Обработка деталей на шлифовальных станках кратко

Обновлено: 05.07.2024

Шлифование – процесс обработки заготовок резанием абразивным инструментом (кругами, брусками, абразивным инструментом на гибкой основе, свободным абразивом). Абразивные зерна расположены в кругах беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При вращении круга в зоне его контакта с обрабатываемой поверхностью часть зерен срезает материал заготовки. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов воздействия абразивных зерен, поэтому иногда шлифование определяют как управляемое изнашивание заготовки. Скорость резания при шлифовании 30–100 м/с. Шлифованием можно производить чистовую обработку заготовок из различных материалов, имеющих разную твердость (для заготовок из закаленных сталей – это основной способ обработки).

1. Особенности процесса резания при шлифовании

Абразивный инструмент, в отличие от лезвийного инструмента, имеет множество режущих микролезвий, расположенных хаотично. Единичное зерно шлифовального круга может располагаться на некотором расстоянии от обрабатываемой поверхности, скользить по обработанной поверхности (скользящие зерна), проникать в обработанную поверхность на небольшую глубину и деформировать материал заготовки только пластически (деформирующие зерна), проникать в обработанную поверхность на глубину, достаточную для снятия стружки (режущие зерна). По сравнению с лезвийной обработкой шлифование характеризуется повышенным сопротивлением резанию, поскольку скользящие зерна создают дополнительное трение, деформирующие зерна – дополнительные упругую и пластическую деформации, а у режущих зубьев углы резания неоптимальные. Кроме того, сила резания на единичном зерне больше, но так как снимаются микростружки, суммарная сила резания невелика. За счет дополнительного трения и деформаций температура в зоне резания значительно выше, чем при лезвийной обработке, поэтому возможны структурные превращения металла в зоне резания (прижоги). Стружка сгорает на воздухе в виде снопа искр, что требует дополнительных мер пожарной и санитарной безопасности.

2. Износ, стойкость и правка кругов

Для восстановления геометрии круга и его режущих свойств проводят правку круга. Алмазным или абразивным инструментом снимают часть рабочей поверхности круга. Толщина удаляемого слоя обычно не превышает 0,01–0,03 мм.

Геометрическая стойкость шлифовального круга – время (количество обработанных заготовок) непрерывной работы, после которой необходима правка с целью восстановления геометрических параметров рабочей поверхности. Геометрическую стойкость обычно назначают для чистового шлифования, для шлифования фасонных или конических поверхностей. Физическая стойкость шлифовального круга – время (количество обработанных заготовок) непрерывной работы, после которой необходима правка с целью восстановления режущих свойств рабочей поверхности. Физическую стойкость обычно назначают для чернового шлифования.

3. Испытания и балансировка кругов. Правила техники безопасности

Если установить на станок шлифовальный круг с трещинами или с превышением допустимой для него скорости резания, то при работе его разорвет, поэтому предприятие-изготовитель испытывает каждый выпущенный им круг на наличие трещин и микротрещин. Круги диаметром более 150 мм испытывают на специальных станках при вращении со скоростью, в 1,5 раза превышающей рабочую скорость данного круга. Рабочую скорость обязательно указывают на торце круга. Запрещено хранить круги навалом. При хранении кругов желательно между ними проложить картонные прокладки. Перед установкой круга на станок его необходимо проверить на наличие трещин. Визуальная проверка покажет наличие только больших трещин. Лучше провести проверку на звук. Круг подвешивают на нити и деревянным молотком простукивают. Дребезжащий звук означает наличие микротрещин, круг должен быть забракован. При установке круга на оправку недопустим непосредственный контакт металлических торцов оправки и круга – необходимы картонные прокладки.

При шлифовании возникают автоколебания, вызванные неуравновешенностью шпинделя, электродвигателя, кинематических передач и других частей шлифовального станка. Однако наибольшие колебания возникают при неуравновешенности самого шлифовального круга. Эти колебания опасны тем, что в круге возрастают напряжения (его может разорвать). Наличие этих колебаний значительно ухудшает качество обработки, увеличивается вероятность прижогов, износ круга и станка. Предприятияизготовители и предприятия крупносерийного производства испытывают шлифовальные круги на специальных балансировочных машинах. Выявленный дисбаланс исправляют, заливая свинцом дефектные участки круга. Перед установкой кругов диаметром более 80 мм их вместе с планшайбой балансируют вручную (статическая балансировка).

4. Абразивный инструмент

Абразивные материалы (абразив) – измельченные синтетические или естественные обогащенные зерна, твердость которых превышает твердость обрабатываемого материала. Высокая стабильность физико-механических свойств синтетических абразивных материалов резко ограничила область применения естественных материалов (ГОСТ 21445–84; ГОСТ Р 52381–2005, ГОСТ Р 52588–2011).

В машиностроении применяется ряд абразивных материалов.

Электрокорунд состоит из корунда (А1₂О₃) и небольшого количества примесей. Нормальный электрокорунд содержит 92–95 % корунда, шлак и ферросплавы. Выпускаемые марки: 13А – применяется для абразивного инструмента на органической связке; 14А – для абразивного инструмента на органической и керамической связках; 15А – для абразивного инструмента на керамической связке, в том числе прецизионного класса.

Белый электрокорунд содержит 98–99 % корунда и алюминат натрия. Выпускаемые марки: 23А, 24А – применяется для шлифовальных кругов, абразивной шкурки, для обработки свободным зерном; 25А – для абразивного инструмента на керамической связке, в том числе прецизионного класса.

Хромистый электрокорунд получают в дуговых печах плавкой глинозема с добавкой оксида хрома. Абразив имеет повышенную механическую прочность и абразивную способность. Выпускаются марки: 33А – для абразивного инструмента на керамической связке, абразивной шкурки, для обработки свободным зерном; 34А – для абразивного инструмента на керамической связке, в том числе прецизионного класса, абразивной шкурки, для обработки свободным зерном.

Титанистый электрокорунд марки 37А применяют для инструментов на керамической связке при обработке сталей. Цирконистый электрокорунд марки 38А используют в инструментах для обдирочного шлифования и шлифования с высокими скоростями.

Сферокорунд (марка ЭС) получают в виде полых корундовых сфер. Абразив эффективен при обработке мягких и вязких материалов (кожа, резина, пластмасса, сплавы цветных металлов).

Монокорунд марок 43А, 44А применяют для абразивного инструмента на керамических связках, марки 45А – для абразивного прецизионного инструмента. Корунд марки 92Е используют для полирования деталей из стекла и металлов.

Техническое стекло – бой листового и бутылочного стекла. Марка 71Г применяется для обработки дерева.

Кремень марки 81 применяют для обработки дерева, кожи, эбонита. Карбид кремния – химическое соединение кремния с углеродом.

Черный карбид кремния марок 53С, 54С, 55С применяется для шлифования твердых сплавов, чугуна, цветных металлов, стекла, пластмасс. Зеленый карбид кремния марок 63С, 64С применяется для тонкого шлифования металлорежущего инструмента, твердых сплавов, керамики, правки шлифовальных кругов.

Карбид бора используют для доводочных операций.

Алмаз природный: марка А8 применяется для буровых и правящих инструментов; А5 – для абразивных инструментов на металлической связке, для дисковых пил; A3 – для абразивных инструментов на металлической связке; Al, A2 – для шлифования стекла, керамики и бетона; AM – для полирования деталей из закаленных сталей, стекла; АМ5 – для сверхтонкой доводки и полирования.

Алмаз синтетический: марка АС2 применяется для инструментов на органических связках при чистовой обработке и доводке сталей и твердых сплавов; АС4 – для обработки керамики и других хрупких материалов; АС6 – для работы при повышенных нагрузках; АС15 – для работы в тяжелых условиях при резке стекла, шлифовании керамики и железобетона; АС20, АС32 – при бурении, хонинговании, правке шлифовальных кругов; АРВ1 – при хонинговании чугунов, резке стеклопластика; АСМ – для доводки и полирования закаленных сталей и твердых сплавов; АСМ5, ACMl – для сверхтонкой доводки.

Кубический нитрид бора (эльбор, кубонит) синтезирован из нитрида бора, упакованного в гексагональную решетку; имеет более высокую, чем у алмаза, теплостойкость, не имеет химического сродства к железу. Марки ЛО, ЛП применяются для изготовления абразивного инструмента на органической, керамической и металлической связках, абразивных паст и шкурок; марки КР, КО, КОС – для изготовления шлифовальных порошков.

В зависимости от размера зерен шлифовальные материалы делятся на четыре группы: шлифовальное зерно (160–2000 мкм); шлифовальные порошки (40–125 мкм); микрошлифовальные порошки (14–63 мкм); тонкие микрошлифовальные порошки (3–10 мкм).

Совокупность абразивных зерен шлифовального материала в установленном интервале размеров называют фракцией. Фракцию, преобладающую по массе, объему или числу зерен, называют основной. Характеристику конкретной совокупности абразивных зерен, выраженную размерами зерен основной фракции, называют зернистостью.

При обозначении алмазных шлифовальных порошков указывается марка шлифовального материала, зернистость и стандарт (ГОСТ).

Связка абразивных инструментов – вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления шлифовальных зерен и наполнителя. Связка влияет на геометрию рельефа рабочей поверхности круга, его износ, параметры шероховатости обработанной поверхности.

Керамические связки (от К1 до К10) используются для всех основных видов шлифования, кроме прорезки узких пазов, обдирочных работ: К2, КЗ – для инструмента из карбида кремния; К2 – для мелкозернистого инструмента; К1, К5, К8 – для инструмента из электрокорунда; К1 – для шлифования и заточки алмазным кругом твердосплавного режущего инструмента совместно со стальной державкой или корпусом.

Бакелитовые связки (Б; Б1; Б2; БЗ; Б4; Б156; БП2; БУ) применяются для изготовления кругов с упрочненными элементами для шлифования при скоростях 60–100 м/с: обдирочное шлифование; плоское шлифование торцом круга; отрезка; прорезка пазов; заточка режущих инструментов; шлифование прерывистых поверхностей; для изготовления мелкозернистых кругов для отделочного шлифования, алмазных и эльборовых кругов, хонинговальных брусков.

Вулканитовая, глифталевая, поливинилформалевая связки (В; В1; В2; ВЗ; В5; ГФ; ПФ; Э5; Э6) используются для изготовления ведущих кругов для бесцентрового шлифования, гибких кругов для полирования и отделки (В5), кругов для отрезки, прорезки и шлифования пазов, профильного шлифования.

Металлические связки применяются для изготовления алмазных кругов повышенной износостойкости для обработки твердых сплавов, кругов для электрохимической абразивной обработки.

Органические связки с металлическим наполнителем (Б156; БП2; ТО) применяются для изготовления алмазных кругов для заточки твердосплавного режущего инструмента, шлифования твердосплавных или керамических деталей, профильного шлифования.

Твердость абразивного инструмента – величина, характеризующая его свойство сопротивляться нарушению сцепления между зернами и связкой при сохранении характеристик инструмента в пределах установленных норм. Установлена следующая шкала твердостей: ВМ1, ВМ2 – весьма мягкие; Ml, M2, МЗ – мягкие; СМ1, СМ2 – среднемягкие; С1, С2 – средние; СТ1, СТ2, СТЗ – среднетвердые; Tl, T2 – твердые; ВТ – весьма твердые; ЧТ – чрезвычайно твердые.

Мягкие и среднемягкие круги (Ml, CM2) используют для плоского шлифования кругами на бакелитовой основе, шлифования периферией керамическими кругами, шлифования деталей из твердых сплавов, закаленных сталей, цветных металлов и их сплавов. Среднемягкие и средние связки (СМ2, С2) применяют для чистового шлифования, шлифования резьб с крупным шагом. Средние и среднетвердые круги (С2, СТ2) используют для шлифования и резьбошлифования заготовок из незакаленных сталей, чугуна, вязких материалов, хонингования. Среднетвердые и твердые круги (СТ2, Т2) применяют для обдирочного и предварительного шлифования, шлифования профильных и прерывистых поверхностей, заготовок малого диаметра, бесцентрового шлифования, хонингования закаленных деталей. Весьма твердые и чрезвычайно твердые круги (ВТ, ЧТ) используют для шлифования шариков подшипников, правки шлифовальных кругов.

Структура абразивного инструмента определяется соотношением объемов шлифовального материала, связки и пор. Различают 16 номеров структур. Круги высших номеров структуры изготавливают высокопористыми, поры и капилляры сообщаются между собой за счет использования выгорающего парообразователя, который обязательно указывается в характеристике таких кругов.

Абразивный инструмент на гибкой основе с нанесенным слоем (слоями) абразива, закрепленного связкой, называют шлифовальной шкуркой. Их выпускают на бумажной, тканевой, комбинированной, фибровой и других основах. В зависимости от вида основы и свойств связки различают шкурку водостойкую, неводостойкую, термостойкую и др. В зависимости от числа слоев шлифовального материала, нанесенных на шкурку, различают однои двухслойную шкурку. Если шлифовальный слой нанесен на обеих сторонах основы, шкурка называется двусторонней.

5. Станки шлифовальной группы

В условиях единичного и серийного производства широко используются универсальные круглошлифовальные, плоскошлифовальные и бесцентрово-шлифовальные станки.

Круглошлифовальный станок представлен на рис. 35, а. На верхних направляющих станины 8 установлен стол 1. На верхней, поворотной, части 2 стола размещен поворотный суппорт 10 с передней 4, задней 17 бабками и коробкой скоростей 3.

Рис. 35. Схемы станков шлифовальной группы: а – круглошлифовальный; б – бесцентрово-шлифовальный; в – плоскошлифовальный; 1 – стол; 2 – верхняя, поворотная часть стола; 3 – коробка скоростей; 4 – передняя бабка; 5 – абразивный круг; 6 – шлифовальная бабка; 7 – задняя бабка; 8 – станина; 9 – гидроцилиндр; 10, 16 – поворотные суппорты; 11 – шток; 12, 14 – механизмы правки; 13 – ведущий круг; 15 – бабка ведущего круга; 17 – задняя бабка (колонна); 18 – стол ведущего круга; 19 – нож; 20 – магнитная плита; г – универсальный круглошлифовальный станок Paragon серии GU с ручным управлением; д – продольно-шлифовальный станок 3Б722

На задней части станины расположена шлифовальная бабка 6 с шлифовальным кругом 5. Стол станка перемещается в продольном направлении штоком 11 гидроцилиндра 9 (рис. 35). При шлифовании длинных конических поверхностей заготовка устанавливается в центрах передней и задней бабок. Верхняя часть стола поворачивается на половину угла при вершине конуса заготовки. При шлифовании коротких конусных поверхностей заготовку зажимают в патроне передней бабки, которую поворачивают на требуемый угол с помощью поворотного суппорта.

Внутришлифовальный станок имеет аналогичную компоновку, однако у него нет задней бабки, а шлифовальная бабка выполнена консольной.

Так как круги для внутришлифовальных работ имеют малый диаметр, механизм главного движения должен обеспечить высокие обороты шлифовального круга (до 10 000 об/мин). Производительность внутришлифовальных станков невысока, так как консольное расположение шлифовальной бабки и консольное закрепление шлифовального круга не обеспечивают необходимой жесткости системы СПИД, кроме того, требуется частая правка круга.

Бесцентрово-шлифовальный станок показан на рис. 35, б. На станине 8 размещена шлифовальная бабка 6 с абразивным кругом 5. На верхних направляющих станины установлен стол 1 и вертикальная колонна 17 с поворотным суппортом 16 и бабкой 15 ведущего круга 13. Каждый из кругов периодически правят с помощью механизмов для правки 12 и 14. Заготовку устанавливают на нож 19 между шлифовальным и ведущим кругами, которые выбираются таким образом, чтобы трение между заготовкой ведущим кругом было больше трения между заготовкой и шлифовальным кругом. Если необходимо продольное перемещение заготовки, ведущий круг поворачивают на угол 1–7° относительно оси заготовки. Появляется осевая составляющая силы трения, которая придает заготовке осевое движение подачи, и гладкие цилиндрические заготовки (цилиндры, кольца) можно подавать непрерывно, что резко повышает производительность обработки.

Плоскошлифовальный станок показан на рис. 35, в. На поперечных направляющих станины 8 установлена вертикальная колонна 17, по вертикальным направляющим которой перемещается шлифовальная бабка 6 с абразивным кругом 5.

Круг частично закрыт защитным кожухом. По горизонтальным направляющим станины перемещается стол 1. Продольные движения стола осуществляются штоком 11 гидроцилиндра 9. В направляющих стола могут устанавливаться заготовка, машинные тиски, синусные тиски или стол, магнитная плита (стол) 20. На магнитной плите могут размещаться заготовка, синусные тиски или стол.

Шлифование – заключительная операция изготовления деталей, которая проводится после черновой обработки и закалки деталей и представляет собой процесс резания. Резание происходит с помощью абразивного инструмента, который за счет своей пористой зернистой структуры снимает тонкую пленку с поверхности детали. Это обеспечивает высокую точность и чистоту покрытия обработанных шлифованием изделий. Шлифованием можно добиться точности размера до 1-2 мкм при соблюдении термоконстантной среды в помещении, в общем случае точность обработки составляет порядка 10 мкм. Шероховатости достигаются в пределах Ra (среднее арифметическое отклонение профиля) 1 – 0,32 мкм.

Детали заливочной головки после цементации требуют обработки шлифованием для обеспечения требуемой точности

Особенностями данной операции являются высокая скорость обработки, сильное нагревание за счет трения (1000 °С) и деформация верхнего слоя материала. Чтобы избежать последних факторов, необходимо охлаждать детали во время обработки – использовать смазочно-охлаждающую жидкость. Универсальность шлифовки деталей заключается в том, что ей можно обрабатывать поверхности высокой твердости (до 70 HRC) , при этом твердость абразива всегда должна быть выше твердости обрабатываемой детали.

Выбор того ил и иного вида шлифовки деталей в большой степени зависит от формы обрабатываемой поверхности. Существует три основных вида обработки – плоское шлифование, круглое наружное и круглое внутреннее шлифование деталей.

Плоская шлифовка – самый простой вид обработки такого типа. Он является наиболее надежным методом образования плоскостей высокой точности. Деталь устанавливается на магнитный стол. При поступательном перемещении стола по вертикали и горизонтали и перемещении инструмента по вертикали можно шлифовать торцевые поверхности детали с точностью порядка 10 мкм. Недостаток такого метода – невозможность обработки круглых и цилиндрических поверхностей.

Наружная круглая шлифовка деталей применяется для обработки наружных поверхностей при вращении заготовки в центрах или патроне. Существует два вида такого шлифования – с продольной подачей и врезное. Первый способ применяется, когда длина детали больше высоты круга. Здесь необходимо поступательное движение абразива, чтобы пройти всю поверхность, при этом в движении находятся и круг, и деталь. При врезном шлифовании длина детали меньше высоты круга или равна ей. Поступательной подачи не требуется, так как за один подход можно обработать всю деталь.

Внутренняя шлифовка используется для обработки внутренних поверхностей деталей, имеющих цилиндрическую, коническую или фасонную форму с прямой образующей. Метод имеет несколько разновидностей, но по принципу похож на внешнюю круглую шлифовку.

Какие инструменты используются?

В качестве абразивных материалов используются алмаз, гранат, наждак, пемза, кварц, корунд и другие материалы, обладающие высокой твердостью и кристаллической пористой структурой. Между собой кристаллы скрепляются компаундами, образуя твердую шероховатую поверхность.

Одной из важнейших характеристик абразивных инструментов является зернистость. Чем меньше зерно, тем чище шлифовка. Также важна твердость абразива. Твердость – это способность зерна сопротивляться внедрению более твёрдого материала. Твердость материалов варьируется от весьма мягких (ВМ) до чрезвычайно твердых (ЧТ).

Наиболее распространенными видами абразивных инструментов являются круги, бруски, шкурки, ленты конической, цилиндрической, фасонной или сферической формы. Инструменты устанавливаются на станок, при необходимости заменяются и перешлифовываются по мере износа.

Особенностью обработки на шлифовальных станках является то, что более 90% времени затрачивается на правильную установку детали. От этого зависит точность работы, корректная установка детали минимизирует радиальное биение, отклонения от соосности и круглости, а также другие типы отклонения формы.

Вид шлифовального станка зависит от типа обработки: различают круглошлифовальные станки для наружной обработки, внутришлифовальные и плоскошлифовальные станки. Большинство современных станков оснащено системами ЧПУ, что позволяет максимально автоматизировать процесс для достижения больших точностей и уменьшения времени работы.

Вместе с тем, обслуживание таких станков достаточно долгое и дорогое. Чтобы станок не выходил из строя, необходим ежедневный бережный уход за устройством: смазка, наладка, чистка, прогрев. Ежедневные операции по подготовке оборудования к работе требуют время, но сохраняют деньги в долгосрочной перспективе.

Лидеры рынка по производству шлифовальных станков - Германия, Швейцария, Япония. Например, качественными считаются изделия фирм STUDER, Jones&Shipman, Mitsui Seiki. Насколько эти станки высокоточные, настолько и дорогие, но экономить на качестве шлифовки не стоит – ошибка здесь обнуляет всю предыдущую работу, так как проводится на заключительном этапе производства.

Чаще всего высокоточную шлифовку применяют в случаях, когда необходимо прилегание деталей друг к другу без потери жесткости и точности системы. Таким образом, необходимо обеспечить определенный вид посадки: с зазором, переходную или с натягом.

Еще одно преимущество шлифования – обеспечение красивого внешнего вида детали. Если после точения поверхности получаются грязные, с рытвинами и неровностями, то после шлифовки поверхность получается идеально чистой и гладкой. Если необходимо получить красивую деталь – шлифование в помощь!

Шлифование - технологический метод обработки при помощи абразивных инструментов, режущими элементами которых являются твердые зерна абразивных материалов.

Шлифование является процессом массового скоростного резания с образованием очень мелких стружек.

Шлифование чаще всего выполняется на окончательной стадии обработки (на чистовых и отделочных операциях), выполняемой после лезвийных операций резания (точения, фрезерования, строгания и др.), т.к. позволяет обеспечивать 6…7 квалитеты точности размеров при малой шероховатости поверхностей (R_а = 0,08. 0,32 мкм).

Особенности процесса шлифования:

- срезание абразивным зерном небольшого слоя металла, в виде ограниченной длины и малого поперечного сечения;

- в процессе резания участвует одновременно большое число зерен;

- повышенное трение и нагрев детали, т.к. зерна на поверхности инструмента ориентированы по разному (хаотично), поэтому часть из них не режут, а упруго деформируют обрабатываемую поверхность;

- необходимо непрерывное обильное охлаждение (СОЖ) зоны резания.

Инструментом при шлифовании могут быть: абразивные круги, головки, бруски, сегменты, листы, ленты, пасты и свободные зерна.

Наибольшее применение из них имеют шлифовальные круги.

Основные схемы шлифования

По характеру обрабатываемых поверхностей технологические схемы шлифования можно разделить на три основных вида:

1) Круглое шлифование - обработка наружных и внутренних поверхностей вращения;

2) Плоское шлифование - обработка плоских поверхностей;

3) Профильное шлифование - обработка сложных фасонных поверхностей.

Круглое шлифование

К процессам круглого шлифования относится обработка поверхностей вращения: цилиндрических, конических и фасонных, гладких и ступенчатых, наружных и внутренних, сквозных и глухих.

Рис.48.1. Схемы круглого наружного шлифования.

При круглом шлифовании обрабатываемая деталь всегда вращается вокруг своей оси (Рис.48.1).

Рис.48.2. Схемы круглого внутреннего шлифования.

Рис.48.3. Схема круглого бесцентрового шлифования.

В зависимости от способа крепления заготовки и вида обрабатываемой поверхности круглое шлифование может быть различным.

а) Наружное шлифование в центрах или патроне:

- периферией круга с продольной подачей (Рис.48.1 а);

- врезное, только с поперечной подачей (Рис.48.1 б);

- глубинное, только с продольной подачей (Рис.48.1 в);

- шлифование уступами (Рис.48.1 г): сначала врезное, а затем с продольной подачей;

- одновременное шлифование цилиндрической и торцевой поверхностей (Рис.48.1 д).

б) Внутреннее шлифование:

- заготовка закреплена в патроне (Рис.48.2 а);

- планетарное шлифование громоздких деталей (Рис.48.2 6).

в) Бесцентровое шлифование (Рис.48.3).

Плоское шлифование

Различают две схемы плоского шлифования (Рис.48.4).

Рис.48.4. Схемы плоского шлифования.

а) Периферией круга:

с продольной и круговой подачами стола (Рис.48.4 а,б);

б) Торцом круга:

с продольной и круговой подачами стола (Рис.48 4 в,г);

Профильное шлифование

К процессам профильного шлифования относятся: обработка резьб и зубчатых колес, шлифование сфер и сложных фасонных поверхностей с перемещением детали или круга по копиру, кулачку или шаблону.

Основными схемами профильного шлифования являются:

а) Резьбошлифование: однониточное и многониточное.

б) Зубошлифование:

- одним или двумя тарельчатыми кругами;

в) Шлифование сфер: периферией и торцом круга.

г) Шлифование сложных фасонных поверхностей.

д) Ленточное шлифование.

Шлифовальные станки

Шлифовальные и заточные станки относятся по классификатору ЭНИМС к третьей группе, в которую входят такие основные типы станков, как: кругло-, внутри-, плоско-, бесцентрово- и обдирочношлифовальные, заточные и другие специализированные и специальные шлифовальные станки (резьбо-, зубо-, шлице-, сферо-, ленточношлифовальные и др.).

Каждый тип станка имеет свои конструктивные особенности, однако, общим признаком служит то, что главным движением является вращение шлифовального круга, а движения подачи придают детали, столу или шпиндельной бабке с кругом.

На рис. 48.5 приведен общий вид универсального круглошлифовального станка. Основными деталями и узлами станка являются: станина 7, нижняя часть стола 6, верхняя часть стола 5, бабка шлифовального круга 2, передняя бабка 1, задняя бабка 4.

Верхняя часть стола может быть повернута на некоторый угол к оси шпинделя шлифовального круга для обработки пологих конусов. Заготовки с большим углом конуса шлифуют при повернутой на заданную величину бабке шлифовального круга.

Угловое расположение круга рекомендуется при одновременном шлифовании шейки вала и торца. При такой технологической схеме торец заготовки шлифуется периферией круга, что уменьшает контакт круга с заготовкой, обеспечивая улучшение чистоты обработанной поверхности и исключая возможности прижогов.

рис. 48.5 общий вид универсального круглошлифовального станка.

Общий вид круглошлифовального станка: 1 – передняя бабка; 2 – шлифовальный круг; 3 – бабка шлифовального круга; 4 – задняя бабка;

5 – верхняя часть стола; 6 – нижняя часть стола; 7 – станина

Существует просто огромное количество различных операций по обработке металла, все они характеризуются применением определенного оборудования и оснастки. Распространенной финишной обработкой можно назвать процесс шлифования. Оно предусматривает снятие небольшого поверхностного слоя, за счет чего достигается определенная шероховатость и более точные размеры. Рассмотрим особенности данного процесса подробнее.

Шлифование металла

Обработку металла и различных сплавов при применении абразивного материала принято называть шлифованием. Подобная технология позволяет изменить шероховатость и другие параметры наружной или внутренней цилиндрической, а также плоской поверхности. Шлифование металла может проводится при использовании различного специального оборудования. Рассматривая особенности подобной механической обработки нужно уделить внимание следующим моментам:

Процесс шлифования – финишный этап обработки, который проводится для получения определенной шероховатости.
Подобная технология не применяется для изменения размеров в большом диапазоне.
Довести поверхность до требуемой шероховатости можно при использовании современного оборудования можно после термообработки металла.

При проведении рассматриваемой операции учитывается довольно большое количество особенностей:

Скорость круга – параметр, который зависит от наружного диаметра абразива и возможностей станка.
Скорость перемещения детали.
Глубина резания.
Возможность поперечной подачи.

Стоит отметить, что сегодня подобную технологию постепенно вытесняет чистовое точение металла на высоких скоростях и минимальной подаче.

Основные виды шлифовки

Шлифовка деталей может проходить при применении самых различных технологий. Наибольшее распространение получили следующие:

Круглое шлифование металла.
Изменение шероховатости внутренних поверхностей.
Зубошлифование.
Бесцентровая технология.
Шлифование плоских поверхностей.

Кроме этого, классификация может проводится по типу применяемого материала при обработке. Для автоматизации процесса и снижения трудовых затрат используются специализированные станки. Встречаются модели и со встроенным блоком ЧПУ, который автоматизирует процесс и обеспечивает высокое качество получаемой поверхности.

Круглое наружное шлифование

Шлифовка металла при применении подобной технологии предусматривает использование специального оборудования. Среди особенностей круглого шлифования отметим следующие моменты:

В качестве расходного материала применяется абразивный круг. Он вращается вокруг своей оси.
Одновременно с кругом в обратном направлении вращается заготовка. За счет этого существенно повышается эффективность операции.
Может осуществляться продольная и поперечная подача, за счет которых изменяется глубина врезания инструмента и обеспечивается обработка по всей длине.

Принцип круглого шлифования Круглое наружное шлифование

Подобная технология часто применяется для шлифования цилиндрических заготовок. Это связано с тем, что при контакте шлифовального круга с заготовкой цилиндрической формы на момент вращения обрабатывается вся поверхность.

Внутреннее шлифование

Очень часто проводится внутренняя шлифовка металла. Она похожа на предыдущую технологию, но отличается тем, что что абразивный круг находится внутри заготовки. При внутреннем шлифовании металла:

Инструмент и заготовка могут получать поперечную и продольную подачу.
Основное вращение получает абразивный круг.

Для того чтобы повысить эффективность проводимой работы в зону резания подается охлаждающая жидкость.

Зубошлифование

Зубчатые колеса являются частью самых различных механизмов. Сложность формы рабочей части определяет то, что приходится использовать специальное шлифовальное оборудование. Среди особенностей подобной технологии отметим следующие моменты:

Обработке подвергается профиль зубчатого венца.
Круг изменяется под размер эвольвенты зуба.
Для работы с зубчатыми колесами подходят специальные станки.

Зачастую поверхность зуба подвергается закалке, за счет чего существенно усложняется процесс механической обработки.

Бесцентровое шлифование

Подобная технология характеризуется тем, что заготовка не закрепляется в центрах. В этом случае шлифовка деталей из металла проходит при подаче вращения только двум шлифовальным кругам, между которыми размещается заготовка. В центральной части находится нож, изготовленный из нержавеющей стали. Он исключает вероятность того, что изделия из-за смещения провалится или ее немного заклинит.

Применение подобного оборудования позволяет существенно ускорить процесс шлифования. Это связано с тем, что применяется сразу два абразивных круга. В продаже встречается просто огромное количество станков, работающих по принципу бесцентрового шлифования.

Шлифование плоских поверхностей

Часто обработке подвергаются плоские корпусные заготовки из различного металла. Проводимая операция по изменению шероховатости поверхности характеризуется следующими особенностями:

Заготовка располагается на специальном столе, за счет которого обеспечивает надежное крепление. Фиксация может быть механической или магнитной.
Основное вращение передается абразивному кругу, возвратно поступательное заготовке или инструменту.

Шлифование плоских поверхностей

За счет подбора круга с наиболее подходящим профилем можно провести обработку самых сложных форм. При работе в зону контакта инструмента и заготовки может подаваться охлаждающая жидкость.

Обработка деталей перед шлифовкой

Как ранее было отмечено, шлифование является финишным этапом. Перед ним проводится:

Черновое точение металла. За счет этой операции заготовки придают требуемую форму и размеры с учетом припуска.
Чистовое точение проводится для придания требуемых размеров.
Фрезерование – еще одна технологическая операция, которая предусматривает механическое снятие металла. Чаще всего фрезерованию подвергаются корпусные детали и шестерни.
Термообработка. Для того чтобы существенно повысить твердость поверхности и прочность изделия проводится закалка. Снизить хрупкость структуры можно за счет отпуска и отжига. В некоторых случаях проводится термохимическая обработка, которая предусматривает внесение определенных химических веществ в поверхностный слой.

Обработка деталей перед шлифовкой

При разработке режимов обработки учитывается припуск на проведение всех технологических операций.

Характеристика и маркировка абразивного инструмента

В большинстве случаев при шлифовании металла применяется абразивный инструмент. Он представлен сочетанием большого количества зерен, которые связаны между собой специальной смазкой. Круг характеризуется следующими свойствами:

Формой. Рабочая часть может изменяться в зависимости от того, какого рода поверхность будет обрабатываться.
Размеры. Абразивный круг выбирается также по размерам в зависимости от габаритов обрабатываемой поверхности.
Тип применяемого материала при изготовлении. Крошка может быть изготавливаться из крошки различной твердости. Большей устойчивостью к истиранию характеризуется алмазная крошка.
Размер зерна. Для чистового шлифования металла выбирается круг с наименьшим размером зерна. Однако, с уменьшением зернистости увеличивается требуемое время для завершения обработки.
Твердость поверхности. Этот параметр один из основных, указывается при маркировке.
Размер посадочного отверстия. Он учитывается при подборе круга под характеристики станка.

Изготовление абразивных материалов проводится в соответствии с установленными стандартами и технически условиями.

Маркировка круга применяется для того, чтобы указать тип используемого материала при изготовлении. Электрокорунд – корунд искусственного происхождения на основе оксида алюминия. В продажу поступает несколько разновидностей круга:

Нормальные 14А и 15А, 16А.
Белый 22А, 23А и 24А.
Хромистые 32А и 33А.
Сферокорунд ЭС.

Могут применяться и карбид кремния. В продажу поступают два типа марок: черный и зеленый. Карбид бора маркируется буквами КБ. В последнее время наиболее востребованы варианты исполнения из синтетического алмаза, маркируются они АСР и АСО, АРВ и АРК.

Абразивные материалы

Все абразивные материалы делятся на варианты исполнения природного и искусственного происхождения. Природные варианты исполнения имеют ограниченное применение из-за нестабильных физико-механических характеристик. Большое распространение получили искусственные абразивные круги, которые могут выдерживать длительное применение.

Читайте также: