Обработка заготовок на шлифовальных станках

Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием абразивными кругами. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При вра­щательном движении круга в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал. С заготовки срезается очень большое число тонких стружек (до 100 млн. за 1 мин). Обработанная по­верхность представляет собой совокупность микроследов абра­зивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориенти­рована так, что резать не может, но производит работу трения по поверхности резания.

Шлифовальные круги работают успешно на очень больших скоростях — до 30 м/с и более. Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно.

В зоне резания выделяется большое количество теплоты. Мел­кие частицы обрабатываемого материала, сгорая, образуют пучок искр, либо, оплавляются. Абразивные зерна могут также оказы­вать на заготовку значительное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искаже­ние его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызы­вает сдвиги одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упруго пластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется. Но этот эффект менее ощутим, чем при обработке металлическим инструментом.

Тепловое и силовое воздействия на обработанную поверхность приводят к структурным превращениям, изменениям физико-ме­ханических свойств поверхностных слоев обрабатываемого мате­риала. Так образуется дефектный поверхностный слой детали. Для уменьшения тепловых эффектов материал шлифуют при обиль­ной подаче смазочно-охлаждающих жидкостей.

Шлифование распространено очень широко. С его помощью можно производить чистовую и отделочную обработку деталей с высокой точностью. Обработке подвергают самые разнообразные материалы, а для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формооб­разования. В отдельных случаях шлифование по эффективности соперничает с фрезерованием и точением.

Основные схемы шлифования

Детали современных машин представляют собой сочетание плоских и круговых цилиндрических, конических наружных и внутренних поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распростра­неные схемы шлифования, приведенные на рис. 22.

Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания V_K (в м/с) является вращение круга.

При плоском шлифовании возвратно-поступательное переме­щение заготовки является продольной подачей Sпр (в м/мин) (рис.22, а). Для обработки поверхности на всю ширину b заготовка или круг должны перемещаться с поперечной подачей S_П (в мм/дв. ход.). Это движение происходит прерывисто (периоди­чески) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически производится и подача Sв (в мм) на глубину резания, которая осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.

Рис. 22

При круглом шлифовании (рис., б) продольная подача происходит за счет возвратно-поступательного движения заго­товки. Подача Sпр (в мм/об, заг.) соответствует осевому переме­щению заготовки за один ее оборот. Вращение заготовки является круговой подачей Sкр (в м/мин):

где п _заг— частота вращения заготовки, об/мин; D_ЗАГ –диаметр заготовки, в мм.

Подачу S_п [в мм/дв. ход (мм/ход)] на глубину резания для приведённой схемы

обработки производят при крайних положе­ниях заготовки. Движения, осуществляемые при внутреннем шли­фовании, показаны на рис.22, в.

Современные шлифовальные станки обеспечивают все движе­ния, указанные на схемах, и позволяют в необходимых пределах изменять скорости резания и подачи.

Обработку поверхностей при шлифовании производят инструментом изготовленным из абразивного материала.

Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, роду и сорту абразивного материала, зернистости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего вещества, твердости, структуре или строению круга. В большинстве случаев форма абразивного инструмента представляет собой круг определённой толщины. Форма поперечных сечений шлифовальных кругов и их раз­меры регламентированы ГОСТ 2424—75.

Зерна абразивных инструментов представляют собой искусствен­ные или естественные минералы и кристаллы. Из естественных минералов применяют алмаз, кварц, корунд, наждак, кремень, гранат. К искусственным минералам относятся электрокорунд нормальный (Э), электрокорунд белый (ЭБ), монокорунд (М), карбид кремния зеленый (КЗ) и черный (КЧ) и др.

Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвер­дых материалов успешно применяют алмазные круги. Алмазный круг состоит из корпуса и алмазоносного слоя. Корпус изготов­ляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5—3,0 мм.

Шлифование заготовок , в зависимости от обрабатываемой поверхности, производится на круглошлифовальных, внутришлифовальных, плоскошлифовальных и на специализированных станках.

Конструкции круглошлифовальных станков и их компоновка подчиняются основным схемам шлифования. Станки обеспечивают все необходимые для обработки движения и кинематические со­отношения.

Круглошлифовальный станок рис. 6.24 состоит из следующих основных узлов: станины 1, стола 2, передней бабки 3 с коробкой скоростей, шлифовальнойбабки 4, задней бабки 5 и приводастола 6 (рис.). Эти станки делят на Рис.23простые, универсальные и врезные.

Универсальные станки имеют поворотную переднюю и шлифовальную бабки. Каждую бабку можно повернуть на определенный угол вокруг вертикальной оси и закрепить для после­дующей работы. Простые станки снабжены неповоротными баб­ками.

У врезных станков отсутствует продольная подача стола, а шлифование ведется по всей длине заготовки широким абразив­ным кругом с поперечной подачей.

Шлифовальный круг вра­щается с помощью клиноременной передачи. После износа кру­га и уменьшения его диаметра используют другую пару шки­вов.

Внутришлифовальные станки имеют компоновку, аналогичную компоновке круглошлифовальных станков, однако у них нет задней бабки. Инструмент расположен на консольном шпинделе шлифовальной бабки, которая установлена на столе, совершаю­щем продольное возвратно-поступательное движение.

Внутреннее шлифование применяют для получения высокой точности отверстий на заготовках, как правило, прошедших тер­мическую обработку. Возможно шлифование сквозных, несквозных (глухих), конических и фасонных отверстий. Диаметр шлифовального круга составляет 0,7—0,9 диаметра шлифуемого отверстия. Кругу сообщают высокую частоту вращения в минуту: она тем выше, чем меньше диаметр круга. Производительность шлифования снижается в связи с необходимостью работы с ма­лыми подачами и глубинами резания консольно расположенного круга и частой его правкой.

Общий вид плоскошлифо­вального станка приведён на рис. 24. Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом состоит из станины 4, стола 3, стойки 2, шли­фовальной бабки 1 и привода сто­ла 5.

Плоские поверхности шлифуют периферией круга. Движения по­дачи осуществляют приводом стан­ка либо вручную. Продольное пе­ремещение стола S_пр обеспечивается чаще всего с помощью гидрав­лического устройства —поршня, цилиндров и органов

управления. На специализированных шлифовальных станках обрабатывают поверхности заготовок вполне определенного вида.Рис.24

На резьбошлифовальных станках шлифовальный круг заправ­ляют по форме впадины резьбы, которую, как правило, предвари­тельно нарезают на других станках. Прошлифованная резьба имеет высокую точность и малую шероховатость поверх­ности. Для увеличения производительности шлифования профиль абразивного инструмента должен обеспечивать одновременную обработку нескольких витков резьбы (многониточный круг).

Некруговые цилиндрические поверхности (кулачки) шлифуют на специализированных стан­ках-полуавтоматах. В большинстве случаев профиль кулачков очерчивается дугами окружностей нескольких радиусов или дугами окружностей и прямыми. Такие поверхности, распо­ложенные на валах, шлифуют по копиру.

Соответствующие специализированные шлифовальные станки используют для обработки шлицевых валов, профилей зубьев у зубчатых колес, сложных фасонных поверхностей у штампов, пресс-форм и других деталей.

Шлифование широко используют в заточных стан­ках для обработки разнообразного ре­жущего инструмента. При заточке на точильно-шлифовальных станках резцы устанавливают на поворотный столик или подручник, а затем вручную при­жимают к шлифовальному кругу обра­батываемой поверхностью. Заточка рез­цов на уииверсалыю-заточных станках в поворотных тисках по­зволяет получать наиболее точные геометрические параметры ре­жущей части резца.