вательно, и геометрические угловые параметры поверхностей на режущих лезвиях абразивных -зерен имеют случайный, вероятностный характер и могут колебаться в широких пределах.

На рис. 17.15 в двух положениях показано абразивное зерно из нитрида бора (эльбора), на котором имеются выступы, способные вьшолнять функции режущих зубьев. Выберем на этом зерне один выступ (вершина в точке 1) и проанализируем, какие угловые параметры, определяющие положение передних и задних поверхностей, возможны при различных положениях абразивного зерна, совершающего главное движение резания со скоростью 1; относительно поверхности резания. Для того чтобы рассматриваемый выступ принимал участие в резании, абразивное зерно должно занимать в пространстве ограниченный ряд положений. В одном крайнем положении (рис. 17.15, а) на поверхности резания находится также точка 2 другого выступа зерна и при повороте зерна против хода часовой стрелки (поворот при условии касания поверхности резания возможен только вокруг точки 2) точка I рассматриваемого выступа перестает принимать участие в резании. В другом крайнем положении (рис. 17.15,6) на поверхности резания оказывается точка 3 другого выступа зерна и при повороте зерна по ходу часовой стрелки оно поворачивается вокруг точки 3 и точка 1 также выйдет из процесса резания. Так как направление главного движения в обоих случаях одинаково, то и функции передних и задних поверхностей на рассматриваемом выступе выполняют одни и те же грани. Однако угловые положения этих поверхностей и соответственно значения передних и задних углов будут различны. В первом случае резание рассматриваемым выступом производится с большим по значению отрицательным передним углом (Ymin = - 58°) и большим задним углом (а = 65°). Во втором случае этот же выступ производит резание с положительным передним углом (упих = 4°) и малым значением заднего угла (Ощ = 3°). Возможный угол разворота зерна вокруг точки 1 при условии, чтобы рассматриваемый выступ принимал участие в реза-

нии, составляет т = 62°. Так как вероятность любого произвольного положения зерна в пределах угла т одинакова, то условно можно принять, что рассматриваемый выступ работает со следующими средними значениями передних и задних углов: Yep = -27° и а.р = 31°-

а; б,

Рис. 17.15. Крайние возможные положения передних и задних поверхностей режущего выступа абразивного зерна

1 I L

- I................

-80 -ВО -W -20 О го iO во 80

град

Рис. 17.16. Относительная частота значений передних у и задних а углов на режущих лезвиях абразивных зерен шлифовальных кругов

Проведение измерений передних и задних углов на режущих лезвиях всех выступов, расположенных по периметру большого числа абразивных зерен из электрокорундов и нитрида бора, показало, что кривые распределения значений передних и задних углов имеют вид, представленный на рис. 17.16. Наибольшее значение относительной частоты m наблюдается для передних углов при у = - 75° и для задних углов при а = 12°. Таким образом, характерной особенностью шлифования является то, что резание производится абразивными зернами, лезвия которых имеют в основном большие отрицательные значения передних углов. Этим объясняются наклеп и остаточные напряжения сжатия на обработанных поверхностях.

§ 17.8. РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ДИНАМИКА ШЛИФОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

СКОРОСТЬ ШЛИФОВАНИЯ. Под скоростью шлифования понимается скорость точек, расположенных на режущей поверхности шлифовальных кругов. Скорость шлифования, обычно выражаемую в ьл/с, рассчитывают по формуле

(17.1)

г, = лГ)п/60000,

где D - диаметр круга, мм; п - частота вращения шпинделя, об/мин.

Шлифовальные бабки на шлифовальных станках имеют только одну частоту вращения, назначаемую из условия, чтобы при вращении шлифовального круга с максимальным для данного типоразмера станка диаметром скорость периферийных точек круга не превьппала 30 м/с. Этот предел ограничен механической прочностью шлифовальных кругов, выполненных на керамической связке. В процессе эксплуатации, по мере износа и повторных правок диаметр D шлифовальных кругов постепенно уменьшается, что ведет к уменьшению скорости шлифования.

Шлифование со скоростями > 30 м/с допустимо только при использовании кругов, выполненных на металлических связках, а также кругов на керамической связке, армированных специальными прокладками из высокопрочных полимеров или металлическими бандажами, заложенными в круги в процессе их изготовления. Скорость шлифования такими кругами может достигать = 60 м/с и больше.

ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ. На значение эффективной мощности при шлифовании влияет много факторов. Основными среди них являются физико-механические свойства обрабатываемых металлов, характеристики шлифовальных кругов и режимы шлифования. На основе обработки результатов экспериментальных исследований установлено, что при шлифовании конструкционных сталей, чугунов и высоколегированных сплавов затрачиваемая эффективная мощ-

ча, мм/дв. ход; = 0,005... 0,05 - вер-мм/ход; Хпрод =

ность в киловаттах для наружного и внутреннего круглого шлифования выражается зависимостью

(17.2)

круг ~ [БлродБ о1ф5

где 8 род = (0,6... 0,8) В - продольная подача, мм/об; Snon = 0,005... 0,05 - поперечная подача, мм/дв. ход; Sp = 13 - окружная подача, равная линейной скорости точек на обрабатываемой поверхности заготовки, м/мин; В - ширина шлифовального круга, мм.

Для плоского шлифования

(17.3)

где Snon = (0,6... 0,8) В - поперечная пода-

. S

тикальная подача,

= 1... 10 - продольная подача, м/мин; В - ширина шлифовального круга, мм.

Входящий в уравнения (17.2) и (17.3) коэффициент Сд1 зависит от вида шлифования и диаметра шлифуемой заготовки D3, мм:

(17.4)

где Со - коэффициент и и - показатель степени, зависящие от вида шлифования; fci... fcg - коэффициенты, учитывающие твердость круга, ширину круга В, вид обрабатываемого материала:

Вил шлифования Со п

Круглое наружное с продольной

подачей......... 0,0290

Круглое наружное с радиальной подачей....... 0,0184

Круглое внутреннее с продольной подачей....... 0,0322

Бесцентровое с продольной подачей .......... 0,0329

Бесцентровое с радиальной подачей .......... 0,0211

Плоское шлифование периферией круга........ 0,0879

Плоское шлифование торцом

круга.......... 0,1020

Твердость круга fci М2, МЗ . . . 0,9 1

1,16

СМ1, СМ2 С1, С2 . СТ1, СТ2 СТЗ, Т1 .

Ширина шлифовального круга, мм

26...40 .....

40...63 .....

63...100 . . . .

1,58

0,2 0,2 0,3 0,2 0,2 О О

кг 0,8 0,9 1

Обрабатываемый материал к}

Серый чугун..... 0,9

Сталь....... 1

Термообработанная сталь 1,1

Жаропрочная сталь... 1,2

СИЛЫ РЕЗАНИЯ. При наружном и внутреннем круглом шлифовании, а также при плоском шлифовании силу резания можно разложить на две составляющие - тангенциальную и радиальную Ру. Эти составляющие могут быть измерены с помощью предназначенных для этой цели динамометров, чаще всего электротензометрических.

Так как составляющая Р действует в направлении главного движения резания, то именно она определяет значение эффективной мощности Ng = Pv, откуда

(17.5)

Р, = Njvg.

Используя уравнения (17.3), (17.4) и (17.5), получаем для наружного внутреннего и круглого шлифования

а для плоского шлифования

При шлифовании радиальная составляющая Ру силы резания всегда больше тангенциальной составляющей Р. Отношение / = Рг/Ру < 1 называется коэффициентом абразивного резания. Для различных обрабатьшаемых материалов коэффициент абразивного резания имеет следующие значения:

Сталь 45......... 0,36

Быстрорежущая сталь Р9Ф5 0,38

Твердый сплав Т15К6 .... 0,45

Чугун.......... 0,50

Титановый сплав ВТ16 . . . 0,69

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ НА ШЛИФОВАЛЬНОМ КРУГЕ. Для осуществления процесса резания на шпинделе шлифовальной бабки необходимо обеспечить крутящий момент, преодолевающий силы резания. Из двух действующих при шлифовании составляющих силы резания на значение крутящего момента влияет только составляющая Р.

Крутящий момент для наружного и внутреннего круглого шлифования

М,р р = (CoI)CSS poдS° S°гifclfc2fcз)/(2t;J,

а для плоского шлифования

Лкр.пл = (CoDS onS°i,°ilpTkik2k3)/(2vg),

где D - диаметр шлифовального круга.

ЭНЕРГОЗАТРАТЫ НА ОБРАБОТКУ ШЛИФОВАНИЕМ. Работа, затраченная на срезание шлифованием с поверхности обрабатываемой заготовки металла массой 1 кг, выражает удельную величину энергозатрат на процесс шлифования.

При плоском шлифовании за один час шлифовальный круг срезает с обрабатываемой поверхности заготовки металл массой m кг:

m, = 6 - 10 5прод5поп5вертР.

где 5прод - продольная подача, м/мин; Snon - поперечная подача, мм/дв. ход; верт - вертикальная подача, млход; р - плотность обрабатьшаемого металла, кг/м. Тогда энергозатраты 3, кВт-ч/кг, на срезание этого количества металла равны

Э = NJ(6 10-5 род5 оЛерхР),

где Ne - эффективная мощность по уравнению (17.3).

При наружном и внутреннем круглом шлифовании масса металла m кг, равна

Шч = 6 10~5прод5поп5окрР,

где Хдрод - продольная подача, мм/об; Snon - поперечная подача, мм/дв. ход; SoKp - окружная подача, м/мин; р - плотность обрабатываемого металла, кг/м.

Энергозатраты на срезание этого количества металла

Э = NJ(6 10-5прод5поп5вертр),

ОСНОВНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ. Затраты времени, необходимые на проведение шлифовальных операций, определяются в зависимости от схемы шлифования, количества и длины двойных ходов, необходимых для обработки всей обрабатьшаемой поверхности и удаления оставленного на обработку припуска, а также от скорости продольной подачи. Если длина перемещения заготовки при осуществлении одного двойного хода равна 21, мм, а значение продольной подачи 5прод, мм/мин, то время, мин, на