Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
5.2. Основные характеристики способов шлифования [14,15,22]
Способ шлифования /обрабатываем ый материал/ круг м/с м/мин К = VT / V111 MM мм3 /(мм • с) осож» л/мин Р, кВт Ауд, Дж/мм
ВШ /сталь 40ХГНМ (HRQ 42...45)/ 24А25НСМ27К5 [22] 80 1,8... 1,6 (до 80) 3-Ю"3... Ю-2 0,01 80... 90 180 10...35 18...22
ГШ /сталь ЖС6К (ав = 900... 1000 МПа)/ 24А25ПМ1 11К5 30 ... 45 0,05 ... 0,2 До 5 (15) 15 80 18... 30 60
ВШГ /сталь 65Г (HRQ 47)/ КНБ 60 ... 250 1 ... 15 Ю-4 ... 10"3 До 30 155 (80... 1000) 200... 400 54 (50... 100) 22
ОШ /сталь 35Л, чугун (HB 270) (по И. А. Комлеву)/ 15А125160СТ2Б 60... 100 0,3 ... 4,5 10"4 ... 10"3 3 ... 25 80 ... 400 Отсос воздуха 20 ... 25 м3/мин 40 ... 150 10
ШХ /сталь конструкционная (HRC342 ... 45)/ 24А40СТ2Б2 30 ... 40 30 ... 40 м/с 0,8 ... 1 0,1 150 100...200 10... 30 5...6
Примечание. В скобках указаны предельные значения.
174 РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ МАКРОЛЕЗВИЙНОЙ И АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
Области применения различных способов шлифования показаны на рис. 5.21, г. Обычно МШ и ГШ осуществляются со скоростями резания 30 ... 45 м/с. Ограничения по производительности связаны с температурными и силовыми факторами. Повышение скорости от 60 до 100 ... 250 м/с приводит к снижению сил резания, что позволяет повысить скорость подачи до 1000 ... 10 000 мм/мин. Таким образом удается преодолеть тепловой барьер - критическую область (КО) появления термических дефектов в материале заготовки, показанную на рис. 5.21, г в виде двух нисходящих гипербол, и выйти в область ВШГ, которая лежит за пределами КО. Верхняя граница применения ВШГ определяется максимальной скоростью шлифовального круга, допустимой по условиям его прочности, и мощностью привода шлифовальных станков. Этот предел скорости шлифования увеличивается на порядок в комплексных способах: ШС, ШТ и ШХ. Значительное увеличение скорости заготовки Vx, суммируемой со скоростью круга vm, обеспечивает не только сверхвысокую скорость резания \е = vx + Vn, (при Vx = Vn,, we = 2vm), но и уменьшение на порядок удельных энергозатрат резания. Благоприятный энергетический фактор делает возможным достижение скоростей резания 400 ... 500 м/с. Получение их при комплексных способах шлифования более реально, чем скоростей 200 ... 250 м/с при классических способах. В большинстве случаев ВШГ применяют для вышлифовывания канавок и пазов, спиралей, червяков, винтов и т.п. Например, согласно традиционной технологии изготовления зажимных цанг в незакаленных заготовках прорезают фрезой паз, оставляя перемычки. Способом ВШГ прорезают пазы шириной 1 мм в закаленной цанге HRC3 47 кругами из КНБ диаметром 600 ... 1000 мм; максимальная ширина круга 3 мм. Основные параметры процесса: V111 = 157 м/с, V5 = 1000 мм/мин, кс = 10"4, / = 13 мм, 0уд = 155 мм3/(мм • с), время прорезания одного паза т = 3,6 с.
Сдерживающим фактором для широкого внедрения ВШГ является увеличение центробежных сил и вибраций, рост радиальной и касательной составляющих силы резания, повышение мощности и температуры резания. Например, удельные силы достигают 350 H на 1 мм ширины круга, мощность главного привода достигает 50 ... 100 кВт, в некоторых случаях на 10 мм ширины круга затрачивается мощность до 88 кВт. Для использования ВШГ необходимо создание специального оборудования, защитных устройств, кожухов, систем балансировки, смазки, очистки и охлаждения. Так, подача СОЖ должна составлять до 400 л/мин при давлении 2,45 МПа. Емкость бака СОЖ 5000 л, мощность двигателя насоса -30 кВт. Концентрация твердых включений в СОЖ не должна превышать 0,2 г/л.
СПОСОБЫ НА БАЗЕ MАКРОЛЕЗВИЙНОГО ТОЧЕНИЯ И ШЛИФОВАНИЯ 175
Для ВШГ требуются специальные шлифовальные круги с высокими прочностными характеристиками, демпфирующими свойствами, жесткостью корпуса и режущего слоя, износостойкостью и теплопроводностью. Наиболее перспективными оказались круги с зернами из КНБ, корунда или карбида кремния на керамической или синтетической связке. Спеченный корунд применяют для скоростей резания до 125 м/с. Шлифовальные круги со сверхтвердой связкой и абразивными зернами из алмаза и КНБ применяются при V111 до 150 м/с, а однослойные круги из КНБ, состоящие из металлического корпуса с гальванической связкой зерен, могут быть использованы для скоростей резания до 250 м/с и выше.
Шлифование со скоростями 60 ... 300 м/с предъявляет повышенные требования к конструкциям шпинделей и станков, а также шлифовальных кругов, биение которых должно быть сведено к минимуму. Фирма «Guhring» (ФРГ) применяет для установки круга на шпиндель регулируемую фланцевую систему, позволяющую корректировать биение кругов из КНБ.
На заводе по производству двигателей внутреннего сгорания фирмы «Briggs and Stration» (США) коленчатые валы шлифуются на трех станках фирмы «Guhring», связанных автоматической транспортной системой. Обработка на каждом станке осуществляется двумя кругами из КНБ марки «Borazon 500» диаметром 508 мм с окружной скоростью 120 м/с. Производительность резания в 20 раз превышает производительность шлифования обычными шлифовальными кругами.
