Роль и значение смазочно-охлаждающей среды.

Основным назначением смазочно-охлаждающей среды (СОЖ) является:

а) уменьшение теплообразования и отвод теплоты; б ) образо­вание в зоне резания защитных пленок, препятствующих непо­средственному контакту зерен и обрабатываемой поверхности для предотвращения адгезионного и диффузионного процесса и для снижения трения; в) удаление из зоны резания отходов шлифования. Кроме того, СОЖ должны обладать рядом эксплуа­тационных свойств: физической и химической стабильностью, не вызывать коррозии оборудования и шлифуемых деталей, не раз­лагать смазку, не оказывать вредного действия на кожу, не иметь неприятного запаха и т. п. Вы­полнение отдельных требований иногда носит противоречивый характер. Так, с повышением смазочных свойств снижается охлаждающая способность жидкости. Поэтому в зависимости от условий обработки необходимо подбирать оптимальный со­став СОЖ.

По характеру воздействия на процесс резания различают три группы СОЖ: охлаждающие, химически активные и поверхност­но-активные. Наибольшей охлаждающей способностью обладают среды, имеющие высокую теплопроводность, теплоемкость, скры­тую теплоту парообразования, больший удельный вес и мень­шую вязкость. Если принять охлаждающую способность воды за 100%, то для содовых растворов она составит 80—90% (в зависимости от концентрации), для эмульсии — 30—80%, Для масла — 25%. С целью улучшения охлаждающих свойств масел, обеспечения лучших смачивающих и смазочных свойств применяют добавки до 10% дизельного топлива или керосина, уменьшающие вязкость масел.

Химическая активность среды определяется способностью ее молекул образовывать на контактных поверхностях химические соединения, обладающие пониженной прочностью или легкоплав­костью. Для лучшего действия жидкость должна иметь в своем составе легко отделяемые молекулы серы, фосфора и хлора, ко­торые, вступая в соединения со шлифуемым металлом и образуя химические соединения с ним в виде тонких прочных пленок хлоридов, сульфидов и фосфидов, тем самым предохраняют от непосредственного контакта шлифуемый металл с абразивом.

Поверхностно-активными веществами по отношению к какой-либо жидкости называют такие вещества,которые при добавле­нии к жидкости уменьшают ее поверхностное натяжение и вследствие этого обладают сильным молекулярным сцеплением с ме­таллической поверхностью (металлофильностью). Последнее упрочняет адсорбционную связь смазки с металлом, т. е. усиливает ее маслянистость.

С повышением температуры в зоне резания эффективном смазки снижается. Для повышения эффективности смазки при более высокой температуре необходимо создавать смазочной пленки с более высокой температурой плавления. Для создания таких пленок в смазку вводятся добавки, содержащие серу, хлор и др. На железных сплавах сульфиды сохраняют свою эффек­тивность до 800° С, а хлориды только до 400°С. Сопротивлений сдвигу у сульфидных планок больше и коэффициент трения относительно высок. Исследования (Г. Б. Лурье) показали, что при шлифовании жаропрочного сплава присадка серы в 5 раз эффективнее хлора для повышения удельного съема металла. Эксперименты также показали, что присадки серы и хлора более эффективны, если они применяются совместно. По литературным данным содержание активной серы должно быть не менее 1,5%.

Для улучшения смывающего действия жидкостей на водной основе применяют добавки различных моющих средств. Жидкости с высокими моющими свойствами являются наилучшими, когда важно сохранить рабочую поверхность круга чистой во время шлифования. Это важно при мелкозернистых кругах, при малых подачах при окончательной обработке, а также для тех случаев, когда площадь контакта между абразивным инструментом и деталью велика.

По данным М. Шоу, неорганические соли (электролиты) уменьшают износ абразивного инструмента. Действие их объ­ясняется образованием на поверхности абразива и обрабатываемого металла адсорбированных слоев анионов и катионов. В водных растворах электролитов происходит адсорбция ионов. На поверхности корунда адсорбируются катионы, на поверхности метала — анионы. Адсорбционные слои анионов и катионов уменьшают взаимодействие между абразивом и металлом интенсивность которого и определяет износ круга.

Виды рабочих сред.

Водные растворы электролитов. Вода хорошо отводит тепло. Растворы кальцинированной соды улуч­шают смачиваемость, предохраняют от коррозии, улучшают сма­зывающее действие и т. п. Диалогичные результаты достигаются при растворах калиевых солей, нитрита натрия, тринатрийфосфата и др. К недостаткам содового раствора следует отнести от­сутствие смазочного действия. Повышенная щелочность (рН>9) может вызывать болезни кожи, увеличивать износ машинных де­талей и повреждение окраски станков. Заменителем соды явля­ется органическое вещество—триэтаноламин— слабое основа­ние, высококипящая малолетучая жидкость, хорошо растворимая в воде. Следует обращать внимание на состав воды. При излишне мягкой воде может образовываться пена, при по­вышенной жесткости воды эмульсия становится нестабильной и быстро разлагается.

Эмульсии. При шлифовании применяют эмульсии, во многих случаях с небольшими добавками (1%) кальцинированной соды, тринатрийфосфата и нитрита натрия. Эмульсию готовят введением воды в эмульсол. Охлаждающая способность эмульсии повышается с уменьшением пенообразования. К достоинствам эмульсий можно отне­сти хорошую коррозионную устойчивость, высокую тепловую стабильность и улучшение шероховатости при шлифовании на 2—3 разряда. Применение эмульсии хорошо зарекомендовала при черновых операциях.

Масла. Находят применение минеральные масла с присадка­ми. К до­стоинствам масла следует отнести более высокие смазочные свойства, которые способствуют улучшению шероховатости, снижению износа круга и мощности шлифования. Недостатки в 5 раз меньший отвод тепла по сравнению с водными раство­рами, необходимость специальной вентиляции, высокая стои­мость эмульсии и содового раствора, опасность кожных заболе­ваний. Шлифовальные масла находят применение, когда необхо­димо дольше сохранить точность профиля круга. Масла с добавками серы и хлорных со­единений являются поверхностно и химически активными и дают лучшие результаты при шлифовании труднообрабатывае­мых сталей.

Газовые среды. Распространенной газовой средой является воздух. Исследования шлифования всухую показали, что при этом удельный съем металла, приходящийся на единицу изно­шенного абразива выше, а мощность шлифования ниже, чем при работе с СОЖ. При сухом шлифовании увеличи­вается налипание металла на рабочую поверхность круга. Обработка без СОЖ рекомендована при небольшом съеме металла т. е. во время чистового и выхаживающего цикла. Это обусловлено меньшей «загрязненностью» необходимой при частом контроле.

Твердые смазки. Находят применение твердые смазки, напри­мер, политетрафторэтилен, образующий между контактирующи­ми поверхностями тонкую пленку(коэффициент трения фторо­пласта по стали 0,07). Твердая смазка имеет вид бруска, кото­рый прижимается с постоянной нагрузкой к вращающемуся кругу. За последнее время для смазки трущихся пар, работаю­щих при больших скоростях и под значительными нагрузками находит применение смазка, содержащая двусернистый молиб­ден, который образует на металле пленку, выдерживающую зна­чительные давления.

Предложен способ совместного и (или) поочередного подачи разнотипных (не смешивающиеся) СОЖ (рисунок 3.17.). Например, эмульсии и на основе неорганического масла. При черновой обработке применение СОЖ в виде эмульсии и(или) комбинации с маслом, при чистовом маслом и во время выхаживании без СОЖ.

Общий бак в виде лабиринта-отстойника т. к. должно обеспечиваться расслоения разнотипной СОЖ. Насосы расположены на разных уровнях в конце лабиринта и подают разделенную СОЖ. Применение такой схемы подачи СОЖ обеспечивает высокую производительность при черновом шлифовании и высокую точность и низкую шероховатость при чистовом шлифовании.