> Техника, страница 97 > Шлифовка

Шлифовка

Шлифовка, шлифование — процесс резания, производимый с применением абразионных материалов (шлифовальный камень, алмаз). Особой разновидностью Ш. является полирование. Для изготовления шлифовального камня абразионный материал (смотрите) дробится, размалывается и сортируется по крупности зерна просеиванием сквозь специальные сита или процессом отмучивания. В первом случае номер зерна (зернистость) определяется либо числом отверстий в одном погонном дюйме (например у Нортона) либо условными номерами (например германские номера); сравнение обоих способов приведено в таблице 1. Во втором случае — числом минут отстаивания порошка после взбалтывания его с водой или для особо мелких порошков — с маслом (1-, 5-, 10-, 15-, 30-, 60-минутники).

Таблица 1.—О бозначения зернистости абразионных материалов.

Сорта	Обозначения
	по Нортону и з-ду Ильича	германские
Весьма крупнозернистые. Крупнозернистые. Среднезернистые. Мелкозернистые. Весьма мелкозернистые.	10, 12, 14, 16, 18 20, 22, 24, 30, 36 38, 40, 46, 50, 60, 70 80, 90, 100, 120 150, 180, 200, 220	13, 12, M, 10 9, 8, 7, 6 5, 4, 3, 2 1, 01, 0 00, 000, 0000

Сортированные зерна соединяются между собой посредством связующего вещества («цемента»), формуются в виде камня требуемого размера и формы и подвергаются в зависимости от связки специальной обработке, обеспечивающей прочность камня. Связующие вещества употребляются: 1) керамически е—огнеупорная глина с примесью шпата, каолина, талька (плавни);

2) минеральные, подразделяемые на с и-ликатовые (жидкое стекло с прибавлением окиси олова) и магнезитовые (магнезит и хлористый магний),иЗ) растительные, подразделяемые на шеллачные, олеони-товые (масло), вулканитов ые (резина, каучук) и бакелитовые. Камни с керамической связкой обладают пористостью и нечувствительностью к сырости (благодаря обжигу), вследствие чего употребляются для мокрого шлифования, но они очень чувствительны к ударам. Камни с растительной связкой имеют обратные свойства — они упруги, нечувствительны к ударам, но не выносят охлаждения, употребляются для точки инструментов (олеонитовые) и для прорезных работ (вулканитовые). Круги с минеральной связкой дают хороший глянец, но мало производительны, употребляются для очистки литья. Изнашивание шлифовального камня заключается: 1) в постепенном затуплении зерна, вызывающем соответствующее увеличение усилий при резании, 2) в выламывании затупившихся зерен в тот момент, когда усилие достигнет достаточной для этого величины, и

3) в освобождении для работы нижележащих зерен (самозатачивание камня). Момент выламывания затупившихся зерен зависит от твердости камня, то есть от прочности связующего вещества. При данном режиме Ш. и данном материале твердость камня должна выбираться ток, чтобы камень своевременно самозатачивался. При большей твердости камень засаливается, то есть перестает резать, и впадины между зернами забиваются соскабливаемыми частицами металла, при меньшей твердости камень о с bill а е т с я, то есть преждевременно изнашивается.

Сравнение различных шкал твердости шлифовальных кругов приведено в таблице 2.

Таблица 2.—О бозначения твердости кругов.

		Обозначения
Твердость камня	по	по	по между
	Нор	з-ду	народному
	тону	Ильича	проекту
Чрезвычайно мягкие.	Е	ЧМ	1
Весьма мягкие.	F-G	ВМ	2-3
Мягкие..	H-J	М	4-6
Среднемягкие.	К—L	СМ	7-8
Средние ..	Μ—N	С	9-10
Среднетвердые.	0-Q	СТ	11—13
Твердые..	R-S	т	14-15
Весьма твердые.	T-U	ВТ	16-17
Чрезвычайно твердые.	V—Z	чт	18 и выше

Выбор камня. Для грубой Ш. (обдирки) выбираются крупнозернистые камни, для точной — мелкозернистые и более мягкие. Для Ш. чугуна—преимущественно карборундовые (из зерен карбида кремния), для Ш. стали — корундовые (из зерен окиси алюминия); для мягких сортов чугуна и стали — более твердые, для твердых сортов чугуна и стали, в особенности для меди, латуни, свинца — более мягкие круги. С увеличением скорости камня твердость последнего берется меньше, так же как и при более мелкозернистом камне, при увеличении дуги касания камня и изделия, при увеличении подачи, при работе кольцевыми и горшкообразными кругами, при бесцентровой и фасонной Ш., при сухой Ш. Круги большой плотности (то есть при более тесном расположении зерен) употребляются лишь при грубой Ш., пористые круги — при легких работах и при Ш. торцовыми кругами. Шлезингер рекомендует для разных материалов следующие круги (табл. 3).

Теория Ш. имеет задачей установить наивыгоднейший режим Ш., который, как при всяком вообще резании, прежде всего связан с толщиной снимаемой стружки, в данном случае с наибольшей толщиной стружки, снимаемой каждым зерном камня.

Процесс резания шлифовальным кругом изображен на фигуре 1.

Формула Альде-н a (Alden). Пусть (фигура 2)

t — глубина резания в миллиметров, V и v — скорости камня в Λί/ск и изделия в м/мин, D и d—их диаметры в миллиметров, R и г — их радиусы в миллиметров, δ=GF — наибольшая толщина стружки в миллиметров, L=EC—длина стружки в миллиметров, а—расстояние в миллиметров между центрами режущих зерен на окружности круга. Тогда длина дуги на окружности предмета между двумя последовательно режущими зернами

FC =

а · v "60У *

Из треугольника JHC имеем:

JH=НС · sin (а + /?).

Таблица 3. — Рекомендуемые сорта шлифовальных кругов для различных работ

(по Шлезингеру).

Материал изделия	Род абразива	Круглая Ш.		Внутренняя Ш.		Окружная скорость камня, м}ск
		зернистость	твердость	зернистость	твердость
	Карболит		К-М		К
Чугун	Карборунд	40—46	L-M	36-40	Р	33-36
	Кристаллон		L-M		К
	Алунд	24	L	46	J
Легированная сталь	Корунд	комбин.	L	46	J	24-30
	Алоксит	с 40	J	50	М
	Алунд	24	L М	46	J
Мартеновская сталь	Корунд	комбин.	L - М	46	J	18 - 24
	Алоксит	С 36	Ν —О	50	м
	Алунд	46	К	46	к
Сталь закаленная	Корунд	46	К	46	к	24-33
	Алоксит	36	Р	50	м
	Карболит		Μ—N
Латунь, бронза	Карборунд	24-30	L-M	—	—	—
	Кристаллон		Р
	Алунд			36 -46	к
ч“ Алюминий	Корунд	—	—	46 - 52	к	39-45
4	Алоксит			46—50	Q
	Карболит			45—50	21/зЕ
Алюминий	Карборунд	—	—	50	Р	45-54
	Кристаллон			36	21/2Е

В виду ничтожных обычно величин углов а и β можем принять

HC-FC, S=GF=JH.

Тогда

δ=НС · sin (α + β)=FC · sin (а + β), окончательно

^{a =} -W-^sin(^{a +} fl· ⁽¹)

Это и есть формула Альдена.

Ф-л а Гофмана является дальнейшим преобразованием ф-лы Альдена. По тем же соображениям незначительности a и β он принимает sin (a + β)=sin a + sin β

2 rt

sm a :

^ К R (r + R) >. sin ^

R (r + R)

Тогда

sin (a + β)=-A Y _p Лгщ -

или по преобразовании

sin(a + i8) =2УТ|/Ь₊^. (2)

Следовательно по (1) и (2)

Знак (—) относится к внутренней Ш. Для плоской III. d=со и

(^За)

Изменение толщины стружки — в зависимости от d и D в графич. форме изображено на фигуре 3. Ф-ла (3) показывает, что толщина стружки δ: 1) пропорциональна скорости изделия ν и корню квадратному из глубины резания ί, 2) обратно пропорциональна скорости камня V и 3) находится в обратной зависимости от 0 камня D и изделия d (для внутренней Ш. — в прямой зависимости от d).

Выбор режима Ш. Общий принцип: режим должен обеспечить своевременное самозатачивание камня. При камне данной твердости и зернистости для нормального изнашивания камня толщина стружки δ должна иметь нек-рую зависящую от обрабатываемого материала нормальную величину, которая м. б. установлена специальными экспериментами. Зная эту нормальную величину <5, нетрудно по ф-ле

(3) подобрать соответствующий режим. Скорость камня V при круглой Ш. берется 25—35 м/ск, при чистовой Ш. 40— 45 м/ск, при полировке 45—50 м/ск, при внутренней Ш. 12—15 м/ск, при заточке инструментов 18—25 м/ск. Увеличение V против нормальной не ведет к увеличению производительности и лишь повышает центробежную силу при некотором понижении износа камня. Уменьшение V против нормальной вызывает повышенный износ камня без повышения производительности и без экономии энергии. Скорость изделия v

Фигура я. при грубой Ш. 10—15 м/мин, при точной — фирма Нортон рекомендует понижение до 3— 8 м/мин, Шлезингер, наоборот, скорее — повышение, особенно при Ш. стали. Уменьшение и увеличение v против нормальной ведет к засаливанию камня, в первом случае вследствие уменьшения <5, а с ней и усилия, во втором — вследствие вдавливания стружки в поры камня. Глубина резания t зависит от зернистости и не должна превышать ¹/„ размера зерна. При грубой Ш. зерном № 24 при III. стали г=10-У 40 μ, чугуна — ДО 50 μ, при плоской Ш. — 10— 70 μ, при тонкой окончательной Ш.—2—5 μ. Излишняя t только бесполезно изнашивает круг, не давая повышения производительности. Недостаточная t не использует мощности станка и уменьшает <5. Продольная подача s измеряется в долях ширины камня. При грубой Ш. 5=0,75—0,85 для стали и 0,85—1,0 для чугуна, для точной Ш.—меньше, для очень точной—до 0,25—0,33. Охлаждение применяется для устранения перегрева изделия и удаления пыли; берется раствор 3—5% кальцинированной соды в воде, 14—20 л/мин, на станках высокой мощности даже до 150 л/мин в зависимости от размеров изделия, ширины и скорости круга. При чистовой Ш. прибавляется немного масла. Для закаленной стали охлаждение усиливается в целях избежания отпуска. При ТТТ. алюминия применяется смесь керосина и веретенного масла для облегчения удаления стружки и устранения засаливания. При фигурной Ш.—

смесь мыла, соды, свиного сала и воды. Дуга касания L—CM (фигура 2) определяется ф-лой

[знак (—) берется для внутренней шлифовки]. G увеличением L уменьшается нагрузка на одно зерно, увеличивается нагревание предмета и расход энергии; поэтому следует брать более мягкие и крупнозернистые круги и меньшую £. Наиболее невыгодна обработка плоскостей горшкообразными кругами, а также работа внутренней Ш. Правка круга производится периодически алмазным правилом. Перед употреблением круга необходимо произвести испытание его на разрыв при удвоенной V. Усилия при Ш. Радиальная сила в среднем превышает тангенциальную в 1,5—2 раза (опыты Куррейна); это отношение увеличивается с £. По Кодрону (1902 год) оно доходит до 4, в среднем 2—3; наибольшая величина отношения — для твердого крупнозернистого камня, для чугуна больше, чем для стали. По опытам ЦНИИМАШ (1934 г.) для круга зернистости 45 и твердости К при круглой продольной Ш. при V= 30 м/ск закаленной инструментальной стали Р выразилось ф-лой

„ or⁰,⁴ 0,37*0,6

Р=8,4 v ⁹ s ’ ¹ ’.

Для поперечной Ш. при тех же условиях (b— ширина камня в миллиметров)

Р=2,22 b. t. г⁰/¹⁸.

По опытам Куррейна с затуплением зерен Р возрастает и по мере самозатачивания камня периодически колеблется. Более твердый круг дает большую амплитуду колебания Р. При данном режиме Р дает минимум для круга определенной зернистости.

Лит.: Schlesinger G., Wirtschaftliches Schlei-fen, В., 1921; W о x e n, Wear in Cylindrical Grinding,

Stockholm, 1933; Krug C., Form und Fertigkeit von Einzelschleifkorpern bei rasch umlaufenden Schleifwerk-zeugen, «Maschinenbau», В., 1930, Η. 6; Krug C., Ijber d. Spannungszustand d. Schleifscheiben, ibid., 1926, H. 22; Krug C., Beitrage zur Kenntniss des Schleifens, ibid., 1925, B., p. 879; Hoffmann A., Zur Geomet-rie d. Zerspannung beim Schleifen, ibid., 1933, H. %; Krug C., Abnutzungsverhaltnisse einer Schleifscheibe, «Werkstattstechnik», 1926, В., 10; Kurrein M., Die Messung d. Schleifkraft, ibid., 1927, 20—21; Schlesinger P., Yersuche iiber die Leistung von Schmirgel-scheiben, «Forschungsarbeit», 1907, В., Η. 43; Kurrein M., Untersuchung d. Schleifscheibenharte. Mitteilungen aus dem Yersuchsfeld fur Werkzeugmaschinen, «Werkstattstechnik», В., 1928, Η. 10, p. 293; W i 1 d a, Zur Theorie d. Schleifens, «Werkzeugmaschine», 1919, B., p. 471; К r u g C., Zur Theorie des Schleifens, «Z. d. YDI», 1927; C о e n e n, Schleifwiderstandsversuche, «Maschinenbau», 1932, B., p. 450; Rosenberg, Das Springen kerami-scher Schleifscheiben; Herstellungs- u. Behandlungsfeh-ler ais Ursache, ibid., 1933, p. 247, 9110. C. Глебов.