Лекция 12 Шлифование Общие сведения о процессе

Лекция № 12 Шлифование. Общие сведения о процессе. Основные характеристики шлифования Силы и мощность при шлифовании

Общие сведения о процессе шлифования Для получения гладких и ровных поверхностей деталей из древесины и древесных материалов их шлифуют, т. е. обрабатывают поверхность абразивными материалами и инструментами. Абразивными (abrasio – соскабливание) называют твердые зернистые материалы, обладающие способностью резания (скобления, царапания).

Абразивную обработку можно вести незакрепленными (свободными абразивами) или абразивными зернами, связанными в тело – абразивными инструментами. Процесс абразивной обработки включает механические, тепловые, химические и др. процессы. Механические явления – сводятся к резанию материала абразивными зернами с отделением тонких узких стружек и к трению , сопровождающемуся изнашиванием обрабатываемой поверхности.

Тепловые явления – нагрев материала в зоне обработки. Регулируется режимами шлифования во избежание прижогов на шлифованной поверхности. Химические явления – образование окисных пленок и адсорбционных слоев, которые удаляются абразивными зернами. Однако при шлифовании древесных материалов и лаковых покрытий химические явления не играют большой роли.

Процесс абразивной обработки с преобладанием резания – шлифование; с преобладанием истирания – полирование. Технологические операции шлифования: - выравнивание поверхностей – удаление местных неровностей в виде возвышений и углублений, а также чистового шлифования; - обработка в размер по толщине ДСт. П, ДВП и столярно-строительных изделий; - закругление и снятие провесов и фасок – выполняется на кромках и торцах деталей.

Шлифование – это процесс резания с целью формирования поверхностей заданной шероховатости с использованием закономерностей обычного резцового инструмента.

а – выравание; в – округление кромок б – калибрование в размер; г – снятие свесов

Инструмент для шлифования

Оборудование для шлифования

Разновидности процесса шлифования как резания классифицируют по геометрической форме зоны контакта абразивного инструмента с деталью: - шлифование с плоской зоной контакта инструмента и обрабатываемого материала (а, б, в, г); - шлифование с цилиндрической зоной контакта (д, е); - шлифование с профильной зоной контакта (ж, з, и, к).

Схемы процессов шлифования

Классификация схем процессов шлифования

Режущим инструментом при шлифовании является шлифовальная шкурка различной зернистости многолезвийный инструмент с большим числом режущих элементов – абразивных зерен. Зерна 1 (электрокорунд, карбид кремния и пр. ) посредством связки 2 (животного клея, мочевины, фенольной смолы) крепятся друг к другу и к основе 3 (бумага, ткань и пр. ).

Схема поперечного сечения шлифовальной шкурки: 1 – абразивные зерна; 2 – двухслойная связка; 3 основа

Геометрические параметры резца (зерна абразива) По форме зерна различают: - изометрические или нормальные, b : l : h = 1 : 1 (наилучшие по прочности и абразивным свойствам); - пластинчатые и брусовидные, b : l : h = 1 : 1/3 (менее прочные); - мечевидные b : l : h = 1 : 1/3 (низкого качества). где b – ширина зерна; l - длина зерна; h – высота зерна

Абразивные зерна различной зернистости (х 80)

Угловые параметры резца угол заострения = 40 … 145 0; угол резания = 135 0; передний угол = - 45 0; задний угол = 20 … 70 0; радиус округления режущих кромок уменьшается с уменьшением размера зерна

Параметры режима шлифования: - удельное давление на шлифуемой поверхности; - направление шлифования относительно волокон древесины; - скорость резания; - скорость подачи; - длина контакта шкурки с древесиной.

Удельное давление q, к. Па в зоне контакта шлифовального инструмента и обрабатываемого материала влияет на количество активных зерен Zреж: Zреж = С (0, 01. q) ; где С и - const, определяемые характеристиками шкурки и обрабатываемого материала (С = 5… 11; = 0, 51… 0, 56).

Глубина неровностей поверхности: Rm max = (110 ± 20) di / ; где di - размер зерен основной фракции, мм; - плотность древесины, г/см 3; «+» - для острой шкурки; «-» - для тупой шкурки.

Скорость подачи и глубина шлифования Глубина шлифования (толщина срезаемого слоя) за один проход: ti = 2/3[Rm max(i-1) – Rm max(i) ]; где Rm max(i) – средняя величина максимальных микронеровностей после обработки; Rm max(i-1) – то же до обработки

Зная глубину шлифования ti и производительность процесса Ап , скорость подачи Vs, м/мин, равна: Vs =Ап/В. ti = = (аш. Vs. lк. В)/ В. ti = аш. Vs. lк. /ti ; где Ап – производительность процесса шлифования, см 3/мин; В. ti - площадь нормального к направлению подачи поперечного сечения удаляемого припуска, см 2; В – ширина контакта, см.

Силы и мощность шлифования

При шлифовании различают силы: касательную Рх, нормальную Рz, и осевую Рy (осевая сила не учитывается ввиду ее малости). Касательная сила определяется: Рх = Руд. ш. fср; где Руд. ш - удельная сила шлифования, Н/мм 2; fср - средняя площадь поперечного сечения условного среза, получаемая как частное от деления объема материала сошлифовываемого в единицу времени, на скорость резания, мм 2.

Величина fср устанавливается по производительности шлифования: fср = 100. Ап/V; где Ап - полная производительность процесса шлифования, см 3/мин; V - скорость шлифования. Для практических расчетов касательная сила резания представляется как сила трения.

Нормальная сила резания Рz задается режимами шлифования (это суммарная сила нормального давления по площади контакта fк ): Рz = 0, 1 q. fк; Рх = Рz. fш; где fш q fк - коэффициент шлифования; - удельное давление по площади контакта; - площадь контакта = (0, 425 + 0, 19 di 0, 5)апа ;

Мощность шлифования определяется с учетом особенностей схемы шлифования: - для шлифования лентой: Nр = 0, 1 q. fк (fш + f) V; - для шлифования цилиндром: Nр = 0, 1. q. fк. fш. V; где fк = В. lк. (В, lк параметры стружки).