Схема процесса резания свободным абразивом

При рассмотрении процесса резания (рис. 2.22) считаем:

• абразив имеет большую твердость, чем стекло;

• абразивное зерно имеет пирамидальную огранку со следу ющим соотношением размеров а: b ~ 2: 1,

• абразивные зерна лежат в один слой между заготовкой и инструментом;

• на 1 см количество абразивных зерен может быть от 1000 до 500 000 в зависимости от их размеров;

• в работе участвует 15% всех зерен (основная фракция);

• размеры абразивных зерен соизмеримы с неровностями поверхности стекла;

• скорость резания V- 3 - 5 м/с;

• абразивная суспензия (абразивные зерна и вода) подается между стеклянной заготовкой и инструментом.

Рис. 2.22. Схема процесса резания свободным абразивом

В этом процессе обеспечивается движение заготовки отно­сительно неподвижного инструмента или, наоборот, инструмен­та относительно неподвижной заготовки с линейной скоро­стью V. В этом случае обеспечивается движение при суммарной силе нажатия, равной (Р + Q), где Р - сила нажатия поводка станка, Q- масса верхнего звена (инструмента или стеклянной заготовки).

Кинетическая энергия инструмента передается абразивным зернам при многочисленных тангенциальных ударах силой R, приводящих:

- к разрушению стекла;

- местной пластической деформации инструмента; -раскалыванию зерен.

При встрече зерна с выступами заготовки происходит тан­генциальный удар силой R, направленной под углом к направле­нию V_omн (линия а-а соединяет вершины зерна, соприкасающие­ся со стеклом и инструментом).

Сила F_П (составляющие силы R ) направлена перпендикулярно к V_oтн и обеспечивает контакт между инструментом, абразивными зернами и заготовкой.

Образуемая система, состоящая из инструмента, абразивных зерен и заготовки, не осуществляет съем припуска стекла, но раздавливает выступы неровностей стекла, вызывает в нем трещин и местную деформацию инструмента.

Сила F_к (составляющие силы R ) направлена параллельно V, и вызывает съем припуска стекла, скалывание неровностей, износ инструмента. Сила F_к вызывает перекатывание абразивных зерен. Перекатываясь, они с ударом накатываются на склоны выступов и впадин, срезают и разрушают неровности, раскалываются сами и тогда в работу вступают другие абразивные зерна, большие по размеру. Измельченные абразивные зерна и осколки стекла уносятся водой из-под инструмента.

Внедрение вершины абразивного зерна в стекло вызывает в нем коническую трещину, расположенную под углом 90-150^о и уходящую в толщу материала (рис. 2.23).

Рис. 2.23. Схема взаимодействия абразивного зерна с поверхностью стекла

Вследствие неправильной своей угловой формы, абразивное зерно перекатывается по обрабатываемой поверхности и образует на ней выколки, царапины и трещины. Одно абразивное зерно в минуту делает десятки или сотни трещин, выколок. В результа­те шлифования в обработанной поверхности заготовки можно выделить два слоя: верхний и нижний (рис. 2.22):

• верхний (рельефный) слой образуется выколками и харак­теризуется шероховатостью R_z = (1/3 -1/4)a;

• нижний (трещиноватый) слой К представляет собой повреж­денный слой, глубина которого К= (2 - 4) R_z.

Кроме того, на стекле могут быть точки, царапины, требу­ющие повторного шлифования.

Точки образуются очень крупными абразивными зернами, создающими крупные выколки. Царапины также создаются круп­ными абразивными зернами. Зерно вдавливается, временно теря­ет возможность перекатываться и оставляет глубокую царапину на стекле.

Действие СОЖ (абразивные суспензии) состоит в следую­щем: вода вступает в реакцию с поверхностным слоем стекла, образует пленку кремневой кислоты, которая способствует вы­крашиванию стекла.