Содержание к диссертации
Введение
Глава І. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1. Влияние процесса шлифования на основные физике-механические свойства металлов 10
1.2. Основные закономерности процессов электрохимической обработки
1.2.1 Представления о механизме процессов электрохимической обработки 21
1.2.2. Влияние электрохимической обработки на механические, электромагнитные и физико-химические свойства деталей 34
1.3. Пути и средства повышения качества изготовления деталей из алюминиевых сплавов 49
1.4. Выводы, цель и задачи исследования 52
Глава 2. Теоретическое исследование процесса комбинированной обработки заготовок из алюминиевых сплавов
2.1. Сущность способа комбинированной обработки 55
2.2. Формирование параметров качества заготовок па стадии электрохимического шлифования 56
2.2.1. Изменение волнистости поверхности заготовки щ стадии электрохимического ш л ифования 57
2.2.2. Формирование микро геометрии поверхности заготовки в процессе электрохимического шлифовании 65
2.3. Формирование микрогеометрии поверхности заготовки на стадии электрохимического полироваил 73
2.4. Выводы 84
Глава 3. Методика проведения экспериментальных исследований. научная аппаратура и оборудование
3.1 - Показатели эффективности процесса комбинированной обработки.. 85
3.2. Контролируемые параметры. Методы и средства измерения 85
3.3. Условия проведения исследования и техника эксперимента 87
3.4. Метрологическая оценка показателей эффективности процесса комбинированной обработки 95
3.5. Планирование экспериментов, состав и количество опытов 97
Глава 4. Экспериментальные исследования комбинированного способа обработки заготовок из алюминиевых сплавов
4.1. Влияние состава электролита на качество поверхности заготовок.. 100
4.2. Исследование влияния характеристик кругов на эффективность процесса электрохимического шлифования 117
4.3. Влияние параметров электрохимического полирования на качество поверхности и производительность обработки 125
4.4. Выводы 134
Глава 5. Результаты опытно-промышленной проверки и внедрения в производство нового комбинированного способа обработки заготовок из алюминиевых сплавов
5.1. Место проведения опытно-промышленной проверки и внедрения в производство нового способа комбинированной обработки 135
5.2. Результаты опытно-промышленной проверки способа комбинированной обработки138
5.3. Технико-экономическая эффективность от внедрения нового комбинированного способа обработки 144
- Влияние электрохимической обработки на механические, электромагнитные и физико-химические свойства деталей
- Формирование параметров качества заготовок па стадии электрохимического шлифования
- Метрологическая оценка показателей эффективности процесса комбинированной обработки
- Исследование влияния характеристик кругов на эффективность процесса электрохимического шлифования
Введение к работе
Разработке принципиально новых высокоэффективных технологических процессов, обеспечивающих не только снижение трудоемкости изготовления, но и повышение качества и эксплуатационных характеристик современных машин в настоящее время уделяется большое внимание. Эти требования могут быть выполнены при существенном изменении структуры процессов обработки заготовок. Развитие специальных отраслей машиностроения, повышение эксплуатационных характеристик машин связано с использованием новых жаропрочных, высокопрочных и вязких конструкционных материалов, обработка которых резанием и другими традиционными способами механической обработки затруднительна, особенно при изготовлении таких ответственных деталей, как корпусные детали топливной, пневмо- и гидрораспределительной аппаратуры. В связи с этим, в технологии машиностроения наряду с методами обработки материалов резанием находит применение электрохимическая обработка.
Общими характерными свойствами электрохимических методов обработки, обеспечивающими их преимущества по сравнению с механической обработкой, являются: практически полная независимость технологических показателей процесса обработки от твердости и вязкости материала обрабатываемой заготовки; простая кинематика формообразования, позволяющая реализовать операции, недоступные механической обработке; осуществление обработки практически без силовых воздействий на заготовку; простота автоматизации технологического процесса.
В то же время по ряду факторов (низкая точность и невысокая производительность) различные способы электрохимического воздействия уступают механической обработке. Так, например, точность макро- и микрогеометрии деталей и производительность, достигаемые при абразивной обработке (круглом наружном и внутреннем шлифовании, суперфинишировании, хонинговании и т.п.), в подавляющем большинстве слу-
чаев выше, а энергоемкость значительно ниже, чем при применении методов электрохимической обработки.
Следовательно, для повышения качества изготовления деталей из труднообрабатываемых материалов необходимо создание нового комбинированного способа, сочетающего преимущества как традиционной отделочной обработки, так и электрохимического воздействия на обрабатываемый материал.
Особую актуальность имеет создание нового способа для изготовления деталей из алюминиевых сплавов. Исследования, посвященные электрохимическому шлифованию и полированию деталей из алюминиевых сплавов, носят фрагментарный характер. Поэтому исследование процесса электрохимического шлифования и полирования алюминиевых сплавов и разработка на его основе нового комбинированного способа обработки с целью повышения качества изготовления деталей является важной научной задачей.
В настоящей диссертационной работе представлен комплекс теоретико-экспериментальных исследований влияния параметров комбинированного способа электрохимического шлифования и полирования на качество заготовок из алюминиевых сплавов.
На защиту выносятся следующие положения:
L Новый способ комбинированной обработки заготовок из алюминиевых сплавов, обеспечивающий повышение точности обработанных поверхностей, включая снижение их шероховатости, и увеличение производительности.
2. Результаты теоретико-экспериментальных исследований процесса комбинированной обработки заготовок из алюминиевых сплавов: математические модели параметров качества заготовок при электрохимическом шлифовании и полировании.
Составы электролитов для электрохимического шлифования и полирования заготовок из алюминиевых сплавов, позволяющие снизить шероховатость поверхности и повысить ее отражательную способность.
Результаты экспериментальных исследований влияния параметров предлагаемого комбинированного способа на качество и производительность обработки.
Результаты опытно-промышленных испытаний и внедрения разработок в промышленность.
Автор выражает сердечную благодарность научному руководителю, доктору технических наук, профессору кафедры "Инструментальные системы и сервис автомобилей" Самарского государственного технического университета Рахчееву Валерию Геннадьевичу за помощь, оказанную при выполнении данной работы. Искренне благодарю доктора технических наук, профессора кафедры «Производство двигателей летательных аппаратов» Самарского государственного аэрокосмического университета Смирнова Геннадия Владиславовича за творческое сотрудничество. Благодарю также коллектив ОАО "Димитровградский автоагрегатный завод" за содействие, оказанное при внедрении результатов исследований в производство.
Влияние электрохимической обработки на механические, электромагнитные и физико-химические свойства деталей
Одной из важнейших эксплуатационных характеристик, определяющих срок службы деталей в условиях знакопеременных нагрузок, является сопротивление усталости.
Усталостный излом начинается с поверхности металла и обусловливается прежде всего ее структурной, химической, микро геометрической неоднородностью, отличием состава, структуры и свойств приповерхностного слоя металла от свойств его основной массы. Такая неоднородность возникает как в процессе получения самого исходного материала, так и при последующей его механической обработке - прокатке, штамповке, точении и других разнообразных операциях, которым подвергается металл в процессе изготовления изделий. Остаточные напряжения в поверхностном слое распределяются неравномерно но его толщине. Заметное шшяние на свойства поверхностного слоя оказывают местные прижоги материала в результате перегрева при механической обработке, которые не всегда сразу выявляются. Раковины, царапины, микротрещины, инородные включения, выступы и впадины шероховатостей являются теми участками, где концентрируются напряжения, и которые, следовательно, наиболее опасны для сопротивления усталости.
Несмотря на непрерывное совершенствование технологии обработки металлов, еще долгое время придется учитывать различие свойств массы материала и его тонкого приповерхностного слоя, состояние поверхности деталей и изыскивать способы повышения однородности, улучшения качества поверхности, что необходимо для увеличения предела усталости и, следовательно, долговечности изделий.
С целью повышения предела выносливости применяют термообработку, чистовую отделку поверхности деталей, упрочнение поверхностного слоя. Положительное влияние термической обработки связано с упорядочиванием структуры массы материала и понижением внутренних напряжений в нем.
В значительно меньшей степени эти изменения затрагивают тонкий поверхностный слой, представляющий собой конгломерат раздробленных деформированных кристаллов. Структура его почти не изменяется, со храняются скрытые дефекты, инородные включения, в известной мере остаются и внутренние напряжения.
Применяемые на практике различные способы упрочнении поверхностного слоя металла: дробеструйная обработка, вибронакатыванис, обкатка роликами - приводят к созданию нагартованного слоя повышенной твердости с повышенными внутренними напряжениями сжатия, В зависимости от исходных свойств материала можно достигнуть большего или меньшего повышения предела выносливости [179; 180; 197]. Однако в процессе такого упрочнения часто не удаляются, а лишь скрываются, становятся незаметными мелкие раковины, риски, инородные включения, сохраняющие при этом свою роль концентраторов напряжений.
С уменьшением толщины металла возрастает доля, которую занимает поверхностный слой, и увеличивается его влияние на прочностные характеристики. Учитывая это, можно полагать, что термической, механической чистовой и упрочняющей обработками не должны исчерпываться пути повышения сопротивления усталости металлов. Электрохимические и химические способы обработки при определенных условиях могут привести к удалению некондиционного поверхностного слоя и улучшению состояния поверхности металла. Рациональное сочетание этих и известных ранее способов оказывается наиболее эффективным в отношении повышения сопротивления усталости [204; 205].
В зависимости от условий механической обработки металла в его поверхностном слое возникают напряжения сжатия, способствующие повышению предела выносливости, или напряжения растяжений, оказывающие противоположное влияние. Очевидно, что в первом случае растворение поверхностного слоя может сопровождаться некоторым повышением предела усталости, во втором - понижением его. Во всех случаях удаляется слой, богатый скрытыми дефектами, концентраторами напряжении, инородными включениями, что само по себе благоприятно для обеспечения долговечной работы изделия. Можно считать, что удаление некондиционного слоя приводит к выявлению истинных механических свойств металла, в том числе и предела выносливости.
В процессе механического изготовления деталей, особенно сложной конфигурации, невозможно обеспечить равномерное распределение возникающих напряжений иа всех участках поверхности. Это влечет за собой неоднородность свойств, наличие ослабленных зон. Следовательно, и с этой стороны электрохимическое полирование способно оказать положительное влияние. Оно также приводит к уменьшению шероховатости поверхности, округлению вершин микровыступов и дна микровпадин, что также является положительным фактором.
В работе [200] выявлен эффект уменьшения модуля упрочнений и деформирующего напряжения, т.е. увеличение пластичности ряда технических металлов при их деформировании с одновременным растворением поверхі юстного слоя электрохимическим полированием. Возможной причиной этого предполагают облегчение выхода дислокаций через поверхность полированного металла или интенсификацию размножения дислокаций вблизи поверхности.
На связь состояния поверхностного слоя металла и предела выносливости указывает ряд работ [3; 44; 49; 681. Для хромистой стали при испытании в условиях консольного изгиба наибольшее повышение предела выносливости показали образцы с повышенной микротвердостью. Это связывают с различной величиной остаточных напряжений в поверхностном слое металла после шлифования, что подтверждается данными рентгенографического анализа.
Формирование параметров качества заготовок па стадии электрохимического шлифования
ЭХШ представляет собой комбинированный процесс, при котором съем металла с заготовки осуществляется в результате одновременно протекающих процессов анодного растворения и механического резания абразивными зернами. Кроме того, в результате воздействия электролита происходит адсорбционное понижение прочности обрабатываемого металла вследствие уменьшения межфазной поверхностной энергии. Благодаря отсутствию сплошного контакта дискретных контактирующих поверхностей заготовки и инструмента, а также выступанию зерен абразива из связки, между ними образуется зазор, заполненный электролитом. В
зазоре под воздействием электрического тока происходит анодное растворение металла заготовки. Таким образом, поверхность заготовки при ЭХШ образуется в результате протекания электрохимического процесса и механической работы круга, производимой абразивными зернами, которые удаляют продукты анодного растворения и срезают обрабатываемый материал, а также выполняют роль депассиваторов, разрушая и удаляя пленку окислов металла, образующуюся па поверхности заготовки.
Так как точность линейных размеров и формы заготовки (соответственно отклонения геометрических параметров первого и второго порядка) определяется параметрами абразивного шлифования, изученного многочисленными отечественными и зарубежными учеными, то рассмотрим как формируются в процессе ЭХШ такие параметры качества заготовки как волнистость (отклонение третьего порядка) и шероховатость поверхности (отклонение четвертого порядка).
При разработке математической модели волнистости поверхности заготовки исходили из гипотезы Б.П Мартынова о том, что профиль заготовки в поперечном сечении, формируемый при внутреннем абразивном шлифовании, представляет собой эквидистанту траектории колебательного движения круга относительно заготовки. При этом волнистость равна наибольшему размаху траектории заданного движения [138];
Так как на стадии ЭХШ на заготовку, кроме абразивного, оказывается еще и электрохимическое воздействие, дополнительно растворяющее неровности на ее поверхности, то итоговую волнистость заготовки можно определить по формуле: где W$ - исходная волнистость заготовки по Б.П Мартынову, мкм : 7-тт -минимальный припуск, снимаемый с заготовки, мкм; 5 - зазор между кругом и заготовкой, мкм. Для определения минимального припуска воспользуемся первым законом Фарадея, позволяющим рассчитать массу растворенного металла в процессе электрохимической обработки: где j - электрохимический эквивалент материала заготовки, г -А / мин; / - сила тока, А; / - время обработки, сек, С другой стороны, массу удаленного металла можно найти как произведение плотности металла заготовки на ее объем: - плотность материала заготовки, г / см3; F - площадь обработки, см2. Приравнивая выражения для щ найдем из равенства Zmin: Выразив время t через отношение длины обработки /3 к скорости подачи круга Vg и учтя, что отношение силы тока / к площади F есть плотность тока /, окончательно получим где і - плотность тока анодного растворения» А / см ; /3 - длина обрабатываемой поверхности заготовки, см; Vs - скорость продольной подачи шлифовального круга, см / мин. При определении зазора 8 между кругом и заготовкой приняли, что он равен толщине рабочего слоя круга по А.Н, Резникову, то есть слоя, расположенного между наружной поверхностью круга и поверхностью связки [15]: где Хтах - X +Зо - наибольший размер зерен в круге, мкм; X , Хт - средневероятный размер зерен при их распределении соответственно по количеству и по массе, мкм : a, ow - среднее квадратическое отклонение размеров зерен при их распределении соответственно по количеству и по массе, мкм : коэффициент, учитывающий заделку зерен в связке : Адекватность разработанной математической модели формирования волнистости на стадии ЭХШ проверяли путем сопоставления результатов расчета по зависимостям (1) - (4) с результатами экспериментальных исследований (методика исследований, описание экспериментальной установки и измерительной аппаратуры приведены в главе 3). Для обработки расчетных и экспериментальных данных применяли электронные таблицы Microsoft Excel 2002. Для определения расчетных значений волнистости Wzp использовали следующие исходные данные: Л = 0,5 мкм; 5 = 0,2 мкм; Єз-0,0056 г- Ш pwc, 10 представлены результаты соиосіавдшия расчетных и їжсзтеримсіїталшьш значений волашетоети ДЖЯ условий мектро химического шлифования отверстия 0 20 мм в заготовке т алюми-нисвою шыави АД35 кругом 1-18x20x8 мм 24А25НШ26К, окружная егарость которого составляла К = 50 м/с. а скорость продольной подача Vs = І,2 м/мив; скорость поперечной подаче ста;?а составляла V r \(f2 ш/щ ход; окружная скорость РЕГОТОМ к V 30 м/шш при мс-ивль-швшм в качестве электролита 2 % КС1+2 % ШЦСД+О,! % І1СІ4-2 % трюопа Б ш кшгрязшши У - 16 В. Сопоставление расчетных и зкепер&шенталшнж значений волнистости поверхности заготовки проводили щш варьировании плотностью тока і от 0 до 20 А/ем"1, Как видим, существует тесная корреляционная связь между экспериментальными и расчетными значениями волнистости и модель (1) - (4) позволяет объяснить на 98 % (в 98 случаях из 100) общий разброс данных относительно Wz В результате численного моделирования процесса формообразования волнистости поверхности заготовки на стадии ЭХШ, проведенного с помощью пакета Mathcad 2000 Professional, установлено, что с увеличением амплитуды относительных колебаний шлифовального круга и заготовки исходная волнистость Wz0 увеличивается (см. рис. 11). Рост волнистости заготовки W вызывает также увеличение зазора 8 между кругом и заготовкой (см, рис, 12), которое обусловлено, в свою очередь, ростом зернистости шлифовального круга N. В тоже время волнистость заготовки Wz уменьшается при повышении плотности тока анодного растворения / (см, рис, 13), нивелирующего неровности на ее поверхности. Следовательно, для того, чтобы на стадии электрохимического шлифования у заготовки формировалась волнистость поверхности меньшей величины, необходимо повышать виброустойчивость процесса ЭХШ, применять абразивные круги как можно меньшей зернистости (из допустимых значений) и проводить обработку при максимально возможной плотности тока анодного растворения. При моделировании микрогеометрии поверхности заготовки на стадии ЭХШ исходили из того, что сформированная при резании абразивными зернами наибольшая высота неровностей профиля Rma o нивелируется в результате анодного растворения металла заготовки. При этом из -за разности зазоров между кругом и заготовкой вершины неровностей растворяются быстрее, чем происходит съем металла во впадинах профиля, что и приводит к уменьшению высоты неровностей (см. рис. 14). где Ддиия - наибольшая высота неровностей профиля заготовки при абразивном шлифовании, жм; ARenad і &Кщ ш - изменение высоты неровностей профиля в результате анодного растворения металла заготовки соответственно во впадинах и на вершинах выступов, мкм
Метрологическая оценка показателей эффективности процесса комбинированной обработки
Для зашиты от перенапряжений, возникающих в момент закрытия вентилей, применялись демпфирующие RC цепочки из последовательно соединенных конденсатора и резистора, включаемых параллельно вентилям.
Разряд емкости носит колебательный характер, что способствует более быстрому рассеиванию носителей зарядов и ускорению процесса запирания вентиля и ограничения тока. Для диодов типа ВК2-200 емкость равна (0,25 - 2) мкФ, а сопротивление - (5 - 40) Ом.
Возникновение перенапряжений связывается также с наличием в цепях трансформатора индуктивностей и емкостей между секциями обмоток. Поэтому возникает ряд проблем при изготовлении трансформаторов для плазменно-электролитной обработки, связанных со взаимодействием характеристик внешней цепи и самого трансформатора.
Для уменьшения перенапряжений, связанных с наличием емкости и индуктивности, используются RC цепочки, подключаемые ко вторичным обмоткам трансформатора. При этом элементы защитного устройства получаются громоздкими из-за необходимости применять металлобумаж-ные конденсаторы и резисторы на большую мощность рассеивания. Конденсатор можно включать на выходе постоянного тока, и поэтому можно использовать электролитические конденсаторы, которые менее громоздки. Здесь используются два сопротивления. Одно -включенное последовательно емкости, другое - разрядное, включенное параллельно.
Источник постоянного тока для исследовательских целей был оснащен батареей из 10 конденсаторов постоянного тока, общей емкостью 500 мкФ, а также десятипозиционным магазином сопротивлений на 22 Ом для тонкой регулировки режима обработки.
Во время эксплуатации источника могут возникать аварийные режимы работы, переірузки, короткие замыкания, что также сопровождается перенапряжением на диодах, обладающих высокой чувствительностью к ним. Время аварийного перефева трансформатора достигает 10 минут, в то время как вентиля - сотые доли секунды. Обратные напряжения, превышающие номинальные, могут в течение (1 - 2) мс пробить вентиль. По этой причине неприменимы токовые реле, срабатывающие значительно медленнее. Наиболее эффективным средством, срабатывающим за время (10-15) мке, являются плавкие предохранители с закрытым фарфоровым патроном и серебряной вставкой, засыпанной сухим кварцевым песком.
Достаточно эффективным средством защиты являются автоматические выключатели (автоматы), срабатывающие за время (0,01 - 0,02) секунды, В ряде случаев из-за несоответствующих характеристик источника не удается реализовать протекание на поверхности электрода заданного режима или обеспечить стабильность поддержания парогазовой подушки.
Проведение испытания изготовленного источника на различных видах нагрузки, в том числе на омическую (нагревательный камин на 0,5 кВт), а также на электролитную ячейку показали, что заданные показатели обеспечиваются.
Внешняя нагрузка может достигать значений не менее 3 кВт при токе до 10 А и поддерживаться необходимое время. При анодном процессе с использованием 6% раствора сульфата аммония, хлористого аммония, соды и азотно-кислых солей получена устойчивая парогазовая подушка на различных видах металлов, графите, композиционных материалах. При этом снят ряд вольтамперных характеристик и проведена опытная обработка заготовок. Эти эксперименты показали, что проведение качественной комбинированной обработки в электролите при энергосберегающем режиме невозможно без применений параллельно включенной батареи конденсаторов.
Без такой батареи при снижении напряжения наблюдается усиление токовых неустоичивостеи, вследствие чего импульсы тока могут достигать 50% от номинального значения, а процесс анодного растворения сопровождается бурными взрывоопасными всплесками с разбрызгиванием электролита, его перегревом, чрезмерным испарением, и сопровождается характерным гулом, свидетельствующим о неустойчивости процесса.
При обработке заготовок при предельных значениях тока часто возникает опасность выхода из строя предохранителей и угроза для работоспособности выпрямительных диодов.
Использование конденсаторной батареи, емкость которой значительно превышает емкость конденсатора переменной емкости, возникающего при образовании пароплазменной подушки на границе поверхности образца и электролита, позволяет стабилизировать процесс, подавить неустойчивости, снизить риск возникновения токовых перегрузок и даже снизить напряжение. При этом сокращается длительность полирования и возрастает его качество.
Вновь созданный источник питания повышенной мощности с возможностью регулирования напряжения используется в совокупности с оснасткой, обеспечивающей не только дистанционную обработку заготовки, по и принудительное поддержание температуры и его циркуляцию в течение длительного времени. Рабочая зона снабжена вытяжной вентиляцией.
Исследование влияния характеристик кругов на эффективность процесса электрохимического шлифования
При проведении исследований шлифование заготовок осуществляли кругами из белого электрокорунда зернистости 25 трех разных степеней твердости СМ2, С1 и СТ1 на керамической связке. Принятые для исследования твердости кругов находят наибольшее применение в практике шлифования. Твердость кругов оценивалась по фактической глубине лунки, измеренной на пескоструйном приборе "Калибр". Для опытов были отобраны круги, имеющие фактические глубины лунок, лежащие в середине диапазона для каждой степени твердости.
При проведении опытов окружная скорость заготовки составляла 30 м/мин, а окружная скорость круга - 35 и 50 м/с.
Шлифование каждой заготовки продолжалось без правки круга 10 мин. Через каждую минуту шлифования абразивный круг отводили от обрабатываемой заготовки и измеряли съем металла, износ круга и шероховатость поверхности. На рис.26 приведен характер изменения интенсивности съема металла в зависимости от твердости абразивных кругов. Съем металла выражен через коэффициент режущей способности круга Кр (мм / Н-мин), представляющий собой отношение объема снятого с заготовки материала к силе Ру,
Экспериментальные исследования показали, что съем металла в первые минуты шлифования различен для кругов разной твердости: наибольший - для СМ2, и наименьший - для СТ1. Круг твердости СМ2 быстро теряет свои режущие свойства, круг С1 медленнее, и СТ1 не меняет их на протяжении всей работы. Шероховатость поверхности выше при обработке заготовок кругом СМ2 (Ra = 0,26 мкм) и ниже при обработке кругом СТ1 (Ra = 0,22 мкм)
Съем металла изменяется в зависимости от скорости шлифовального круга. Максимальный съем металла происходит при скорости круга VK = 50 м/с, а минимальный - при скорости круга VK = 35 м/с.
Таким образом, следует отметить, что абразивные круги твердости СМ2 быстро теряют свои режущие свойства и не позволяют получить низкой шероховатости поверхности. Однако в первые минуты шлифования они обеспечивают примерно в два раза выше съем металла, даже при шлифовании с наименьшей скоростью. Это дает возможность значительно исправлять погрешность геометрической формы обрабатываемых отверстий заготовок. Восстановление режущих свойств абразивных кругов твердости СМ2, путем периодической правки, лучше производить после двух минут их интенсивной работы.
На следующем этапе исследований оценивали влияние зернистости абразивного круга на эффективность ЭХШ.
В нормативных материалах по режимам шлифования зернистость круга зависит лишь от шероховатости обработанной поверхности. Взаимосвязь зернистости круга с шероховатостью обработанной поверхности и интенсивностью съема металла и характером затупления круга представляется следующим образом. Шероховатость обработанной поверхности зависит от количества и глубины рисок, которые остаются от абразивных зерен круга. При этом глубина рисок, а следовательно, и толщина срезаемых стружек находится в прямой зависимости от величины радиальной силы» При одной зернистости круга чем больше радиальная сила, тем на большую глубину внедряются зерна, снимая большее количество металла, давая худшую шероховатость поверхности и испытывая большие нагрузки, которые могут приводить к разрушению зерен и самозатачиванию круга. При уменьшении радиальной силы, т.е.при выхаживании, уменьшается внедрение зерен в металл, уменьшается шероховатость, прекращается разрушение зерен и начинается их затупление.
При постоянном радиальном давлении и при работе кругами разной зернистости шероховатость обработанной поверхности зависит также от глубины внедрения зерен в металл. Мелкозернистые круги будут обеспечивать меньшую шероховатость, так как количество контактирующих зерен у мелкозернистого круга больше, давление на зерно в связи с этим меньше (при постоянной радиальной силе), и внедрение зерен происходит на меньшую глубину.
Интенсивность съема металла при работе кругами разной зернистости зависит от величины интегральной площади контакта между шлифовальными зернами и металлом. Внедрение крупных и мелких зерен в металл прекращается по достижению одинаковой площади контакта, при которой суммарная сила сопротивления металла врезанию зерен окажется равной действующей радиальной силе. При постоянной радиальной силе внедрение зерен мелкозернистого и крупнозернистого круга происходит на разную глубину; у мелкозернистого круга контактирующих зерен больше и, следовательно, внедрение их в металл меньше.
Таким образом, с одной стороны, более крупные зерна позволяют работать с большими толщинами среза без самозатачивания, с другой стороны, мелкозернистые круги имеют большее количество режущих зерен и более производительны. Однако при работе без потери зерен мелкозернистые круги более склонны к засаливанию, чем крупнозернистые. Малое количество данных по влиянию зернистости круга на отдельные показатели обработки, особенно по шлифованию деталей из цветных сплавов, сделало необходимым проведение исследований по изучению влияния зернистости круга на производительность шлифования и шероховатость поверхности заготовок из алюминиевых сплавав.
При проведении опытов окружная скорость заготовки составляла 30 м/мин, а окружная скорость круга - 35 м/с. Шлифование заготовок продолжалось без правки круга в течение 10 мин. Через каждые две минуты шлифования абразивный круг отводили от обрабатываемой заготовки и измеряли съем металла. Съем металла оценивали через коэффициент режущей способности круга Кр.
