книги / Точность обработки и режимы резания

Рис. 6 8 . Схема стабилизирующего действия гироскопических моментов при

прецессионном движении шпинделя, вызванном силой резания при внутреннем круглом шлифовании

стремится уравновесить внешний возмущающий момент Мрг

Одновременно с возникновением стабилизирующих гироскопиче­

Как видно из уравнений (249), (250), для увеличения стаби­ лизирующего действия гироскопических моментов необходимо увеличить угловую скорость шпинделя, момент инерции шпинде­ ля и шлифовального круга. Для уменьшения вредного влияния на шлифуемую поверхность, возникающего под действием не­ уравновешенности прецессионного движения шпинделя, необ­ ходимо уменьшить статический и динамический дисбаланс шпин­ деля с оправкой и кругом, уменьшить вылет оправки, увеличить жесткость шпинделя-оправки, увеличить гироскопический момент от прецессионного движения шпинделя-оправки за счет увели­ чения угловой скорости и вращения шпинделя-оправки с кругом, увеличения массы и среднего радиуса шпинделя-оправки и шли­ фовального круга.

Для устранения гироскопических колебаний шпинделя, воз­ никающих под действием моментов сил резания, упругих сил реакции, реакции от гироскопических моментов, необходимо уве­ личить жесткость системы шпиндель — оправка — шлифоваль-

к алмазу, значительно превосходит его по термостойкости. Од­ нако наряду с положительными физическими и механическими свойствами алмазы и кубический нитрид бора характеризуются повышенной хрупкостью, которая делает их очень чувствитель­ ными к вибрациям, что требует специальной подготовки обору­ дования, инструмента, выбора режимов резания для максималь­ ного уменьшения вредных последствий вибраций при шлифова­ нии кругами из алмаза и кубического нитрида бора. При виб­ рации упругой системы СПИД в паре деталь — шлифуемый круг увеличивается высота микронеровностей шлифуемой поверхно­ сти, растет удельный расход синтетических сверхтвердых мате­ риалов.

Устранение вибраций станка является решающим фактором, обеспечивающим успех внедрения шлифования тугоплавких ме­ таллов инструментами из синтетических сверхтвердых материа­ лов. Главный источник колебания шпинделя — прецессионное вращение системы шпиндель — шлифовальный круг, являющее­ ся одной из форм гироскопического эффекта системы.

В процессе шлифования при наличии вращающихся элемен­ тов технологической системы имеют место гироскопические яв­ ления, которые достаточно подробно освещены ранее. Прове­ денные опыты показали, что гироскопические явления влияют не только на форму траектории точки контакта шлифовального круга с обрабатываемой деталью, но и на величину микроне­ ровностей поверхности шлифуемых образцов и удельный расход синтетических сверхтвердых материалов.

ся. Увеличить соотношение q при r\ = const можно уменьшени­

ем продольной скорости стола станка, что экономически нецеле­ сообразно ввиду уменьшения производительности шлифования, и увеличением угловой скорости шлифовального круга (рис. 59).

Работа на повышенных угловых скоростях при неизменных амплитудах прецессионных колебаний шпинделя и продольной скорости стола иПр уменьшает базу циклоиды £, что, в свою очередь, приводит к уменьшению микронеровностей шлифуемой поверхности. При шлифовании с постоянными продольной ско­ ростью стола шлифовального станка vnp = const и базой цик­ лоиды Б с увеличением амплитуды прецессионных колебаний шпинделя Г\ ухудшается шероховатость обрабатываемой поверх­

ности, повышаются удельный расход алмазов и удельная сила

резания.

По мере увеличения дисбаланса шлифовального круга про­ порционально растет амплитуда прецессионных колебаний шпинделя. На рис. 60, где изменение прецессионных колебаний шпинделя дано в относительных единицах г0, представлены за-

личить ее массу, радиус шпинделя и шлифовального круга. Чем больше угловая скорость прецессионного движения шпинделя соь возникающего под воздействием собственного вращения и вынужденного поворота системы, тем больше момент гироско­ пической стабилизации. Гироскопическая стабилизация увеличи­ вает жесткость вращающейся системы шпиндель — шлифоваль­ ный круг, что приводит к уменьшению амплитуды колебаний си­ стемы в дорезонансной и послерезонансной областях, уменьшая микронеровности на обрабатываемой поверхности, сокращает удельный расход синтетических сверхтвердых материалов.

При шлифовании деталей, к эксплуатации которых предъяв­ ляют высокие требования, и особенно в тяжелых условиях шли­ фования тугоплавких металлов повышение гироскопической ста­ билизации системы шпиндель — шлифовальный круг значитель­ но повысит эффективность шлифования тугоплавких металлов инструментами из синтетических сверхтвердых материалов. Все методы снижения микронеровностей шлифуемой поверхности, де­ формации поверхностного слоя и сокращения удельного расхода синтетических сверхтвердых материалов при шлифовании туго­ плавких металлов можно разделить на две основные группы: 1) изменение параметров шлифования (резания); 2) изменение параметров упругой системы СПИД.

Шероховатость обработанной поверхности, величина дефект­ ного слоя и удельный расход синтетических сверхтвердых мате­ риалов при шлифовании тугоплавких металлов зависят от ре­ жимов резания, характеристик инструмента, физико-механиче­ ских свойств инструмента и материала шлифуемой заготовки.

При шлифовании тугоплавких металлов большое влияние на формирование поверхностного слоя оказывает их теплопровод­ ность и высокая вязкость (цирконий, титан, ниобий). Тепло из зопы резания отводится медленно, происходит размазывание металла по поверхности. У металлов с большей теплопроводно­ стью и меньшей вязкостью (молибден, вольфрам, рений) тепло­ вой эффект сказывается в меньшей степени. С увеличением глу­ бины шлифования тугоплавких металлов, продольной и попе­ речной подач, зернистости круга возрастает количество выделяе­ мого тепла и, как следствие, увеличивается высота микронеров­ ностей и дефектный слой в большей степени у циркония, титана, ниобия, чем у молибдена, вольфрама, рения. Влияние глубины шлифования на высоту микронеровностей незначительно. При увеличении скорости вращения круга на формирование поверх­ ностного слоя одновременно оказывают влияние уменьшение тол­ щины стружки и усиление теплового воздействия.

Степень упрочнения и структурные превращения поверхност­ ного слоя тугоплавких металлов проявляются в большей степе­ ни у более пластичных и менее теплопроводных металлов (цир­ кония, титана, ниобия), чем у менее пластичных и более тепло­ проводных (молибдена, вольфрама, рения).

ПО