Расчет режимов резания при шлифовании

Назначение режимов шлифования и определение основного времени производится в несколько этапов. В первую очередь необходимо выявить исходные данные.

1. По обрабатываемой детали: диаметр и длину обрабатываемой поверхности, марку стали и твердость по HRC, обрабатываемость различных марок металла; наличие галтелей; жесткость детали, количество люнетов.
2. По качеству поверхности: высоту шероховатости по ГОСТ 2789-73, склонность стали к появлению прижогов и трещин.
3. По точности обработки: допуски на, размер - квалитет по СЭВ 144-75, допуски на погрешности геометрической формы и положения.
4. Припуски (на сторону или диаметр) на обработку.
5. Метод шлифования: с поперечной, продольной подачей и др.
6. По модели и основным характеристикам станка - числу оборотов круга и детали, подачам и др.
7. По мощности привода круга (кВт).

Все исходные данные заносят в расчетно-нормировочную карту.

На шлифовальном станке различают главное движение и движения подач. Шлифовальные круги работают со скоростью 35 и 50 м/с и выше.

Движения подач

Круговая подача определяется по формуле:

V_Д = (πd_Дn_д)/1000, где d_Д - диаметр обрабатываемой поверхности, мм, n_д - частота вращения обрабатываемой детали, об/мин;

подача на глубину - направление этой подачи при шлифовании периферией круга перпендикулярно, а при шлифовании торцом круга параллельно оси вращения шлифовального круга.

Различают подачу на глубину: на оборот детали t_о (мм/об) при врезном шлифовании, на одинарный ход стола t_x (мм/х) или на двойной ход стола t_Д.Х. (мм/дх) при шлифовании с продольной подачей, в минуту t_М (мм/мин). Между этими подачами имеются следующие зависимости:

при врезном шлифовании t_М = t₀n_Д;

при шлифовании с продольной подачей t_М = t_хn_х; t_M = t_Д.Х.×n_Д.Х., где n_Д.Х - число двойных ходов в мин, дх/мин.

Продольная или поперечная, подача - направление этой подачи при шлифовании периферией круга параллельно, а при шлифовании торцом круга перпендикулярно оси вращения круга. Различают продольную подачу: в долях ширины круга на оборот детали - s_A; на один оборот детали - s₀ (мм/об); в минуту - s_M (мм/мин).

Между этими подачами имеются зависимости: s_c = S_Д B_K, где В_к - высота (ширина) шлифовального круга, мм.

Длина рабочего хода

S_M = S_Д В_Кn_Д = S_on_Д = 2L_p.х.n_Д.Х, где L_p.х.- длина рабочего хода в направлении продольной подачи. Длина рабочего хода определяется при шлифовании на ход L_p.х. = 1 - (1-2к) В_к,

при шлифовании в упор L_p.х. = L_Д - (1 - к) В_к, где L_Д - длина шлифования в направлении продольной подачи; к - перебег круга за пределы шлифуемой поверхности в долях высоты (ширины) круга.

Число двойных ходов

Число двойных ходов стола определяется по формуле n_Д.Х. = S_M/2L_p.х..

Основное время

Основное (технологическое) время при всех видах шлифования определяется по формуле t_o = Q_M/Q = FП/V_Дst, где Q_M - объем металла, подлежащего снятию, мм³, F - поверхность обработки, мм², П - припуск на сторону, мм, Q - объем металла, снимаемый в единицу времени, мм³/мин, V_Д, s, t- подачи при шлифовании.

Интенсивность съема металла в единицу времени Q (мм³/мин) на этапе установившегося процесса (после создания натяга) определяется произведением подач (круговой, продольной и на глубину). С увеличением интенсивности съема металла Q увеличиваются:

• нормальная составляющая силы шлифования P_N;
• глубина внедрения в обрабатываемую поверхность отдельных абразивных зерен, что ухудшает шероховатость поверхности;
• выделение теплоты в зоне резания, что приводит к изменению свойств поверхностного слоя;
• расход мощности.

Интенсивность съема металла

Так как интенсивность съема металла и величина нормальной составляющей силы шлифования пропорциональны высоте (ширине) шлифовального круга, наиболее удобным нормативным показателем будет интенсивность съема металла в единицу времени, отнесенная на 1 мм высоты (ширины) шлифовального круга Q_УД = V_ДS_Дt/1000

Значение удельной интенсивности съема металла Q_УД при обработке стали при наружном круглом шлифовании принимается по табл. 11.

Таблица 11. Удельная интенсивность съема металла

При силовом шлифовании удельный съем металла достигает 800-1200 мм³/(мин×мм) и в отдельных случаях 2400 мм³/(мин×мм).

Физический смысл критерия заключается в том, что удельная интенсивность съема металла Q_УД характеризует нагрузку, воздействующую на абразивные зерна в зоне резания. С увеличением припуска диаметров обрабатываемой детали и круга принимают значения ближе к верхнему пределу.

Отдельные подачи выбирают в такой последовательности: сначала определяют окружную скорость детали (круговую подачу) v_д и частоту вращения детали п_д, затем продольную подачу и подачу на глубину. Величину окружной скорости детали v_д выбирают ближе к верхнему пределу, так как с увеличением v_д сокращается время воздействия источника теплоты и уменьшается опасность образования прижогов на шлифуемой поверхности. Следует учитывать, что с увеличением частоты вращения детали возрастают вибрации (особенно при обработке неуравновешенных деталей), увеличивается разбрызгивание СОЖ и опасность вырывания детали из центров.

Продольная подача в долях ширины круга обычно принимается:

• при черновом шлифовании S_Д не более 0,8 ширины круга;
• при чистовом шлифовании S_Д = 0,2 ÷ 0,3 ширины круга.

При обработке на наружных круглошлифовальных станках величину минутной продольной подачи ограничивают скоростью 12-14 м/мин. При обработке на внутришлифовальных станках число двойных ходов ограничивают 120-180 дх/мин.

Величину подачи на глубину назначают в последнюю очередь, исходя из допустимой удельной интенсивности съема металла Q_УД.