Определение параметров шлифования

Основными выходными параметрами процесса шлифования являются: составляющие силы резания, износ инструмента, ка­чество обработанной поверхности, тепловое воздействие на поверх­ностный слой детали, динамическое поведение системы СПИД (шли­фовальный станок - инструмент -деталь) и стоимость шлифования, отнесенная к снимаемому объему материала.

Условием для этого является знание физико-механической зависи­мости между характеристиками процесса, включая его кинематику, с одной стороны, и рабочими параметрами, с другой. Сначала укажем наиболее важные кинематические характеристики:

число вступающих в контакт режущих кромок на единице по­верхности круга

(19.6)

максимальное поперечное сечение среза

(19.7)

общее число вступающих в данный момент в контакт режущих кромок на единице поверхности круга

(19.8)

геометрическая длина контакта шлифовального круга с деталью

(19.9)

где d_se = d_кd_д/(d_к ± d_д) - эквивалентный диаметр круга («плюс» наружное и «минус» внутреннее круглое шлифование); a, b - показатели степени, выведенные из распределения режущих кромок (0 < a, b < 1); С₁- плотность зерен, мм^-3; A_N - постоян­ная пропорциональности, обусловленная геометрией режущей кромки и общей постоянной. С помощью этих основных кинемати­ческих функций можно описать в зависимости от рабочих параметров важнейшие характеристики процесса, такие, как составляющие силы резания, радиальный износ круга, шероховатость поверхности и стоимость обработки.

Составляющие силы резания

Сила резания, возникающая при шлифовании, находится в пря­мой связи с преобразуемой в процессе энергией и является, в зависимости от управляющих воздействий, важным индикатором характера процесса с точки зрения шлифуемости материала и реали­зуемого качества обрабатываемой поверхности (шероховатость и тепло­вое воздействие). Действующая на 1 мм ширины круга нормальная составляющая силы резания определяется из суммы всех действу­ющих в данный момент в контактной зоне отдельных нормальных сил, которые, в свою очередь, пропорциональны соответствующим сечениям среза.

(19.10)

В коэффициенте пропорциональности К уравнения учтены значение удельной нормальной составляющей, завися­щей от материала и СОЖ, а также влияние плотности режущих кромок и усредненной их формы.

Если для плоского шлифования врезанием при dse = dк из урав­нения (19.10) получим функцию нормальной составляющей

(19.11)

Температура резания

Шлифовальный круг, находящийся в рабочем контактe с де­талью, преобразует энергию резания в теплоту. Можно представить шлифовальный круг в виде подвижного источника теплоты, с кото­рого постоянно на деталь направлен тепловой поток таким образом, что на единицу поверхности воздействует количество теплоты Q' Такой движущийся источник теплоты создает движущееся вместе с источником температурное поле, показанное на рис. 19.6.

Рис. 19.6. Термоэлектрически измеренные изотермы в краевой зоне детали при плоском врез­ном шлифовании: а - схема процесса шлифования с нанесёнными изотермами в направлении врезания и подачи; б - шлиф врезания

1- шлифовальный круг, 2 - деталь

Если принять, что из выделяемой в еди­ницу времени тепловой энергии на деталь переходит постоянная доля р, а остаток отводится через стружку и шлифовальный круг, то получим уравнение для коли­чества теплоты, передаваемого на единицу поверхности детали.

(19.12)

При удвоении скорости резания с 30 до 60 м/с наблюдается рост измеренных максимальных температур. Примечательно, что группа засаливающихся, вязких, а также образующих короткую стружку хрупких материалов, обрабатываемых как с маслом, так и с эмуль­сией, обнаруживает средний рост температур на 80 %. Группа пластичных материалов с длинной стружкой, напротив, не обнаруживает роста температуры поверхности при увеличении скорости резания v_к.

По уравнению (19.12) можно оценить влияние скорости детали v_д,. Чем больше повышающее температуру влияние окружной скорости круга, тем больше снижающее температуру влияние повышенной скорости детали.