Продолжение. Начало см. журнал

«Клинок» №№ 1, 3-5, 2015 г.

Шлифование

Шлифование известно очень давно. Человек еще в раннюю пору своего развития прибегал к шлифованию орудий охоты и предметов украшения, пользуясь для этого примитивными приспособлениями, изготовленными из камня. С веками техника шлифования совершенствовалась, и одновременно расширялись области применения этого процесса. Однако его промышленное развитие началось только со второй половины XIX в., когда появились специальные станки и искусственные абразивы.

Шлифование имеет троякое назначение:

1) придание изделиям точных размеров;

2) заточка режущих инструментов;

3) декоративная отделка изделий.

Шлифование производится специальным инструментом в виде круга, бруска, сегмента, представляющим собой массу абразивных зерен, сцементированных в одно целое какой-либо связкой, или в виде изделий из дерева, кожи, фибры, войлока, фетра, брезента, парусины, сукна, бумаги и других материалов, имеющих на поверхности сцементированный слой абразивных зерен.

Шлифование осуществляется рядом последовательных операций, в процессе которых применяют абразивные зерна различных размеров. Чем мельче шлифующее зерно, тем более ровной и гладкой получается шлифуемая поверхность. Таким образом, шлифование представляет собой простой механический процесс снятия стружки металла.

Снятие стружки при шлифовании происходит вследствие одновременного врезания в поверхность обрабатываемого изделия большого количества беспорядочно расположенных острых кромок абразивных зерен. Число одновременно режущих зерен может быть различным — от десятков до сотен, причем их действие подобно небольшим резцам. Действительно, микроскопические исследования показывают, что стружка, получаемая при шлифовании различных металлов, имеет большое сходство со стружкой, которая получается при токарной, строгальной и фрезерной обработке.

То есть, имеется основание сравнивать и в известной степени отождествлять законы резания металлов стальным инструментом с законами резания металлов при шлифовании абразивными зернами. Рассмотрим процессы, которые происходят во втором случае.

При шлифовании абразивное зерно проникает вглубь обрабатываемого металла. Для этого необходимо, чтобы усилие, действующее на зерно, преодолело сопротивление сил внутреннего сцепления металла и другие силы, препятствующие отделению стружки. Вначале, когда острие абразивного зерна врезается в металл, его действие сводится к сдавливанию частиц металла. По мере увеличения давления сила сцепления металла падает, и в момент, когда давление становится больше этой силы, стружка отделяется.

Этот процесс совершается непрерывно и с большой быстротой. Усилия резания значительно и быстро возрастают и так же быстро падают с момента отделения стружки.

Сравнительно с процессом резания при обработке металла стальным инструментом при шлифовании помимо большого удельного давления наблюдается еще значительно увеличенная скорость отделения стружки. Следовательно, сила трения при шлифовании во много раз превосходит силу трения при работе стального инструмента, в результате чего развивается очень высокая температура, под действием которой стружка иногда превращается в спекшиеся кусочки металла. Хотя продолжительность действия высоких температур очень мала, поскольку вслед за мгновенным нагревом происходит немедленное охлаждение, теплота успевает распространиться вглубь металла, вызывая не только нагрев его поверхностных слоев, но часто и структурные изменения металла.

Стружка может менять свою форму в зависимости от условий резания и свойств шлифуемых металлов. Производительность и экономическая целесообразность выбранного технологического процесса шлифования в основном определяются величиной стружки. Следовательно, в процессе шлифования изменяются форма поверхности изделия и его вес.