круга и радиальной силы. Шероховатость поверх­ ности с увеличением съема металла увеличивается, по мере затупления круга также происходит некоторое по­ вышение шероховатости.

Аналогичные результаты были получены во всех по­ следующих опытах этой серии. На кривых, приведенных на рис. 90, а я б, каждая точка является среднеарифмети­ ческой результирующей величиной того или иного пока­ зателя за определенное время работы.

На рис. 91 приведены кривые изменения объемного минутного съема металла (среднего за 100 мин работы) при шлифовании стали 50Г с радиальной силой 4, 6, 8

231

и 12 кгс (ширина образца 36 мм). С увеличением радиаль­ ной силы в 2 раза съем металла при работе кругами твер­ дости С1 увеличивается несколько меньше, чем в 2 раза.

Как следует из табл. 30', с увеличением радиальной силы с 6 до 8 кгс съем металла при работе твердыми кру­ гами СТ1 увеличивается назначительно, при работе кру-

Q,m m j/(m uh-k 2C)

альной силы и наибольшее увеличение съема происходит при работе кругами твердостью СМ2. При одной харак­ теристике круга и шлифуемой стали одной марки удель­ ный съем металла может служить показателем расхода энергии на процесс, так как он характеризует количество

232

На рис. 93 приведен объемный минутный износ (сред­ ний за 100 мин) круга ЭБ50С1К6 при изменении радиаль­ ной силы. Износ круга возрастает с ростом Ру и для ско­ ростного шлифования он больше, чем для обычного, в связи с большей интенсивностью съема металла (см.

рис. 91).

Износ кругов разной твердости (табл. 31) находится в очень большой зависимости от радиальной силы. С уве­ личением радиальной силы с 6 до 8 кгс твердые круги СТ1 имеют незначительное повышение износа, круги С1 — больше, а круги твердости СМ2 еще больше, причем по­ следние на скоростных режимах работают почти с полным самозатачиванием (особенно при шлифовании закален­ ной стали 50Г).

С ростом радиальной силы (рис. 94) повышается шеро­ ховатость обработанной поверхности (Ra).

233

Эффективная мощность шлифования растет с увели­ чением радиальной силы в такой же мере, в какой увели­ чивается съем металла. При скоростном шлифовании эф­ фективная мощность несколько больше, чем при обычном. Однако удельный расход электроэнергии (рис. 95) на ско­ ростных режимах на 20—30% меньше, чем на обычных. С уменьшением радиальной силы удельный расход элек­ троэнергии увеличиваегся,

.что связано, по-видимому,

Q,mm3/(m u h -k m !)

с большей удельной работой трения и смятия снимаемого металла при малой толщине среза, характерной для не­ большой радиальной силы.

Удельный расход электроэнергии, полученный при работе кругами разной твердости, указан в табл. 31. По мере увеличения твердости круга расход электроэнергии резко возрастает, хотя съем металла при этом умень­ шается (см. рис. 91 и табл. 31). Очевидно, значительная часть работы при шлифовании более твердыми кругами расходуется не на резание, а на трение связки о шли­ фуемый металл, так как в твердых кругах связки больше, чем в мягких.

234

Полученные экспериментальные данные относятся к обработке стали лишь одной марки при радиальной силе от 4 до 12 кгс и ширине круга 3,6 см (длина детали 36 мм), т. е. радиальная сила изменялась от 1 до 3,3 кгс на 1 см ширины круга. Поэтому целесообразно прове­ рить, во-первых, наблюдается ли такой характер изме­ нения съема металла при изменении радиальной силы и

при обработке других сталей, и, во-вторых, остается ли характер изменения съема металла таким же при боль­ шой радиальной силе (до 20 кгс, т. е. 5,5 кгс на 1 см ши­ рины круга).

На рис. 96 приведены данные о среднем минутном съеме металла при шлифовании стали 20ХНЗА с различ­ ными радиальными силами до 20 кгс. Обработку произ­ водили кругом ЭБ25С2К. Остальные условия проведения опытов сохранялись такими же, как и в предыдущей работе. При увеличении радиальной силы до 12 кгс уве­ личение съема металла несколько отстает от роста Ру, т. е. зависимость съема от радиальной силы такая же, как в предыдущих опытах (рис. 96). Однако при радиаль­ ной силе более 12 кгс съем металла увеличивается относи­

235

тельно больше, чем рост радиальной силы. При этом ха­ рактер этой зависимости одинаков для скоростного и обычного шлифования.

Следовательно, закономерность изменения объемного съема металла с ростом радиальной силы зависит от ее величины: в диапазоне Ру до 3,3 кгс на 1 см ширины круга объемный съем металла отстает от роста радиальной силы (показатель степени при Ру в логарифмической зависи­ мости Q = / (Ру) меньше единицы), при радиальной силе свыше 3,3 кгс на 1 см ширины круга съем металла начи­ нает опережать рост радиальной силы. Такую закономер­ ность можно объяснить тем, что срезание тонких стружек при малой радиальной силе затруднено в связи с боль­ шими отрицательными передними углами на участках зерен, близких к их вершине; с увеличением радиальной силы и толщины срезаемой стружки место контакта металла с зерном удаляется от скругленной вершины зерна, и отрицательный передний угол уменьшается.

Кроме опытов по определению влияния скорости круга и радиальной силы на эффективность шлифования, были проведены опыты по определению влияния диаметра и скорости детали на производительность шлифования. Полученные данные свидетельствуют, что при постоянной

236

радиальной силе за равное время снимается равный объем металла независимо от диаметра шлифуемой детали, ли­ нейный же съем металла (на сторону) обратно пропорцио­ нален диаметру детали; окружная скорость детали за­ метного влияния на съем металла не оказывает.

Таким образом, при выборе скорости детали следует назначать ее наименьшей, так как при меньшей скорости получается меньшая огранка и меньшая шероховатость поверхности. Однако на низкой скорости детали могут возникнуть ожоги. С изменением диаметра детали линей­ ный съем изменяется обратно пропорционально диаметру. Например, при увеличении диаметра в 2 раза минутная поперечная подача сократится (а машинное время соот­ ветственно увеличится) также примерно в 2 раза при неиз­ менных технологических условиях обработки (круг, ре­ жимы, радиальная сила, марка стали).

Обобщенные рекомендации по выбору характеристики кругов для шлифования деталей из сталей. Эксперимен­ тальные данные по влиянию различных элементов харак­ теристики круга на показатели эффективности процессов, скоростного и обычного шлифования образцов из разных сталей сведены в табл. 32. Табл. 32 составлена для кру­ гов из электрокорунда 5—6-й структур на керамической связке при постоянной радиальной силе 6 кгс на 3,6 см ширины круга (—1,7 кгс на 1 см), поперечная подача из­ меняется от 0,05 до 0,25 мм/мин и шероховатость поверх­ ности — от V 7 до V 9. При наличии условий, отличаю­ щихся от указанных, необходимо вводить поправки, ис­ пользуя приведенные выше данные.

По табл. 32 можно выбрать твердость и зернистостькругов для условий обычного и скоростного шлифования сталей 16 марок, условно разделенных на пять групп, имеющих разную шлифуемость. Внутри каждой группы находятся стали, близкие по шлифуемости. Эффективность шлифования той или иной стали кругами разной твер­ дости и зернистости при разных скоростях круга оцени­ вают по минутному съему металла, среднеквадратичной величине шероховатости поверхности и стойкости круга. Эти величины выражены в таблице в виде коэффициентов, пропорциональных абсолютным значениям, полученным в условиях настоящих опытов. Так как в иных условиях работы (жесткость и состояние станка, размеры круга и детали) эти абсолютные величины могут оказаться иными,

237