книги из ГПНТБ / Ящерицын, П. И. Шлифование с подачей СОЖ через поры круга

круге, скорость вращения которого сменными шкивами была повышена до первоначального значения (35 м/сек), контактная температура уменьшилась с 900 до 750 °С (точка 4, рис. 62). Это значит, что степень проникновения СОЖ к кромкам шлифовального круга и количество СОЖ, вытекающей через торцовые поверхности, зависит от разности наружного диаметра круга и наружного диаметра планшайбы.

Необходимо отметить, что градиент температур на любом промежутке времени процесса нагревания и осты-

Рис. 62. Изменение температуры во времени на поверх­ ности термоэлектрода, сошлифованного при обычном способе охлаждения (1), при охлаждении через поры круга, торцовые поверхности которого не окрашены (2),

180

ванпя минимален при охлаждении через поры круга, тор­ цовые поверхности которого покрыты нитроэмалью, и максимален при обычном способе охлаждения. Умень­ шение градиента температур при охлаждении через поры круга в 1,6—2,2 раза по сравнению с обычным способом охлаждения п предопределяет весьма существенное сни­ жение появления шлифовочных трещин. Это является положительной особенностью процесса шлифования с охлаждением через поры круга.

Учитывая изложенное, интересно исследовать рас­ пределение контактной температуры при врезном шлифо­ вании по ширине шлифовального круга с исследуемыми способами охлаждения.

Исследования проводились на станке мод. ЗА161, устройство для измерения контактной температуры то же, но образцы 1 (рис. 56) имели сечение 10x63 мм. Между образцами 1 помещалось семь никелевых термоэлектро­ дов диаметром 0,03 мм. Крайние термоэлектроды нахо­ дились на расстоянии 2 мм от боковых поверхностей об­ разцов, а остальные равномерно распределялись по ши­ рине термообработанных (HRC = 40—45) образцов из стали 45. Врезное шлифование осуществлялось кругом ПП 600X63X305 характеристики Э9А25СМ2К7 с врез­ ной подачей 0,1 мм/мин. Опыты проводились при обыч­ ном способе охлаждения, охлаждении через поры круга, торцы которого покрыты нитроэмалью, а также при охлаждении через поры круга, но без покрытия торцов

35 м/сек. В каждом опыте шлифование продолжалось в течение 1 мин непрерывно с непрерывной записью осцил­ лограмм контактной температуры на осциллографе Н-102 при скорости движения пленки 250 мм/сек. На каждой осциллограмме расшифровывалось по 180 наи­ более ярко выраженных температурных всплесков, полу­ ченных в каждом опыте.

Полученные экспериментальные данные приведены в

табл. 18.

На основании табл. 18 построены графики распреде­ ления (рис. 63) контактной температуры по ширине шли­ фовального круга при врезном шлифовании с исследуе­ мыми способами охлаждения.

181

Т а б л и ц а 18

Распределение контактной температуры по ширине шлифовального круга при исследуемых способах охлаждения

Из рисунка видно, что при обычном способе охлажде­ ния максимальная контактная температура возникает в средней части шлифовального круга, а у его кромок она ниже на 100—120 °С. При этом мера рассеивания о зна­ чений контактной температуры максимальна на крайних термоэлектродах № 1 и 7, на среднем термоэлектроде №4 минимальна. Это значит, что проникновение СОЖ в зону резания при обычном способе охлаждения лучше у кромок шлифовального круга, чем в его средней части.

182

Puc. 63. Распределение контактной температуры по ширине шлифовального круга при обычном способе охлаждения (1), при охлаждении через поры круга, торцовые поверхности которого не окрашены (2), торцовые поверхности окрашены нитроэмалью (3), 4 — распределение контактной температуры при шли­ фовании с охлаждением через поры круга, диаметр которого уменьшен до 500 мм (торцы не окрашены), а скорость вращения круга прежняя — 35 м/сек-, шли­

фование врезное с подачей 0,1 мм/мин

183

Однако проникновенію СОЖ у кромок круга неустойчи­ во, непостоянно во времени. Некоторое улучшение про­ никновения СОЖ в зону резания у кромок круга объяс­ няется наличием воздушных вихревых потоков, возника­

ющих из-за шероховатости торцовых поверхностей шли­ фовального круга.

Вихревые воздушные потоки увлекают мельчайшие капельки СОЖ в зону резания, но этот процесс неустой­ чив во времени, из-за чего и получается увеличенный разброс значений контактной температуры у кромок круга. Проникновению СОЖ в зону резания в средней части круга препятствует воздушный поток, возникаю­ щий вследствие вентилирующей способности шлифо­ вального круга.

При охлаждении через поры шлифовального круга,

контактная температура наблюдается в средней части шлифовального круга, а у его кромок она выше на 50— 70°С. Рассеивание значений контактной температуры максимально у кромок круга и минимально в его сред­ ней части. Мера рассеивания а значительно меньше, чем при обычном способе охлаждения.

Некоторое увеличение контактной температуры у кромок круга объясняется повышенным гидравлическим сопротивлением протеканию СОЖ у окрашенных торцо­ вых поверхностей. СОЖ здесь протекает неустойчиво, чем II объясняется повышение о. Необходимо отметить, что перепад температур по ширине шлифовального кру­ га при охлаждении через его поры значительно ниже, чем при обычном способе охлаждения.

При врезном шлифовании с охлаждением через по­ ры круга, торцы которого не покрыты нитроэмалью, на­

мок круга самое большое, даже большее, чем при обыч­ ном способе охлаждения. В средней части круга мера рассеивания по своему значению приближается к мере рассеивания при охлаждении через поры круга, торцы которого покрыты нитроэмалью. Существенное повыше­ ние контактной температуры у кромок круга объясняет­

184

ся достаточно сильным истечением СОЖ через торцы круга. Это истечение нестабильно во времени, в силу чего у кромок круга наблюдается столь высокий разброс

температуры и меры ее рассеивания приближаются к тем значениям, которые были получены при шлифовании с охлаждением через поры круга с торцами, покрытыми нитроэмалью.

Из приведенных в табл. 17 данных видно, что из-за вытекания СОЖ через нерабочие поверхности шлифо­ вального круга происходит весьма существенное сниже­ ние эффективности охлаждения, В случае шлифования на проход и при отсутствии нитроэмалевых пленок на торцовых поверхностях круга в зону, где происходит максимальный съем металла и выделяется максималь­ ное количество тепла, меньше всего поступает СОЖ- В то же время при шлифовании с подачей СОЖ через поры круга, торцовые поверхности которого покрыты нитроэмалью, СОЖ достаточно равномерно распределя­ ется по ширине шлифовального круга и эффективность этого охлаждения проявляется в полной мере.

На рис. 64 приведены осциллограммы контактной температуры, из которых видно, насколько снижается эффект охлаждения через поры шлифовального круга без покрытия его торцовых поверхностей нитроэмалью.

Полученные экспериментальные данные показы­ вают, что мера рассеивания о самая большая при шлифовании с охлаждением через поры круга, когда его торцовые поверхности не покрыты нитроэмалью. Это говорит о нестабильном поступлении СОЖ к кром­ кам шлифовального круга, а также о переменном харак­ тере истечения СОЖ через его торцовые поверхности. Поэтому полное поле рассеивания значений контактной температуры именно в данном случае самое большое.

Уменьшение меры и полного поля рассеивания значе­ ний контактной температуры при шлифовании с охла­ ждением через поры окрашенного круга по сравнению с обычным способом охлаждения свидетельствует о более стабильном воздействии на процесс шлифования пода­ ваемой через поры круга СОЖ, чем при обычном спосо-

185

бе охлаждения. При этом контактная температура имеет минимальное значение из рассмотренных вариантов охлаждения.

Проведенные исследования показали, что с примене­ нием охлаждения через поры круга контактная темпера­ тура снижается примерно в 2 раза. При этом для дости­ жения полного эффекта необходимо покрывать торцо­ вые поверхности круга водонепроницаемой пленкой, например нитроэмалью.

Рис. 64. Осциллограмма контактной температуры при шлифовании с -обычным способом охлаждения (а), с охлаждением через поры круга без покрытия нитро­ эмалью его торцовых поверхностей (б) и при охлажде­ нии через поры круга, торцы которого покрыты нитро­

эмалью (в)

186

5.Механизм проникновения СОЖ

взону шлифования при охлаждении через поры шлифовального круга

Экспериментально установлено, что шлифовальный круг на керамической связке обладает большой венти­ лирующей способностью. Из-за значительной шерохова­ тости его поверхностей создаются вихревые воздушные потоки. При обычном способе охлаждения поток возду­ ха, выбрасываемый с большой скоростью кругом из его пор, и вихревые воздушные потоки отдувают подводи­ мый поток жидкости от рабочей поверхности круга и препятствуют ее проникновению в зону шлифования. Проникновение СОЖ в зону шлифования определяется смачиваемостью поверхности детали жидкостью, ее за­ тягиванием вследствие капиллярного эффекта и микро­ вибраций высокой частоты, а также благодаря некото­ рым гидродинамическим явлениям, аналогичным явле­ ниям в гидравлическом клине.

Частицы СОЖ, проникающие в зону резания при встрече с нагретыми до высокой температуры поверх­ ностями, мгновенно испаряются, создавая тем самым паровой заслон, препятствующий быстрому переходу из­ быточного тепла в основную массу СОЖ.

Препятствующее действие центробежных и вихре­ вых воздушных потоков значительно возрастает с увели­ чением скорости шлифования, и, когда она составляет 70 м/сек, шлифование практически идет всухую. Пода­ ваемая обычным способом СОЖ оказывает влияние только на установившуюся температуру детали.

Обратное явление происходит при шлифовании с охлаждением через поры круга. Как отмечалось в гл. II, при подаче СОЖ через поры круга имеет место га­ рантированное проникновение СОЖ не только в зону шлифования, но и в места непосредственного контакта абразивных зерен с обрабатываемым металлом в мо­ мент снятия стружки в виде химически и частично физи­ чески связанной СОЖ.

В процессе протекания СОЖ по поровым каналам круга происходит ее деление до элементарных струек, ибо количество пор на периферийной поверхности круга в несколько раз больше числа пор на его внутренней по­ верхности. СОЖ из пор круга выходит в виде мельчай-

187

шнх частиц, т. е. в распыленном состоянии. Частицам жидкости в момент вылета из пор круга сообщается значительная кинетическая энергия. В момент перехода

меняются. В результате диспергирования и движения с большой скоростью частицы распыленной СОЖ приоб­ ретают запас свободной энергии, вследствие чего возра­ стает их химическая активность.

При распылении СОЖ происходит ее электризация, что приводит частицы СОЖ в ионное состояние и усили­ вает их химическую активность и склонность к адсорб­ ции на поверхности абразива и металла.

Проведенные нами опыты по измерению электриза­ ции металлических деталей, внесенных в струю распы­ ленной СОЖ, показали, что величина электризации за­ висит от физико-электрических свойств СОЖ, скорости истечения распыленной СОЖ и расстояния между ис­ точником распыленной СОЖ и металлической деталью. Величина электризации иногда достигает даже несколь­ ких десятков вольт. При этом установлено, что дистил­ лированная вода, являясь в обычных условиях диэлектриком, при распылении ионизируется и становит­ ся носителем электростатических зарядов.

Наэлектризованные частицы СОЖ обладают боль­ шей проникающей и адсорбционной способностью, по­ добно ионам, образующимся в результате диссоциации в высокоэффективных СОЖ. Электризация способству­ ет образованию более устойчивых адсорбционных пле­ нок и снижает интенсивность термоэлектронных процес­ сов в зоне шлифования, что уменьшает коэффициент трения абразива о металл.

Проникновению СОЖ в зону шлифования способст­ вует также так называемый ультразвуковой эффект [172 — 174]. Суть его состоит в том, что при шлифовании в результате ударного действия абразивных зерен каж­ дый элементарный объем металла, абразива, связки и СОЖ пронизывается множеством волн, идущих в раз­ личных направлениях. Создается сложная пространст­ венная картина наложения, интерференции и дисперсии волн, что приводит к вибрации в зоне резания ультразву­ ковой частоты. Исследования Е. Г. Коновалова [172]

188