ПРОЦЕСС ШЛИФОВАНИЯ

Шлифование - метод отделочной обработки деталей, обеспечивающий высокую точность (б - 7 квалитет) и низкую шероховатость поверхности

R_a = 0, 08 - 0, 16 ( 11 – 10).

Назначение шлифования - доведение изделий до заданной формы, размеров и шероховатости поверхности; отделка поверхностей под защитные и декоративные покрытия; обдирка литья, поковок и проката;

заточка режущего инструмента; разрезание минералов и т.д.

Удельный вес шлифования в общем балансе механической обработки за последние годы заметно возрос и будет продолжать возрастать, т.к. научно-технический прогресс во всех отраслях машиностроения неразрывно связан с ужесточением требований к точности изготавливаемых деталей и шероховатости поверхности. Трудоемкость шлифовальных работ составляет примерно 25 процентов от общей трудоемкости изготовления изделия.

Процесс шлифования представляет собой процесс резания металлов при помощи зерен абразивных материалов. Признаком, позволяющим квалифицировать шлифование как один из способов обработки резанием, является образование стружки, срезаемой в процессе обработки. Абразивные зерна, обладающие высокой твердостью (2200 — 3100 кг/мм²), теплоустойчивостью и имеющие острые кромки, соединены специальными связывающими материалами в абразивные инструменты, имеющие форму кругов различного профиля, сегментов, головок и брусков. Абразивные материалы употребляются также при отделке деталей в виде паст, порошков и шлифовальных шкурок на тканевой или бумажной основе.

В отличие от ранее рассмотренных инструментов, лезвия которых имеют определенную чертежом форму и размеры, шлифовальные круги и т.п. режут абразивными зернами, имеющими случайную форму и хаотичное взаимное расположение. В резании участвует одновременно большое число абразивных зерен, лезвия которых, каждое имея малые размеры, образуют режущую поверхность.

Особенностью шлифования является срезание каждым абразивным зерном как режущим зубом небольшого слоя металла в виде мелкой стружки, в результате чего на поверхности детали остается царапина ограниченной длины и весьма малой площади поперечного сечения. Обработанная шлифованием поверхность детали образована совокупностью множества царапин - следов резания всех абразивных зерен, расположенных на режущей поверхности шлифовального круга.

Процесс стружкообразования при шлифовании больше всего напоминает процесс фрезерования. Но при шлифовании абразивные зерна, лежащие на режущей поверхности шлифовального круга, имеют очень большую скорость от 30 до 75 м/сек, и в минуту с поверхности заготовки они срезают стружек до сотни миллионов.

В процессе шлифования имеют место все обычные явления при резании металлов: упругие и пластические деформации, тепловыделение, упрочнение обработанной поверхности, износ инструмента и т.п.

Снимаемая стружка имеет такое же строение и вид, что и стружка, получаемая при других видах обработки металлов резанием, только меньших геометрических размеров, а также, вследствие возникновения высокой температуры в зоне резания, часть стружки расплавляется. Внешним проявлением этого является сноп искр, вылетающих из-под круга в процессе шлифования. Высокая температура в зоне резания, достигающая 1500° С, возникает вследствие большой скорости резания и наличия у многих зерен отрицательных передних углов. Поэтому, чтобы избежать прижогов металла, при шлифовании стальных деталей обязательно применяют смазывающе-охлаждающие жидкости, (водные растворы кальцинированной соды, водные растворы тринатрийфосфата, эмульсии). Визуальным признаком прижога являются цвета побежалости на шлифуемой поверхности. Они возникают при нагреве поверхности до температур. 250° - 300° С, при которых в поверхностных слоях могут произойти структурные изменения и образование трещин.Шлифование чугуна, меди, бронзы, алюминия и его сплавов возможно в сухую, но иногда используют и эмульсию для охлаждения.

По сравнению с другими методами обработки резанием процесс шлифования является более сложным из-за прерывистого и неравномерного расположения на круге абразивных зерен, разнообразной формы их режущих кромок, весьма короткого времени срезания каждым зерном стружки и других условий резания. Среди отличительных свойств шлифования следует упомянуть также свойство абразивных кругов к засаливанию (забивание пор между абразивными зернами срезаемой стружкой). Засаленный круг теряет режущие свойства, и поверхность заготовки, контактирует не с зернами абразива, а со стружкой, находящейся в порах шлифовального круга. Засаленность абразивного инструмента вызывает повышение затрат энергии, выделение большого количества теплоты и повышение температуры не режущей поверхности круга и обрабатываемой поверхности. Это, в свою очередь, может приверти к браку детали в виде прижогов. Следующим отличительным свойством абразивных кругов является их способность к самозатачиванию, которое заключается в том, что затупившиеся зерна под воздействием повышения на них нагрузки выкрашиваются из связки шлифовального круга, обнажая тем самым новые, более глубоко лежащие зерна, которые и продолжают процесс резания обрабатываемого металла. Но по мере изнашивания режущие поверхности постепенно изменяют форму и размеры. При этом более интенсивно изнашиваются места угловых переходов и выступов, где абразивные зерна менее прочно скреплены связкой. Это может привести к возникновению на обрабатываемых деталях погрешностей формы и размеров. Поэтому для возвращения шлифовальным кругам режущей способности после засаливания или износа режущих поверхностей необходимо производить их правку, обеспечивающую удаление изношенных зерен, засаленной поверхности и восстановление заданной формы режущей поверхности круга.