Шлифование металла — очень сложный процесс, один из видов обработки металлов резанием, который зависит от многих факторов. При шлифовании припуск на обработку снимается абразивными инструментами — шлифовальными кругами. Шлифовальный круг представляет собой пористое тело, состоящее из большого количества мелких зерен. Эти зерна соединены между собой особым веществом, которое называется связкой. Твердые материалы, из которых образованы зерна шлифовального круга, называются абразивными материалами.
Процесс шлифования металла состоит в том, что шлифовальный круг снимает с детали тонкий слой металла (стружку) острыми гранями своих абразивных зерен.
Принципиальной разницы в законах резания металлов металлическими и неметаллическими инструментами не существует.
Однако процесс резания металлов различными инструментами, в том числе и шлифование, кроме общих закономерностей, имеет свои особенности.
К особенностям процесса шлифования следует отнести:
- 1) высокую скорость резания;
- 2) сильное размельчение и
своеобразный характер снимаемой стружки;
- 3) невыгодную геометрию
режущих зерен шлифовального круга;
- 4) высокое нагревание
обрабатываемой поверхности и стружки.
Поясним кратко эти особенности. При обычном шлифовании скорость резания
принимается равной 30 м/сек, или 1800 м/мин, а при скоростном — 50 м/сек, или
3000 м/мин. Это в 10—30 раз превышает скорость резания при токарной обработке.
Процесс снятия стружки абразивным (режущим) зерном осуществляется примерно за
0,0001—0,00005 сек.
Число абразивных зерен, расположенных на периферии
шлифовального круга, очень велико, оно измеряется на кругах средних размеров
десятками и сотнями тысяч штук. Поэтому при шлифовании металла стружка снимается
огромным числом беспорядочно расположенных режущих зерен, к тому же неправильной
формы, что приводит к очень сильному размельчению стружки и вызывает большой
расход энергии. Затрата энергии на единицу веса снимаемого металла при
шлифовании в 4—5 раз больше, чем при фрезеровании, и в 12—13 раз больше, чем при
точении.
Абразивные зерна, как правило, имеют отрицательные углы резания. Работу каждого отдельно взятого абразивного зерна можно сравнивать с работой резца, имеющего отрицательный передний угол. Так, если при работе другими инструментами их режущей части можно придать наивыгоднейшую геометрию, то с зернами шлифовального круга этого сделать нельзя.
Шлифовальный круг имеет прерывистую режущую кромку. Высокие скорости резания, трение связки шлифовального круга об обрабатываемую поверхность, произвольная геометрия абразивных зерен, сильное размельчение стружки приводят к тому, что в зоне шлифования выделяется большое количество тепла. Высокая температура поверхностных слоев шлифуемой детали, достигающая 1000° и больше, вызывает изменение структуры и физических свойств металла.
Снимаемая стружка в большей своей части похожа на стружку, снимаемую другими инструментами. Часть стружки отлетает от шлифуемой детали, а некоторая часть ее размещается в порах шлифовального круга и вымывается из них охлаждающей жидкостью. Небольшая часть ее сгорает. По мере притупления шлифовальные зерна врезаются в металл все с большим и боль¬шим усилием. В тот момент, когда усилие по величине пре¬взойдет прочность зерна или удерживающей его связки, зерно разрушится или полностью выкрошится.