Обработка резанием

ЛЕКЦИЯ 1 ГОСТ: Обработка резанием – Процесс резания – это последовательное срезание металла заготовки режущим инструментом, удаление его в виде стружки с целью получения детали определенной формы и размеров, заданных чертежом, и обеспечения определенного технологией качества поверхности. ГОСТ: Стружка – ГОСТ: Режим резания – ГОСТ: Скорость резания – ГОСТ: Скорость движения подачи (vS) – ГОСТ: Подача (S) –   3.1. Геометрические параметры режущей части инструментов   Отделение срезаемого слоя металла производится режущим лезвием инструмента. Режущая часть инструмента ограничивается рабочими поверхностями, которые в зависимости от расположения относительно обрабатываемого изделия имеют определенные названия. Разные инструменты имеют различную форму зажимной и режущей частей, однако их режущие части имеют общее устройство и ограничиваются рабочими поверхностями, присущими режущей части любого инструмента. Обычно режущая часть имеет одну переднюю и несколько задних поверхностей. 1 – передняя поверхность, 2 – главная задняя поверхность, 3 – вспомогательная задняя поверхность, 4 – главная режущая кромка, 5 – вспомогательная режущая кромка, 6 – вершина режущего лезвия. Рис. 3.1. Составные части и рабочие поверхности инструментов.   На рис.3.1. показаны рабочие поверхности и режущие кромки режущих частей: а – токарного резца, б – долбежного резца, в – спирального сверла, г – слесарного зубила, д – зерен абразивного инструмента. Передней поверхностью (1) называется поверхность, по которой сходит образующаяся в процессе резания стружка. Главной задней поверхностью (2) называется поверхность, обращенная к поверхности резания. Вспомогательной задней поверхностью (3) называется поверхность, обращенная к обработанной поверхности. Ребро, которое образуется в результате пересечения передней и главной задней поверхности, называется главной режущей кромкой (4). Пересечением передней поверхности с вспомогательной задней поверхностью образуется вспомогательная режущая кромка (5). Точка пересечения главной (4) и вспомогательной (5) режущих кромок называется вершиной (6) режущего лезвия (резца, режущего зуба). Для обеспечения эффективной работы режущего инструмента поверхности его режущего лезвия должны располагаться определенным образом относительно направления движения резания. Точение   Главным движением при точении является вращательное движение детали. Движение подачи придается режущему инструменту. Прямолинейное движение подачи может быть направлено вдоль или поперек оси вращения изделия, соответственно и подача называется продольной или поперечной. Точение осуществляется на токарных станках. Характерным признаком его является непрерывность резания. Методом точения можно выполнять следующие виды работ: обтачивание наружных и растачивание внутренних поверхностей, подрезание торцовой поверхности, фасонное точение фасонным резцом и копировальное точение по копиру. В качестве режущего инструмента при точении используются резцы, конструкция, размеры и форма которых соответствуют выполняемой операции. Так, например растачивание производится расточными резцами, отрезка прутков или готовых деталей – отрезными и так далее. Рис. 13.1 Геометрические параметры а) расточного и б) отрезного резцов.   Независимо от вида резца его режущей части присущи все элементы режущего лезвия, рассмотренные ранее. Расчет режима резания производится поэлементно в указанной выше последовательности. Глубина резания t назначается максимально возможной по условиям выполняемой операции. При черновой обработке она принимается равной припуску, при получистовой (Rz = 6 – 3 мкм): t = 0,5 – 2,0 мм; при чистовой (Rz = 1 – 3 мкм): t = 0,1 – 0,5 мм. Подача s выбирается по таблицам справочной литературы в зависимости от требуемой чистоты обработанной поверхности, размера обрабатываемой детали и принятой величины глубины резания. Скорость резания рассчитывается по эмпирической формуле: , м/мин. Значение стойкости режущего инструмента T принимается для одноинструментальной обработки 30 – 60 минут, при многоинструментальной обработке и многостаночном обслуживание величина стойкости инструмента корректируется в сторону ее увеличения путем применения коэффициентов изменения стойкости. После расчета режима резания производится расчет составляющих силы резания по формулам: где Kp – общий поправочный коэффициент, Мощность резания рассчитывается по формуле: , кВт. При одновременной работе нескольких инструментов мощность резания рассчитывают как суммарную. После расчета мощности производится выбор станка, на котором будет выполнятся проектируемая операция. Если выбранный станок имеет ступенчатое регулирование скорости главного движения, производится корректировка режима резания по станку. где np – расчетная частота вращения шпинделя, nст – частота вращения шпинделя, принятая по станку, vд – действительная скорость резания. При корректировке режима резания частота вращения шпинделя (число его оборотов) принимается, как правило, ближайшей меньшей по сравнению с расчетной. Ближайшее большее число оборотов можно принимать лишь том случае, если действительная скорость резания увеличивается по сравнению с расчетной не более чем на 3%. После расчета режима резания проводится расчет основного технологического времени. Основное технологическое время находится путем деления длинны пути прохода инструмента на скорость подачи. Общий путь прохода инструмента при точении складывается из длинны обрабатываемой поверхности, величины пути врезания резца и величины перебега его. Рис. 13.2 Схема расчета основного технологического времени при точении.   Основное технологическое время t0 рассчитывается по формуле: , где: L – длина прохода резца, мм, n – частота вращения шпинделя, об/мин, s – подача, мм/об; lo – длинна обрабатываемой поверхности, l1 – величина врезания, , l2 – величина перебега инструмента, назначается в зависимости от размера обрабатываемой детали. Сверление  В этой теме рассматривается обработка отверстий сверлами, зенкерами и развертками, т.е. сверление, зенкерование и развертывание. Эти виды обработки отверстий применяются в зависимости от требуемой точности размера отверстия и качества обработанной поверхности. Во всех случаях главным движением является вращательное движение инструмента, а движением подачи – поступательное перемещение его вдоль оси вращения. Сверлами обычно обрабатываются отверстия в сплошном материале, когда требуется получить отверстия невысокой точности. Более точные отверстия после сверления обрабатываются зенкерами и развертками. В этом случае точность отверстий обеспечивается лучшим центрированием инструмента (благодаря наличию большего числа режущих лезвий), повышенной жесткостью инструмента и более легкими условиями работы каждого лезвия. Сопоставление условий работы инструментов при сверлении, зенкеровании и развертывании может быть представлено таблицей. Сравнение условия работы осевых инструментов. При сверлении в сплошном материале глубина резания t равна половине диаметра сверла, а при рассверливании – половине разности диаметров до и после сверления. ;    ; Подачей при сверлении (зенкеровании и развертывании) является величина осевого перемещения инструмента за время одного его оборота. Поскольку резание одновременно вед¨тся двумя режущими лезвиями, то каждое из них работает с подачей Sz, равной половине осевого перемещения сверла за время его одного оборота. Скорость резания при сверлении равна окружной скорости периферийных точек режущих кромок сверла. , Рис 14.1. Элементы резания при сверлении и геометрические параметры сверла. Рис 14.2. Элементы резания: а) - при зенкеровании, б) – развертывании; в) – профиль режущей и г) – калибрующей частей зуба развертки.   В отличие от других процессов резания имеет свои особенности. Они заключаются в том, что резание ведется инструментом, передний угол которого различен в разных точках режущего лезвия. Скорость резания здесь также не постоянна и меняется от 0 в центре сверла до какого-то максимального значения на периферии сверла. В центре отверстия, под перемычкой сверла, резание как таковое отсутствует, производится смятие и выдавливание обрабатываемого материала к периферии под режущие кромки. Особенностью геометрии сверла является наличие пятой поперечной режущей кромки. Ленточка сверла не имеет вспомогательного заднего угла, что вызывает повышенно трение с обработанной поверхностью. Особенностью процесса является также и то, что сверло, окруженное обрабатываемым материалом, работает в стесн¨нных условиях. Это затрудняет отвод стружки и циркуляцию внешней среды, что приводит к худшим условиям охлаждения. При зенкеровании и развертывании элементы режима резания определяются так же, как при рассверливании. Каждый зуб зенкера или развертки работает с подачей, равной доле осевой подачи. Поскольку зенкеры и развертки имеют главные углы в плане меньше, чем у сверла, толщина среза меньше, чем при сверлении. , ; При расчете режима резания глубина резания назначается в указанных выше пределах. Подача выбирается по справочным таблицам с уч¨том глубины сверления, характера последующей обработки, жесткости системы СПИД и свойств инструментального материала. Скорость резания рассчитывается при сверлении: ; при зенкеровании, рассверливании и развертывании: , Крутящий момент рассчитывается как произведение силы резания Pz половины размера диаметра инструмента: , Н.м, а эффективная мощность резания, определяется по формуле: , кВт. Основное технологическое времярассчитываются с учетом врезания и перебега: , Для сверления: L = lo + 0,3D; для зенкерования: ;    l2 = 1 – 4, мм. для развертывания: ;     l2 = 0,5lk; где lk – длина калибрующей части развертки, lo – длина обрабатываемого отверстия, D – диаметр сверла. Фрезерование   Фрезерование является распространенным видом механической обработки. Фрезерованием в большинстве случаев обрабатываются плоские или фасонные линейчатые поверхности. Фрезерование ведется многолезвийными инструментами – фрезами. Фреза представляет собой тело вращения, у которого режущие зубья расположены на цилиндрической или на торцовой поверхности. В зависимости от этого фрезы соответственно называются цилиндрическими или торцовыми, а само выполняемые ими фрезерование – цилиндрическим или торцовым. Главное движение придается фрезе, движение подачи обычно придается обрабатываемой детали, но может придаваться и инструменту – фрезе. Чаще всего оно является поступательным, но может быть вращательным или сложным. Процесс фрезерования отличается от других процессов резания тем, что каждый зуб фрезы за один ее оборот находится в работе относительно малый промежуток времени. Большую часть оборота зуб фрезы проходит, не производя резания. Это благоприятно сказывается на стойкости фрез. Другой отличительной особенностью процесса фрезерования является то, что каждый зуб фрезы срезает стружку переменной толщины. Фрезерование может производиться двумя способами: против подачи и Рис.15.1. Виды фрезерования: а) – против подачи, б) – по подаче, в) – торцовой фрезой, г) – концевой фрезой.   по подаче (рис.15.1.). Первое фрезерование называется встречным, а второе – попутным. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Встречное фрезерование является основным. Попутное фрезерование целесообразно вести лишь при обработке заготовок без корки и при обработке материалов, склонных к сильному обработочному упрочнению, так как при фрезеровании против подачи зуб фрезы, врезаясь в материал, довольно значительный путь проходит по сильно наклепанному слою. Износ фрез в этом случае протекает излишне интенсивно. При работе торцовыми или концевыми фрезами различают симметричное и несимметричное резание. При симметричном резании ось фрезы совпадает с плоскостью симметрии обрабатываемой поверхности, а при несимметричном – не совпадает. Основными элементами режима резания при фрезеровании являются глубина резания, подача, скорость резания и ширина фрезерования. Глубиной резания t является толщина слоя металла, срезаемого за один проход. При цилиндрическом фрезеровании она соответствует длине дуги контакта фрезы с обрабатываемым изделием и измеряется в направлении, перпендикулярном оси вращения фрезы, при торцовом – в параллельном. Под шириной фрезерования В следует понимать ширину обрабатываемой поверхности, измеренную в направлении, параллельном оси вращения цилиндрической или концевой фрезы, а при фрезеровании торцовой фрезой – в перпендикулярном. Скоростью резания v является окружная скорость режущих лезвий фрезы , об/мин, где: D – диаметр фрезы, мм;    n – частота вращения фрезы, об/мин. Подачей называется перемещение обрабатываемой заготовки относительно фрезы. При фрезеровании различают три вида подач: • подача на зуб (sz, мм/зуб) – величина перемещения заготовки за время поворота фрезы на один зуб; • подача на оборот фрезы (s0, мм/об) – величина перемещения заготовки за время одного оборота фрезы; • подача в минуту (или минутная подача, sм, мм/мин) – величина перемещения заготовки в минуту • Эти подачи связаны между собой зависимостью: где: z – число зубьев фрезы, n – частота вращения, об/мин. Плавность работы фрезы зависит от глубины резания, диаметра фрезы и числа зубьев. Она определяется величиной угла контакта фрезы с обрабатываемой заготовкой. Углом контакта называется центральный угол, соответствующий длине дуги соприкосновения фрезы с обрабатываемой заготовкой–деталью (рис.15.2.). ; ; ; .   Рис.15.2. Схема расчета: а) – угла контакта фрезы и б) – максимальной толщины стружки amax.   Для обеспечения плавности работы фрезы число одновременно работающих зубьев должно быть не менее двух. ; . Толщина среза при фрезеровании переменная, ее величина зависит от подачи на зуб и угла контакта фрезы: . При расчете режима резания глубина резания t назначается максимально возможной по условиям жесткости технологической системы, ширина фрезерования В определяется размерами обрабатываемой поверхности. Подача на зуб sz выбирается по таблицам справочников в зависимости от вида и размеров применяемого инструмента, мощности станка и свойств обрабатываемого материала. Скорость резания v рассчитывается с учетом величины выбранных элементов режима резания по формуле: , м/мин, где: Сv – константа, зависящая от свойств обрабатываемого материла; D – диаметр фрезы, мм; Т – стойкость фрезы, которая назначается в пределах от 60 до 400 минут в зависимости от вида и размера фрез, мин; z – число зубьев фрезы; Sz – подача на зуб, мм/зуб. После расчета режима резания определяется главная составляющая силы резания PZ, крутящий момент Mкр и потребляемая на резание мощность N: , Н. , Н.м, , кВт. Рис.15.3. Схема расчета основного технологического времени при фрезеровании.   Основное технологическое время t0 рассчитывается по формуле: , мин, Величина врезания l1 зависит от диаметра фрезы и глубины резания. Из рис.15.3. видно, что: , откуда . Величина перебега l2 назначается в зависимости от размеров обрабатываемого изделия и диаметра фрезы. Протягивание   Протягивание применяется как окончательный вид обработки деталей, обеспечивающий высокую точность размеров и качество обработанных поверхностей. Метод высоко производительный, поскольку полная обработка изделия производится за один проход инструмента. Инструментами служат протяжки и прошивки. Протяжки протягиваются через обрабатываемое изделие, а прошивки продавливаются (прошиваются) через него. Главным движением является движение протяжки, а скорость его — скоростью резания. Движение подачи отсутствует. Срезание припуска обеспечивается увеличением размера (подъемом) зубьев: каждый последующий зуб выше предыдущего на величину подачи sZ. Глубиной резания при протягивании является ширина обрабатываемой поверхности или периметр обрабатываемого отверстия. Рис. 16.1. Схема срезания припуска при протягивании.   Срезание припуска производится последовательно (послойно) режущими зубьями протяжки (рис.16.1). Из этого рисунка видно, что первый зуб не срезает припуск, так как его размер меньше размера отверстия протягивания. Второй зуб срезает слой припуска, расположенный против этого второго зуба и обозначенный цифрой 2. Третий зуб срежет слой 3 так далее. Последние зубья протяжки имеют одинаковый размер и потому срезания припуска не производят, а лишь зачищают поверхность и калибруют ее. Эти зубья называются калибрующими. Рис. 16.2. Профиль: а) режущих и б) калибрующих зубьев протяжки.   В отличие от режущих зубьев, калибрующие зубья имеют на задней поверхности фаску f. Величина переднего угла назначается в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах 10—15 градусов. Задний угол режущих зубьев делается 3-4 градуса, а калибрующих 1 градус. Размеры зубьев протяжки зависят от длины протягиваемого отверстия. Число режущих зубьев определяется как частные от деления величины припуска на подъ¨м зуба SZ. Так при протягивании круглого отверстия припуск на сторону «А» равен половине разности диаметров до и после протягивания: , мм. Число режущих зубьев Zр будет: . где: А – припуск на сторону, мм; SZ – подача на зуб (подъ¨м зуба), мм/зуб. В этой расч¨тной формуле добавлена единица, так как первый режущий зуб срезания припуска не производит, его размер сделан равным размеру отверстия под протягивание, он сделан на случай отклонения размера этого отверстия. В процессе резания вся образующаяся стружка размещается во впадинах между зубьями и никуда не отводится. Поэтому производится проверка протяжки на заполнение впадины. Активная площадь продольного сечения впадины Fакт равна площади вписанного в нее круга и должна быть больше площади продольного сечения стружки Fстр. в 2,5-4,5 раза. Отношение этих площадей называется коэффициентом заполнения впадины. где: h – высота зуба; l0– длина обрабатываемого отверстия. Последовательность срезания припуска определяется конструкцией протяжки и схемой резания. Различают три схемы резания: профильную, генераторную и прогрессивную. Профильная схема резания предусматривает последовательное срезание припуска зубьями, профиль которых подобен профилю обрабатываемой поверхности. Генераторная схема характеризуется тем, что каждый зуб не повторяет, а формирует (генерирует) профиль обрабатываемой поверхности. Рис. 16.3. Схемы резания при протягивании: а) профильная, б) генераторная, в) прогрессивная.   Прогрессивная схема резания заключается в разделении ширины срезаемого слоя между несколькими зубьями одной секции. Высота зубьев одной секции одинакова. Подача на зуб здесь значительно увеличивается. Таким образом, создаются более выгодные условия резания: режущие кромки зубьев проходят в объ¨ме основного не упрочненного слоя обрабатываемого материала и меньше изнашивается. Расчет режима резания производится обычным порядком, но глубина резания не выбирается и не назначается, так как она определяется размерами и формой обрабатываемой поверхности. Подача выбирается в таблицах справочников в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах от 0,01 до 0,3 мм. Скорость резания выбирается в справочной литературе или рассчитывается по формуле: . Стойкость протяжек назначается в пределах 100-500 мин. Обычно скорость при протягивании быстрорежущими протяжками находится в пределах от 2 до 10 м/мин., твердосплавные протяжки могут работать со скоростью резания до 20 м/мин. Сила резания при протягивании рассчитывается по величине длины одновременно работающих режущих кромок зубьев протяжки. где: P – сила резания, приходящаяся на 1мм. длины режущего лезвия зуба протяжки; B – общая длина режущих кромок; р – периметр обрабатываемой поверхности; Zo.p. – число одновременно работающих зубьев. . После определения силы резания производится выбор станка и проверка принятой скорости резания по мощности двигателя станка. . Основное технологическое время рассчитывается по формуле: , где: L– длина рабочего хода протяжки; k – коэффициент, учитывающий время обратного хода протяжки. (k = 1,2 – 1,5). Нарезание резьбы.   Нарезание резьбы может производиться резьбовыми резцами методом точения, вихревым методом, метчиками или плашками. Резьбовыми резцами нарезаются как крепежные, так и ходовые резьбы. Вихревым методом с помощью специальных вихревых головок нарезаются в большинстве случаев ходовые резьбы на деталях типа ходовых винтов металлорежущих станков. Метчиками и плашками нарезаются, как правило, крепежные резьбы. Нарезание резьбы резцами (методом точения) может производиться по профильной или генераторной схемам (рис.17.1). а)                            б) Рис.17.1. Нарезание резьбы резцами: а) по профильной и б) генераторной схемам.   Полный профиль резьбы нарезается за несколько проходов резца. После каждого прохода резец совершает холостой ход и возвращается в исходное положение, смещается на величину глубины резания и снова «проходит» по резьбе. Число проходов i зависит от шага Р нарезаемой резьбы и примерно равно удвоенному его значению. Глубина резания равна доле высоты профиля, приходящейся на один проход. Подача равна шагу резьбы Р. Расч¨т оптимальной скорости резания вед¨тся по известной вам формуле расч¨та скорости при точении: , м/мин. Основное технологическое время определяется с учетом времени на обратный ход резца и числа заходов резьбы. , где: L– длина хода, мм; p– шаг резьбы, мм; np.x. – частота вращения шпинделя при рабочем ходе резца, об/мин.; nx.x. – частота вращения шпинделя при холостом ходе резца, об/мин.; i – число проходов; q – число заходов резьбы. Нарезание резьбы метчиками и плашками может проводиться на токарных, сверлильных и многооперационных станках. а)                                                        б) Рис. 17.2.Схемы нарезания резьбы: а) метчиком и б) плашкой.   nм-частота вращения метчика; nu- частота вращения изделия, на котором нарезается резьба. Главное движение (вращательное) может придаваться как изделию, так и режущему инструменту. Движение подачи – поступательное вдоль оси. Глубина резания равна высоте профиля резьбы, подача – ее шагу. Вихревое нарезание резьбы осуществляется с помощью специальных вращающихся (вихревых) головок, которые устанавливаются на поперечных салазках токарных станков. Нарезаемый винт пропускается через отверстие головки и закрепляется в центрах или в патроне и центре задней бабки станка. Главным движением является вращательное движение вихревой головки с закрепленными в ней резцами. Движение круговой подачи придается нарезаемому винту, а продольной – вихревой головке вдоль оси вращения винта. Вихревое нарезание резьбы по сути своей есть процесс фрезерования канавки между витками резьбы. 1 - вихревая головка, 2 - нарезаемое изделие- винт, 3 - резьбовой резец, Dг- диаметр головки, d- диаметр изделия нарезаемого винта, Sкр – круговая подача, мм/зуб, Sпр – продольная подача, мм/об. Рис. 17.3. Схема вихревого нарезания резьбы.   Глубина резания при нарезании резьбы за один проход равняется высоте профиля резьбы, а при нарезании за несколько проходов – части профиля. Величина продольной подачи равняется шагу резьбы: Скорость резания зависит от частоты вращения вихревой головки: ; Расч¨т оптимальной скорости резания вед¨тся по формуле: где: H – высота профиля нарезаемой резьбы, мм; A – припуск на чистовой проход, мм; Р – шаг нарезаемой резьбы, мм; Dг. – диаметр рабочей окружности головки, на которой располагаются вершины резцов головки, мм; nг – частота вращения головки, об/мин; sZ – круговая подача, мм./зуб. Величина круговой подачи на зуб – перемещение поверхности резания за время поворота головки на один зуб, регулируется путем изменения частоты вращения обрабатываемого изделия nu. Величину ее можно определить исходя из следующих рассуждений. За время одного оборота нарезаемого изделия – винта, резцами прорезается канавка длиной l0, в течение одной минуты прорезается канавка длинной lk в nu раз большая. ; ; За время одной минуты все резцы сделают N срезов, число которых равно произведению числа резцов Z в головке и частоты ее вращения N=Z. nг. Доля длины канавки, приходящаяся на один срез и есть подача на зуб sZ. Для определения ее величины остается лишь разделить длину прорезанной в течение одной минуты канавки lk на число срезов N, сделанных в течение одной минуты. ; ; На основании этой зависимости следует назначить частоту вращения изделия (винта) , соответствующую выбранной и принятой величине подачи на зуб sZ. , где: nu- частота вращения шпинделя станка и нарезаемого винта, об/мин; sZ — выбранная величина подачи на зуб, мм/зуб; ? — угол подъема резьбы; Z- число резцов в головке; nг. — частота вращения головки, об/мин.; du — наружный диаметр нарезаемой резьбы, мм. Величина sZ выбирается по таблицам справочной литературы в пределах от 0,4 до 1,2 мм. на зуб в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала. Основное технологическое время определяется по формуле Вихревое нарезание резьбы обеспечивает высокое качество ее и высокую производительность за счет малого числа проходов. Шлифование   Особенности процесса резания при шлифовании   Шлифование обеспечивает получение высокой чистоты обработанной поверхности и высокой точности размеров обрабатываемых деталей. Шлифование выполняется абразивными инструментами. Абразивный инструмент представляет собой твердое тело, состоящее из зерен абразивного (шлифовального) материала, скрепленных между собой связкой. Значительную часть объема абразивного инструмента занимают воздушные поры. Абразивные инструменты в подавляющем большинстве используются в виде шлифовальных кругов разнообразной формы. Кроме того, они могут Рис.18.1. Схема резания и расположения абразивных зерен, пор и связки в абразивном инструменте при шлифовании.   использоваться в виде брусков, шкурок, паст и порошков. Процесс резания при шлифовании можно рассматривать как фрезерование многозубой фрезой с высокой скоростью. Каждое единичное абразивное зерно представляет собой режущее лезвие со случайными геометрическими параметрами, которые зависят не только от формы зерна, но и от положения его в абразивном инструменте. На рис.18.1. видно, что наибольший, отрицательный передний угол имеется на зернах со сферической поверхностью. Каждое единичное зерно срезает стружку очень малого переменного сечения. Обработанная поверхность образуется в результате совокупного действия большого числа абразивных зерен, расположенных на режущей поверхности абразивного инструмента. Срезаемая в процессе работы круга стружка располагается в порах между зернами. Разогревшаяся до высокой температуры, близкой к температуре плавления обрабатываемого материала, и размягчившаяся стружка забивает поры и налипает на поверхность круга, происходит так называемое «засаливание» его. При этом режущая способность шлифовального круга резко падает, ухудшается чистота и качество обработанной поверхности. Для восстановления режущей способности круга производится его правка, при которой с помощью правочных роликов или алмазных «карандашей» с режущей части круга удаляется поверхностный слой затупившихся и засалившихся зерен.   Работа единичного зерна   Определить условия работы единичного зерна, в частности подачу, приходящуюся на одно единичное зерно, можно исходя из тех же соображений, что и при расчете подачи на зуб при вихревом нарезании резьбы. В качестве примера возьмем случай плоского шлифования. В течение одной минуты с обрабатываемой детали срезается слой припуска длиной, равной величине продольной подачи vu, м/мин. В течение этого времени абразивный круг сделает n оборотов. Все лежащие на периферийной поверхности круга абразивные зерна при этом принимают участие в срезании припуска. Все абразивные зерна, лежащие в одной общей плоскости, проходящей перпендикулярно оси вращения круга, сделают в течение одной минуты число срезов N равное произведению числа лежащих в этой плоскости зерен и числа, сделанных в течение этой минуты оборотов круга. Число этих оборотов известно – оно равно частоте вращения круга nk. При условии расположения абразивных зерен вплотную друг к другу, без свободных промежутков между ними, число зерен лежащих на одной окружности периферийной поверхности круга (в одной плоскости) Zа.з. можно определить, поделив длину окружности периферийной поверхности круга на размер зерна. В действительности абразивный материал занимает лишь долю объема инструмента (см. табл.18.1.). Таблица 18.1. Объемное содержание шлифовального материала в абразивных инструментах. Оставшаяся часть объема приходится на занятые воздухом поры и связку, скрепляющую абразивные зерна. Следовательно, и на рабочей, периферийной поверхности абразивные зерна занимают такую же долю площади и в том же соотношении распределяются по окружности в плоскости, нормальной к оси вращения круга. На рис.18.1. представлена схема расположения абразивных зерен на поверхности абразивного круга по окружности, лежащей в плоскости перпендикулярной оси вращения круга. Эти зерна последовательно друг за другом срезают припуск по одной линии в направлении продольной подачи. Каждое абразивное зерно вслед за предыдущим срезает стружку, толщина которой соответствует величине подачи на зуб (на зерно) sZ. Таким образом, исходя из вышесказанных соображений: где: sZ – подача на зуб (зерно), мм/зуб; vu – продольная подача, мм/мин; N – число срезов сделанных в течение одной минуты абразивными зернами, лежащими в одной плоскости на периферийной поверхности абразивного круга; N=nkp.Zабразивных зерен на длине окружности, на периферийной поверхности абразивного круга. , где: Zа.з. – число абразивных зерен на окружности периферийной поверхности круга в плоскости нормальной к оси его вращения; Dkp – наружный диаметр круга, мм. – поперечный размер абразивных зерен, мм. C – содержание абразивных зерен, %. Исходя из этого: С целью количественной оценки величины подачи sZ, приходящейся на одно абразивное зерно, проведем ее расчет для произвольно принятых условий шлифования в пределах реально применяемых в практике машиностроения. Предположим, что шлифование плоской поверхности ведется на плоскошлифовальном станке абразивным кругом прямого профиля диаметром Dkp=200 мм. с зернистостью шлифовального материала 50, что соответствует размеру абразивных зерен = 0,5 мм. Структура круга No 3 с объемным содержанием шлифовального материала С=50%. Примем скорость продольной подачи vu=12 м/мин., частоту вращения круга nkp=2800 об./мин. Для этих условий:   Абразивные инструменты и их маркировка   Все абразивные инструменты имеют свою маркировку. В маркировке абразивного инструмента указывается природа абразивного материала, размер его зерен (зернистость) и зерновой состав (содержание основной фракции), твердость инструмента, природа и свойства связки, класс точности и класс неуравновешенности круга. Так, например, маркировка абразивного круга может быть: где 25А – шлифовальный материал-электрокорунд белый, 16 — зернистость (160-200 мкм.), П — зерновой состав (содержание основной фракции 55%), СМ2 – твердость круга, 8 — номер структуры, К8 — связка керамическая, Б — класс точности, 3 — класс неуравновешенности круга. Кроме этого на абразивном круге указывается обозначение его формы, размеры и максимальная окружная скорость (скорость резания) в метрах в секунду. В качестве шлифовальных материалов применяются: • на основе кристаллической окиси алюминия Al2O3- нормальный электрокорунд (марки 13А, 14А и 15А), электрокорунд белый (23А, 24А,25А), хромистый электрокорунд (33А и 34А), монокорунд (43А, 44А); • на основе карбида кремния SiC- карбид кремния черный (53С, 54С, 55С) и карбид кремния зеленый (63С, 64С); • природный алмаз (А1, А2, А3, А5, А8); • синтетический алмаз (АС2, АС4, АС6, АС15, АС20). В зависимости от размера зерен шлифовальные материалы делятся на четыре группы: шлифзерно (2000-160 мкм), шлифпорошки (125-40 мкм), микрошлифпорошки (63-14 мкм) и тонкие микропорошки (10-3 мкм). В номере зернистости размер зерен основной фракции указывается в сотых долях миллиметра. Содержание основной фракции обозначается буквенными индексами: В (высокое), П (пониженное), Н (низкое) и Д (допустимое). Твердость абразивного инструмента зависит от прочности связки и характеризует способность связки удерживать зерна шлифовального материала. Установлены семь степеней твердости инструментов: весьма мягкие (ВМ1, ВМ2), мягкие (М1, М2, М3), среднемягкие (СМ1, СМ2), средние (С1, С2), среднетвердые (СТ1, СТ2, СТ3), твердые (Т1, Т2), весьма твердые (ВТ) и чрезвычайно твердые (ЧТ). Номер структуры круга показывает объемное содержание шлифовального материала. С увеличением номера от 1 до 16 содержание шлифовального материала уменьшается, а объем пор увеличивается. Связки абразивных инструментов могут быть: керамические (К1-К10), бакелитовые (Б, Б1-Б4), вулканитовые (В, В1-В5), металлические (М1, МК, МВ1), глифталевые (Г) и другие. Шлифовальные круги изготавливаются трех классов точности (АА, А и Б) и четырех классов неуравновешенности (1, 2, 3 и 4). При шлифовании вращательное главное движение резания всегда придается режущему инструменту — шлифовальному кругу. Скорость его является скоростью резания, измеряемой, в отличие от всех других видов обработки резанием, в метрах в секунду. По форме обрабатываемой поверхности шлифование может быть плоским или круглым.   Плоское и круглое шлифование   При плоском шлифовании периферией круга обрабатываемой заготовке придаются движения продольной подачи Sпр со скоростью vu и поперечной подачи sn. После прохода по всей обрабатываемой поверхности шлифовальному кругу дается движение вертикальной подачи sв, в результате которого он перемещается на величину глубины резания t. Рис.18.2. Схема плоского шлифования.   Глубина резания назначается в пределах 0,005-0,015 мм при чистовых проходах и 0,015-0,15 при черновых проходах. Поперечная подача зависит от ширины круга и назначается на чистовых проходах 0,2-0,3, а на черновых 0,4-0,7 его ширины. Скорость продольной подачи заготовки назначается в пределах от 3 до 30 м/мин. Скорость резания не рассчитывается и не регулируется. Основное технологическое время рассчитывается по формуле: , где: l– длина хода стола с заготовкой, мм; Bkp – ширина круга, мм; Bз – ширина заготовки, мм; l2 – величина перебега с каждой боковой стороны перепега, мм; h – величина припуска, мм; vu – скорость продольной подачи, м/мин; sn – поперечная подача, мм/х. или мм/дв.х.; t – глубина резания, мм; kТ – коэффициент точности (1,2-1,5). Круглое шлифование может осуществляться методами продольной подачи, глубинным, врезания и бесцентрового шлифования. Рис.18.4.2. Методы круглого шлифования.   При бесцентровом шлифовании продольная подача sм изделия происходит за счет поворота ведущего круга. , где: — коэффициент, учитывающий проскальзывание круга. Основное технологическое время определяется: при шлифовании методом продольной подачи ; при глубинном методе ; при шлифовании методом врезания ; при бесцентровом шлифовании , где: l0– длина обрабатываемой поверхности; Bkp – ширина шлифовального круга, мм; sn – продольная подача, мм/об; nu – частота вращения изделия, об/мин; h – припуск на обработку, мм; t – глубина резания, мм; sм – минутная подача, мм/мин; m – число деталей в партии, шлифуемых одним потоком; kТ – коэффициент точности. Кроме жесткого шлифования твердыми кругами в практике машиностроения в последнее время находит все расширяющееся применение мягкое шлифование абразивными лентами, лепестковыми кругами и в среде свободного абразива.