Принцип брушења и механизам хабања брусних кола на резним алатима

Принцип брушења и механизам хабања брусних кола на резним алатима.

 

1. Принципи процеса млевења

Брушење је такође врста процеса резања, а брусни точак се може сматрати глодалицом са бројним ситним резним ивицама када се користи за машинске алате. Током процеса брушења, површина алата је подвргнута трењу и гребању од стране брусног точка, а избочена и релативно оштра абразивна зрна на површини точка секу се у материјал, формирајући струготине. Процес брушења је у суштини комбинација сечења, гребања и клизања. Чипови су мале величине и различитог облика, укључујући иверје-попут траке, сегментиране струготине и нешто отопљеног и сагорелог пепела, као и металну прашину.

 

Брушење је подељено у три фазе: почетну фазу брушења, стабилну фазу и завршну фазу. У почетној фази млевења, стварна дубина брушења је мања од радијалног помака. То је због еластичне деформације алатне машине, радног предмета и система учвршћења током почетне фазе брушења. Када еластична деформација система достигне одређени ниво, он улази у стабилну фазу. Током наставка храњења, стварна дубина млевења је у суштини једнака радијалној брзини помака. У фази завршне обраде, како се еластична деформација процесног система постепено елиминише, стварна дубина брушења постаје већа од нуле.

Брушење брусним точком има следеће карактеристике: високу прецизност и малу храпавост површине. Брусни точак има функцију само-оштрења, омогућавајући абразивним зрнцима да секу радни предмет са релативно оштрим ивицама. Компонента радијалне силе је велика. Слично као код стругања, сила резања при млевењу се може разложити на три међусобно управне компоненте, али је радијална компонента силе већа. Температура млевења је висока. Пошто брушење брусним точком укључује сечење са негативним углом и веома велику брзину резања, температура брушења је висока. Брусни точак има ефекат само-оштрења, омогућавајући абразивним зрнцима да континуирано секу радни предмет са релативно оштрим ивицама. Кретање брушења се састоји од главног кретања, брзине радијалног помака и брзине аксијалног помака. Главно кретање је ротационо кретање брусног точка; линеарна брзина спољашњег обима брусног точка је главна брзина кретања; брзина радијалног помака се односи на раздаљину на којој се радни предмет помера радијално у односу на брусни точак током сваког двоструког (једног) хода радног стола; а аксијални помак се односи на раздаљину на којој се радни предмет помера аксијално у односу на брусни точак током сваког обртаја или сваког хода радног стола.

 

2. Обрасци и узроци хабања брусних точака

Током процеса брушења алата за сечење, брусни точак ће доживети различите степене хабања услед различитих фактора, укључујући физичке, хемијске и механичке ефекте, што доводи до смањења способности брушења и утиче на тачност спиралног жлеба. Ако се јако истрошен брусни точак не замени и настави да се користи, то ће изазвати вибрације, буку и друге појаве. Опсежна истраживања хабања брусних точака су показала да су главни облици хабања абразивно хабање, хабање на ломовима и зачепљење/лепљење.

 

2.1 Абразивно хабање

Током процеса брушења, свако зрно абразива доживљава хабање, показујући различите степене хабања, као што је приказано у равни Ц-Ц на слици испод. Како се број затупљених абразивних зрна повећава, брусни точак испољава карактеристике затупљивања, као што је значајно повећање силе брушења, сагоревање површине радног предмета и клепетање током процеса обраде, што доводи до озбиљног пада квалитета обраде обрађених делова.

2.2 Лом и хабање

Лом и хабање брусних точкова могу се поделити на два типа: лом абразивног зрна и осипање абразивног зрна. Лом абразивног зрна се односи на појаву када напон који делује на абразивно зрно пређе његову сопствену снагу, део зрна абразива се одломи у облику ситних фрагмената. Осипање абразивног зрна се односи на лом везива између абразивних зрна, што доводи до одвајања абразивних зрна од брусног точка. Ово ствара празнине где су се налазила одвојена зрна. Одвајање поломљених абразивних зрна од брусног кола доводи до тангенцијалног хабања радног предмета, што онемогућава гарантовање тачности димензија дела. Међутим, формирање нових резних ивица од затупљених абразивних зрна, под утицајем ломљења и осипања абразивног зрна, може се дефинисати као ефекат „само-оштрења“ брусног точка.

 

2.3 Зачепљење и приањање

Током процеса брушења, услед повећане температуре и притиска, материјал радног предмета који се уклања пријања за абразивна зрна док пролазе кроз зону брушења. Без обзира да ли лепљени материјал долази у контакт са радним предметом или не, главни је узрок лома абразивног зрна и осипања. Способност брушења је такође повезана са лепљеним материјалом. Лепљени материјал такође може зачепити празнине између абразивних зрна. Озбиљно зачепљење такође може довести до лома абразивног зрна, па чак и осипања, што значајно смањује способност брушења брусног точка.

 

Да би истражили природу хабања брусних точкова, бројни научници су проучавали узроке хабања брусних точкова.

 

Тренутно су узроци хабања брусних точака класификовани у следеће врсте:

• Абрасиве Веар: Трење се генерише релативним кретањем између абразивних зрна и радног предмета, што доводи до механичког хабања зрна абразива. Ово хабање се постепено формира током времена како брушење напредује. Приликом брушења, ако је структура радног комада неуједначена и садржи тврде тачке веће тврдоће, релативно трење клизања између абразивних зрна и тврдих тачака ће погоршати механичко хабање зрна абразива. Пластично хабање: Када температура млевења достигне одређени ниво, абразивна зрна ће се деформисати због пластичности. Термичка тврдоћа материјала радног предмета директно утиче на пластично хабање брусног точка. Како абразивна зрна пролазе кроз зону брушења, њихова температура расте. Када достигне тачку топљења материјала радног комада, ако је термичка тврдоћа на равни смицања већа од термичке тврдоће у контактној површини абразивног зрна, абразивна зрна ће се подвргнути одговарајућој пластичној деформацији у подручју контакта, што доводи до абразивног хабања.
• Оксидативно хабање: Одређени гасови у ваздуху могу стимулисати млевење. Када се процес млевења обавља у вакууму, млевење ниско{1}}угљеничног челика са брусним точком од алуминијума није тако глатко као на ваздуху. Анализа показује да ротација брусног точка покреће проток ваздуха, смањујући температуру у зони за млевење. На високим температурама, радни предмет и струготине подлежу оксидацији, формирајући оксидни филм на површини, спречавајући хабање лепка на површини радног предмета.
• Хемијска хабање:Током брушења, површина брусног точка и површина радног предмета показују сложену просторну дистрибуцију. Повећана брзина брушења доводи до виших температура брушења, изазивајући хемијске реакције између абразивног материјала, материјала радног предмета и течности за млевење. Различити хемијски елементи произведени овим хемијским реакцијама могу да прођу даље вишестепене хемијске реакције-. Хемијска реакција између абразивног материјала и материјала радног предмета је важан фактор у хемијском хабању брусног точка.
• Дифузијска хабање:Када брусни точак бруси радни предмет, елементи на површини брусне плоче и радног предмета дифундирају на високим температурама, слабе површински слој абразивних зрна и изазивају хабање. Два метална материјала у блиском контакту, под високом температуром и притиском, ће се подвргнути дифузији у области контакта након одређеног времена брушења, што доводи до хабања брусног точка.
• Термички стрес лома:Током брушења радног предмета, абразивна зрна тренутно достижу високу температуру, а затим се брзо хладе под дејством течности за млевење. При поновљеном повременом хлађењу и загревању, топлотни напон у зрнима абразива се повећава, што доводи до пуцања и ломљења на површини абразивних зрна. Топлотни напон се углавном односи на топлотну проводљивост, коефицијент топлотног ширења и течност за млевење. Топлотна проводљивост је обрнуто пропорционална топлотном напрезању, док је коефицијент топлотног ширења директно пропорционалан топлотном напрезању. Што је боље перформансе течности за млевење, то је нижа температура површине радног предмета и већи је термички напон.