Учебное пособие 800232

Рисунок 5.3 Разновидности круглого шлифования: а - с продольной подачей; б - глубинное; в - врезанием

У некоторых шлифовальных станков заготовке сообщается только одно вращательное движение, а шлифовальный круг имеет три движения (вращательное, поступательное вдоль оси заготовки и поступательное - в радиальном направлении).

Для рассматриваемого вида шлифования общая величина	припуска на сторону
считается достаточной, если находится в диапазоне (0,15 1,15)	мм. Величина припуска
зависит от длины и диаметра заготовки, уровня шероховатости и точности
обрабатываемой поверхности. Так как шлифование относится к более дорогим способам
резания, то (60 80) % от общего припуска отводят под черновое (предварительное)

шлифование, а (20 40) % - под чистовое (окончательное).

Шлифуют при продольной подаче, назначая достаточно малую глубину резания (t = 0,005 0,020 мм). В результате даже сравнительно небольшой припуск на сторону приходится снимать в несколько проходов. Малая глубина резания позволяет применять большие подачи на каждый оборот детали: S 0 =(0,3 0,8)В, где В - ширина круга. В итоге

считается, что шлифование является производительным способом резания, если величина припуска на обработку минимизирована.

Глубинное шлифование (рисунок 5.3 б) отличается тем, что допускают большую глубину резания ( t = 0,1 0,3 мм), чтобы убрать припуск за один проход, а подачу уменьшают до S 0 = (0,10 0,15)В. При таком соотношении этих режимных параметров

рабочая кромка шлифовального круга быстро осыпается, поэтому ее заправляют под некоторым углом, открытым в сторону срезаемого слоя (см. рисунок 5.3 б).

При наружном круглом шлифовании по способу врезания (рисунок 5.3 в) продольное перемещение круга или заготовки отсутствует. Шлифовальный круг, вращаясь, перемещается в радиальном направлении. При такой кинематической схеме необходимо,

чтобы ширина круга		В была	несколько больше протяженности		шлифуемой
поверхности.	Из-за	большой ширины шлифования допускают очень маленькую
радиальную	подачу на	каждый	оборот детали (0,001	0,005 мм). Общая величина

радиальной подачи равна толщине удаляемого слоя (припуск на обработку).

Шлифование врезанием оказывается наиболее производительным. Его легко автоматизировать (всего одно поступательное движение).

Основное технологическое время при наружном круглом шлифовании составляет t0 LhK / nз Sд Bt ,

где L - длина шлифования, мм;

h - припуск на сторону, мм;

К- коэффициент точности (коэффициент выхаживания); при черновом шлифовании

К= 1,1; при чистовом К = 1,4;

nз - число оборотов заготовки, об/мин;

Sд - долевая подача (в долях ширины круга за один оборот заготовки);

В - ширина круга, мм;

t - глубина резания (поперечная подача) за каждый ход, мм.

При анализе силового взаимодействия между контактирующими поверхностями заготовки и шлифовального круга компоненты общей (результирующей) силы обычно располагают в направлениях продольной и поперечной подачи, а также в направлении отжатия обрабатываемой заготовки от шлифовального круга. Анализ показывает, что

наибольшее числовое значение имеет сила отжатия заготовки.
Так как	скорость	вращения круга	k	значительно превышает	скорость вращения
заготовки	з ( k /	з =60 100), то и		мощность, затрачиваемая	на вращение круга,

значительно больше. Эту мощность Ne вычисляют по эмпирическим уравнениям, приводимым в справочниках и других нормативных документах, а для вычисления силы резания Pz , совпадающей по направлению с главным движением, используют уравнение Ne =

Pzvk.

В связи с тем, что силу Pz и силу отжатия Ру представляется возможным измерять экспериментально (путем применения соответствующих динамометров), то соотношение

этих сил представлено в справочной литературе в качестве коэффициента абразивного резания f = Pz /Py < 1. Для ряда конструкционных материалов коэффициент f имеет следующие численные значения:

Сталь 45	0,36
Быстрорежущая сталь Р9Ф5	0,38
СплавТ15К6	0,45
Чугун	0,5
Титановый сплав ВТ 16	0,69

Бесцентровое шлифование реализует тот же механизм резания, что и рассмотренные способы шлифования, но существенно отличается кинематикой процесса. В частности, положение заготовки 2 (рисунок 5.4) в зоне резания предопределяется опорным ножом 4, поддерживающим заготовку снизу, а с боковой поверхностью заготовки (справа и слева) контактируют шлифующий круг 1 и диаметрально ему расположенный ведущий круг 3. Причем, расстояние между кругами меньше диаметра шлифуемой поверхности на удвоенную толщину срезаемого слоя. То есть глубина резания при бесцентровом шлифовании, назначается в процессе наладки станка. В свою очередь, для осуществления подачи заготовки

в осевом направлении ведущий круг 3 повернут на угол		= 1,0°- 4,5 ° и этим создается сила,
ведущая заготовку в осевом направлении.
Круги вращаются по часовой стрелке, а заготовка,		получающая вращение от ведущего
круга и имеющая, примерно,	ту же скорость (10-90 м/мин), против часовой стрелки. В

целях повышения трения между ведущим кругом и заготовкой ведущий круг берут мелкозернистый на вулканитовой связке с достаточной твердостью. Шлифовальный круг (на керамической связке) по отношению к ведущему кругу вращается со значительно большей скоростью (30-90 м/с) и осуществляет процесс резания.

Рисунок 5.4. Схема бесцентрового шлифования

Бесцентровое шлифование обеспечивает обработанной поверхности достаточно низкий уровень шероховатости при еѐ высокой точности. Однако, в связи с тем, что положение заготовки в рабочей зоне предопределяется самой обрабатываемой поверхностью, этот способ шлифования может только ухудшать взаимную координацию обработанной поверхности по отношению к другим поверхностям (например, увеличивать несоосность).

Кроме наружного круглого шлифования в практике машиностроения широко применяется шлифование отверстий. Соот, существует целый ряд кинематических схем внутреннего шлифования, для которых полностью сохранен механизм резания, присущий для работы абразивным инструментом (рисунок 5.5).

Станки для внутришлифовальных работ менее производительны, чем станки для наружного шлифования. Абразивный круг имеет малый диаметр, быстро изнашивается, требует частой правки и замены. Круг на станке крепится консольно, следовательно, жесткость его крепления понижена. Это является одним из источников для снижения точности обработанной поверхности. По всем этим причинам резание способом

Рисунок 5.5 Схема внутреннего шлифования: а - простое внутреннее; б - планетарное внутреннее

внутреннего шлифования применяют преимущественно в тех случаях, когда из-за твердости обрабатываемого материала или из-за конфигурации обрабатываемой поверхности и прилегающих к ней других сопрягаемых поверхностей обработка иным лезвийным инструментом (развертыванием, протягиванием и т.п.) оказывается невозможной.

5.5.Доводочное абразивное резание

В ряде случаев точность и качество обработанных поверхностей обеспечивают специальными приемами резания абразивным инструментом. К таким приемам, в

частности, относятся хонинговаиие и суперфиниш («сверхдоводка»).

При хонинговании режущим инструментом является хон, имеющий раздвижную головку, несущую по своей окружности абразивные бруски, Бруски закреплены на металлических колодках и с помощью раздвижного механизма способны перемещаться в радиальном направлении к обрабатываемой поверхности. Головка шарнирно соединена со шпинделем станка и поэтому самоустанавливается в обрабатываемом отверстии.

Введенной в отверстие головке сообщается вращение со скоростью 30 60 м/мин и возвратно-поступательное движение - со скоростью 10 15 м/мин.

В процессе резания бруски разжимают автоматически (за счет предварительной настройки процесса) или вручную (периодически). Давление брусков на обрабатываемую поверхность составляет 4 8 МПа (4 8 кГ/см2).

Слой материала для удаления при хонинговании обычно находится в диапазоне 0,01 0,20 мм. Длительность обработки 1- 5 мин при обильном охлаждении керосином (часто с примесью

минерального масла).
Малые припуски на обработку (и, соответственно, очень	малая глубина резания)

предопределены, только стремлением улучшить точность поверхности по форме (первая

характеристика точности)	и по шероховатости.	Однако, в связи	с тем, что хон
самоустанавливается вдоль оси обрабатываемого		отверстия, процесс хонингования не
влияет на вторую	характеристику точности, то есть на точность расположения этой
оси

Рисунок 5.6. Суперфиниш:

а) схема процесса; б) изменение профиля поверхности по ходу

резания

относительно поперечно расположенных поверхностей обрабатываемой детали (например, относительно торца).

Суперфиниш («сверхдоводка») также является одним из доводочных способов абразивного резания (рисунок 5.6). Он ориентирован исключительно на уменьшение и без того малой шероховатости, получаемой после тщательного шлифования. Обычно суперфиниш осуществляется абразивными брусками, прижимаемыми незначительным давлением (0,05 2,00 МПа) к обрабатываемой поверхности. При этом реализуются, по крайней мере, три движения:

- вращение детали (скорость 0,05		2,50 м/с);
- продольное	колебание	инструмента	(ход	2 6	мм,	число

двойных ходов 200 1000 и более в минуту); - перемещение инструмента вдоль обрабатываемой поверхности.

Резание ведут в присутствии смазки (керосин с примесью минерального масла). Толщина удаляемого материала 0,0050 0,0075 мм, то есть припуск на обработку находится в пределах допуска на размер, координирующий обработанную поверхность. Слой смазки, покрывающий обрабатываемую поверхность, в начале процесса резания легко прорывается остриями гребешков, составляющих шероховатость поверхности. В результате вначале резание идет достаточно интенсивно, затем интенсивность падает и, наконец, удаление металла прекращается, так как давление брусков оказывается недостаточным для выдавливания смазки. Процесс останавливают, а при необходимости - перенастраивают на более высокое давление брусков.

6. ОСОБЕННОСТИ РЕЗАНИЯ ПЛАСТИКОВ

6.1.Обработка эластомеров резанием

Большая группа эластичных пластиков (эластомеров), широко применяемых в машиностроении в качестве конструкционных материалов, охвачена общим названием «полиуретаны». Изготовленные из них детали обладают исключительной износостойкостью, высокими физико-механическими показателями,

Таблица 6.1 Характеристика эластомеров.

Страна,	Тверд	Прочнос	Напряж	Удлинен	Сопроти
марка	ость	ть при	ение	ие, %	вление
полиурет	по	растяжен	при		раздиру,
ана	Шору	ии, Мпа	300%		МПа
			удл.,
			МПа
США
Адипрен-	90	31,6	14,0	450	22,3
100	95	35,2	25,3	400	11,15
Адипрен-

167		79	77,3	-	-	-
Адипрен-
315
Германия
Эластоме
р		80	30	-	650	-
№18		90	30	-	600	-
№25		93	30	-	450	-
№30
№40		96	30	-	450	-
Англия
Авотан
№1		97	28	11,2	550	-
№2		92	34	7,5	600	-
Россия
СКУ-6		60	45-50	4,0	2	30
СКУ-7Л		80-85	50-60	8-10	2	50-70
СКУ-М		60	55	-	10	100
СКУ-		92-95	40-50	30	6-10	90-100
ПФЛ		50-54	28-33	3,5-5,0	45-50	45-50
СКУ-ОМ
маслоозоностойкостью, а также вибрационной и радиационной стойкостью.
Первоначально основную группу полиуретанов составляли синтетические								каучуки	на
основе	уретана. Затем в цепь			по лимера стали вводить другие функциональные группы,

что привело к модификации свойств конечного продукта.

Практика показала, что структуру и свойства полиуретанов можно изменять в широких пределах путем подбора соответствующих исходных веществ. В итоге полиуретаны относятся к числу тех немногих полимеров, у которых можно направленно регулировать число поперечных связей, гибкость полимерных молекул и характер молекулярных взаимодействий.

В таблице 6.1 в качестве примера приведены основные характеристики некоторых эластомеров, относящихся к категории полиуретанов и применяющихся в ряде стран.

Широкое применение полиуретанов в штамповочном производстве в качестве рабочих частей пуансонов, матриц, прижимов, съемников и буферов сопровождалось исследованиями режимов резания лезвийным инструментом этого материала. Соответственно, сформированы рекомендации по ряду процессов резания. При обращении к этим рекомендациям необходимо иметь в виду, что из-за большого разнообразия самих полиуретанов эти рекомендации носят весьма общий характер. Поэтому основной предпосылкой для достижения высокого качества получаемых из полиуретана изделий является опыт работы с конкретным материалом.

Общие рекомендации сводятся к следующему. При обработке резанием любого вида полиуретана, каким бы твердым он ни был, следует помнить, что по своей природе это эластичный материал, имеющий тенденцию отклоняться от режущего инструмента под действием силы резания. Чтобы противодействовать этому движению, режущий инструмент всегда должен быть очень хорошо заточенным.

Из-за эластичности полиуретана зажимы, в которых удерживается заготовка при механическом резании, не должны сдавливать ее слишком сильно, иначе она деформируется. Практика показала, что при любых способах механического резания целесообразно назначать высокую скорость резания при очень малых значениях

подачи.	Такое	соотношение этих	параметров	резания	преследует
необходимость максимального использования			инерционных
сил	покоя обрабатываемого материала		при высокой	скорости	перемещения

54инструмента относительно обрабатываемой поверхности. Ряд рекомендаций по режимам отрезки, точения и фрезерования для конкретных марок полиуретана

представлены в таблице 6.2.

В процессе механического резания полиуретана в зоне резания возникают очаги нагрева. Но температура не должна превышать 75 80 °С, так как при более высокой температуре полиуретан быстро теряет свои физико-механические свойства.

Таблица 6.2 Рекомендации по режимам резания

Поли-	Вид	Инструме	Габарит	Скорост	СОЖ
СКУ-7Л		Ножовка	300x300x	75-	Без
СКУ-6Л		ручн. Пила	70	100	охлажд.
СКУ-	Точени	Резцы;	любой;	80 -	Без
ОП--15	е	задний	длина	120	охлажд.
		угол 8°-12°			Обильно

Перегрев полиуретана предотвращают, применяя обильное охлаждение зоны резания водорастворимыми маслами и эмульсиями. Основным побочным недостатком процесса механического резания полиуретанов является образование заусенцев на обработанной поверхности.