Особенности абразивной обработки материалов. Прогрессивные способы абразивной обработки.

Шлифование – пр-с обраб. пов-тей детали, осуществляемый зёрнами абразивного, алмазного или эльборового материала.

Особенности процесса шлифования:

1) многопроходность, способств-щая эффектив. исправл. погрешностей формы и размеров детали;

2) резание осущ. большим кол-вом беспорядочно располож. абразивных зёрен. Эти зёрна, образующие прерывистый реж. контур, прорезают мельчайшие углубления, а объём металла, срез. в единицу времени, в этом случае значительно меньше, чем при резании лезвийным инструментом. Одним абразивным зерном в единицу времени срезается объём, примерно в 400 000 раз меньший, чем одним зубом фрезы;

3) пр-сс срезания стружки отдельным абразивным зерном осуществляется на высоких скор. резания (30…70 м/с) и за очень короткий промежуток времени (в течение тысячных и стотысячных долей секунды);

4) абразив. зёрна распол. в теле круга хаотично, поэтому они могут иметь отрицательные значения передних углов и угол резания больше 90^о;

5) большие скор. резания и неблагоприятная геометрия режущих зёрен способствует развитию в зоне резания высоких температур;

6) управлять процессом шлифования можно только за счёт изменения режимов резания, т. к. изменение геометрии абразивного зерна, практически трудноосуществимо. Как исключение, алмазные круги с помощью специальной технологии изготовления могут иметь преимущественную (требуемую) ориентировку алмазных зёрен в теле круга, что обеспечивает благоприятные условия резания;

7) абразивный ин-т может в пр-се резания самозатачиваться. Это происходит, когда режущие грани зёрен затупляются, что вызывает увеличение сил резания, а, следовательно, и сил, действующих на зерно. В результате, зёрна выпадают или вырываются из связки, раскалываются и в работу вступают новые острые зёрна;

8) шлифованная пов-ть образуется в результате одновременного д-я как геометрических факторов, характерных для пр-са резания, так и пластических деформаций, сопровождающих этот процесс.

К соврем. методам абразивной обработки отн. скоростное, силовое и глубинное шлифование. К скоростному шлиф. отн. шлиф. дет. со скор. круга более 35 м/с и при удельном съеме материала до 5 мм3/с. В настоящее время известны исследования, в которых скорость шлифования доведена до 300 м/с.

Силовое шлифование осущ. на станках с мощностью привода до 100 … 250 кВт с усилием прижима круга до 10000 Н. Произв-сть силового шлиф. сопоставима с произв-тью лезвийной обраб.

При глубинном шлифовании весь припуск на обраб. снимают за один проход круга. Например, при шлиф. методом врезания произв-сть резко возраст. с ув. минутной поперечной подачи до 6 мм/мин (обычно 1,5…2 мм/мин).

Перспективными явл. методы обраб. абразивом, находящимся не в связанном состоянии, например, обработка свободным абразивом, а также магнитно-абразивная и струйно-абразивнаяобработка.

12. Применение смазочно-охлаждающих средств (СОС), виды смазочно-охлаждающих жидкостей, способы подачи смазочно-охлаждающих жидко­стей в зону резания.

Интенсификация пр-сов металлообработки потребовала примен. спец. ср-в для отвода из зоны резания теплоты, стружки и мелких частиц, образующихся при резании, а также сниж. сил трения. К СОС отн. смазочно-охлаждающие в-ва (жидкие и твердые), газовые ср-ва и устр-ва для их подготовки и транспортирования к зоне резания и обратно. Эти средства должны охлаждать зону резания, обладать смазывающей и моющей способностью, препятствовать диффузионному и адгезионному изнашиванию инструмента, а также обладать диспергирующим действием. Вместе с тем, они не должны оказывать вредного влияния на окружающую среду.

Соврем. ср-ва раздел. на газообразные, твердые и жидкие. Они могут при своем использовании вступать в контакт с зоной резания или не находиться в непосредственном с ней контакте.

Газовые средства прим. в виде чистых газов, смесей газов или смеси газа с небольшим кол-вом смазочно-охлаждающих жидкостей (газово-жидкостная среда) или с частицами твердых СОС. В кач-ве охлажд. газовых ср-в исп-ся воздух, кислород, углекислота, азот. Наиб. распростран. получ. газовые среды в виде атмосферного воздуха или воздушно- эмульсионной смеси.

Твердые СОС прим. в виде твердых пленок, наносимых на пов-ть ин-та, теплопроводящих вставок, прилегающих к нагревающимся пов-тям и отводящих теплоту, мелких частиц, добавляемых к жидким или газовым средам (частицы графита, дисульфида, молибдена и др.). К твердым смазкам относятся:

1) слоистые твердые смазочные материалы - дисульфид молибдена, нитрид бора, графит, слюда, тальк и др.;

2) органические соединения - мыла, воски, твердые жиры;

3) мягкие металлы - индий, свинец, олово, цинк, медь, барий;

4) полимерные пленки.

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) подразделяют на три группы:

• минеральные масла различ. вязкости с добавлением присадок – антифрикционных, противозадирных, смазывающих, антипенных, антикоррозийных, бактерицидных;

• масляные эмульсии. Эмульсиями наз. дисперсные системы из двух жидкостей, нерастворимых или малорастворимых друг в друге, получаемые растворением эмульсола в воде. Эмульсолы включают в себя базовое масло, эмульгатор или стабилизатор (обычно это соли жирных кислот, например, мыло), антифрикционные и другие присадки, перечисленные выше;

• синтетические или химические жидкости на водной основе, не содержащие масла. К ним относятся р-ры электролитов, многокомпонентные коллоидные растворы органических и неорганических в-в, к которым добавляются в-ва, пассивирующие пов-ти обрабатываемого изделия, а также различные присадки.

Подачу СОЖ в зону резания осуществляют:

1) поливом свободно падающей струей;

2) напорной струей;

3) струей воздушно-жидкостной смеси (в распыленном состоянии);

4) через каналы в теле режущего инструмента.

а – при точ. поливом из сопла 1, под давл. из сопла 2, через внутр. канал 3; б – при сверл. через внутр. каналы 1; в – при точ. резцом 1 с тепловой трубой и пористым наполнителем 2, теплообменной 3 и теплопередающей 4 зонами.

13. Понятие обрабатываемости материалов резанием. Особенности обработки труднообрабатываемых металлов и сплавов, неметаллических и композици­онных материалов.

Особенности резания жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов:

• низкая обрабатыв-ть в связи с их упрочняемостью и жаропрочностью (К0 = 0,1 ... 1,0);

• пониженная виброуст-сть в связи с выс. упрочняемостью;

• большие силы резания;

• высокие темпер. резания в связи с высокой теплопроводностью;

• ускоренный износ и низкая ст-ть ин-та в связи с высокой твердостью и прочностью мат-ла и большими знач. напряж. и темпер. в зоне резания, коэфф. трения, а также абразивной и адгезионной способностью.

• Рекомендуемые режимы резания и геометрия ин-та при обраб. стали 12Х18Н10Т инструментом из ВК8 – u = 2 … 2,5 м/с, Р6М5 –
– u = 0,4 … 0,6 м/с; γ = 16 ... 20°, α = 6 ... 8°, f = 0,1 ... 0,4 мм; 36 НХТЮ –ВК8 – u = 0,7 … 0,8 м/с, Р9К5 u = 0,1 ... 0,2 м/с; γ = 5 ... 10°, α = 10 ... 15°, f = 0,1 ... 0,4 мм.

Сплавы на титановой основе им. след. особен. резания:

• скор. резания в 2,5 … 5 раз меньше, чем при обраб. стали 45;

• малая пластичность и высокий коэф. упрочнения приводят к образованию элементной стружки и отрицательной усадке;

• интенсивное наростообразование и задиры;

• сила резания Рz на 20 % меньше, чем при обработке конструкционной стали 45 из-за пониженной пластичности;

• возможно воспламенение стружки;

• высокая хим. активность титана приводит к окислению поверхности и росту напряжений и температуры резания;

• высокое абразивное изнашив. ин-та, хрупкое разрушение и сколы;

• низкая виброустойчивость процесса резания;

• вредное воздействие титановой пыли.

Особенности резания:

• образуется стружка надлома;

• силы меньше, чем при обработке стали 45, т. к. чугуны малопластичны и склонны к упрочнению;

• температура резания ниже, чем при обработке стали, однако скорость резания меньше;

• повышение истирающей способности из-за отбеленного слоя.

Особенности резания алюминиевых сплавов:

• высокие скорость резания и подача, т.к. низкая твердость и выше теплопроводность;

• при обработке сплавов 1 и 2 групп образуется сливная стружка, 3 группы – элементная и надлома;

• образование налипов и нароста в связи с повышенной адгезией алюминия к инструментальным материалам при более низких скоростях, чем при обработке стали;

• силы резания уменьшаются в 2 … 4 раза, чем при обработке конструкционных сталей. Чем плотнее структура алюминия, тем выше силы;

• расширение сплава при нагреве температурой резания, что снижает точность обработки;

• одну и ту же шероховатость поверхности и стойкость инструмента при обработке алюминия и стали можно достичь в первом случае при более высоком уровне скорости резания;

• требуется более тщательная заточка и доводка инструмента;

• подача СОЖ в распыленном состоянии.

Особенности резания медных сплавов:

• при обработке медных сплавов коэффициент обрабатываемости в 2 – 3 раза выше, чем при обработке чугунов и сталей;

• образуется сливная, вязкая и трудноломающаяся стружка при обработке первой группы сплавов и меди. При обработке второй группы сплавов – сливная стружка, но легче ломается. При обработке третьей группы образуется стружка надлома в виде пыли;

• отсутствует нарост;

• силы резания при точении гомогенных сплавов и меди выше, а для гетерогенных – ниже, чем при обработке сталей;

• шероховатость поверхности не зависит от u, т.к. нарост, температура, стружкообразование влияет меньше, чем подача и геометрия инструмента.

Особенности обработки порошковых материалов:

• сливная стружка, но хрупкая и легко разделяющаяся на элементы;

• силы резания материалов с пористостью больше 10 % меньше, чем при обработке монолитных сталей, а при малой пористости – больше, так как снижаются растягивающие напряжения;

• температура резания выше, чем монолитных, так как теплоотвод хуже;

• характер износа инструмента аналогичен, однако больше вероятность микро- и макроразрушений лезвия из-за соударения с краями пор

Особенности обработки композицион. полимерных материалов и пластмасс:

• высокая скорость резания в связи с низкой теплопроводностью, характеризуемая следующим поступлением тепла в инструмент – в стружку – в заготовку – необходимо учитывать направление армирования материала (резание вдоль или поперек волокон);

• образуется мелкодисперсная стружка и другой процесс стружкообразования из-за анизотропии материала;

• большие площадки контакта из-за упругости ВКПМ, а значит большие силы резания на задней поверхности. Результирующая сила резания в 10 … 20 раз выше, чем при обработке металлов;

• уровень температуры ниже, т.к. теплостойкость материала всего 160 … 300 °С;

• высокая твердость, соизмеримая с твердостью СТМ, что затрудняет выбор инструментального материала;

• преобладание абразивного износа, а также механохимического адсорбционного износа в связи с разрушением структуры полимерного связующего при резании. Величина износа определяется по технологическим критериям (качеству поверхности);

• сложность получения высококачественной поверхности, требующая применения острозаточенного инструмента;

• в ряде случаев не допускается применение СОЖ;

• высокая виброустойчивость процесса резания.

Особенности обработки углеграфитовых мат.:

• стружка – пылеобразная;

• сила и температура резания невелики;

• в основном абразивно-мех. изнашив. ин-та;

• прим. как лезвийные, так и абразивные инструменты. Для мягких – деревообрабатывающий ин-нт, для СГ – в основном алмазные ин-ты и электрохимическую обработку.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: