Обработка на шлифовальных станках
Понятие о процессе шлифования. Шлифованием называется процесс чистовой и отделочной (окончательной) обработки детален машин и инструментов путем снятия с их поверхности тонкого слоя металла шлифовальными кругами.
Шлифовальные круги самого различного профиля и размеров изготовляют из зерен абразивных материалов, связанных между собой специальной связкой. Широкое применение имеют также шлифовальные бруски и шкурки .
Шлифовальный круг можно рассматривать как фрезу с большим количеством мелких зубьев. Действительно, в процессе шлифования каждое зерно, находящееся на периферии круга, работает как зуб фрезы, снимая стружки переменного сечения. Особенностями шлифовального круга по сравнению с другими режущими инструментами являются, с одной стороны, очень высокая твердость зубьев (зерен), а с другой — способность кругов к самозатачиванию.
Возможность работы при шлифовании с малыми глубинами (1—2 мк) и соответственно с малыми усилиями резания позволяет этим методом легко достигать точности 2-го класса.
Шлифование обеспечивает также высокую чистоту обработанной поверхности — до 10-го класса включительно.
Процесс резания при шлифовании осуществляется быстро, при помощи равномерно вращающегося с постоянной скоростью шлифовального круга, к которому подводится обрабатываемая поверхность детали. Зерна шлифовального круга снимают с детали весьма тонкие стружки, придавая шлифуемой поверхности высокие качества по чистоте и высокую точность обработки. В процессе шлифования за один проход круга обычно срезается припуск, равный 0,005—0,05 мм.
Скорость резания при шлифовании равна окружной скорости круга и обозначается vK(м/сек).
Окружная скоростьвращения детали при черновой обработке берется vд= 20 - 60 м/мин, при чистовой vд = 2 - 4 м/мин.
При круглом шлифовании слой металлаt(см. рис. 170, б), снимаемый шлифовальным кругом за один двойной ход, называется глубиной резания. Глубина резания при шлифовании выражается
t= (d1-d2)/2 мм,
где d1и d2 — диаметры детали до шлифования и после шлифования, мм.
Глубина резания tиногда называется поперечной подачей круга за один двойной проход. Величина tберется равной 0,005 — 0,09 мм/дв. х, обеспечивающей снятие припускаhмм за — проходов.
Перемещение круга (а иногда детали) вдоль оси детали за один оборот называется продольной подачейsnи измеряется в мм за один оборот детали или в мм/мин. Продольная подачаsnберется в зависимости от ширины шлифовального круга В мм, т. е.
Sn= (0,3 - 0,6) В.
В процессе шлифования на обрабатываемую деталь и на шлифовальный круг действуют три составляющие: тангенциальная (окружная) сила Рг(см. рис. 170, б),радиальная сила, действующая внаправлении радиуса круга Ру,и сила подачиРх. Указанные силы необходимы для расчета мощности, расходуемой на процесс шлифования, расчета на прочность деталей станка и т. д.
В процессе шлифования круг изнашивается, тупится, теряет свою форму и засаливается. Под износом шлифовального круга следует понимать затупление режущего зерна и вырывание его с рабочей поверхности круга. Если затупившиеся зерна не отделяются, а поры забиваются стружкой, вследствие чего круг начинает дробить и прижигать шлифуемую поверхность, его необходимо править. При правке круга затупившиеся зерна абразива удаляют.
При точном фасонном шлифовании для правки круга пользуются алмазно-металлическими карандашами, в которых алмазная крошка цементируется сплавом вольфрама (70—80%), меди (28— 19%) и алюминия (1—2%). В некоторых случаях точного шлифования в качестве заменителей алмаза применяют твердосплавные диски из сплавов ВКЗ, ВК6 и стальные диски с впаянной крошкой твердого сплава. Для правки кругов получили распространение минерало-керамические диски A3 и А, изготовляемые отечественной промышленностью.
При менее точных шлифовальных работах для правки крупнозернистых кругов пользуются шарошками, представляющими собой набор дисков в виде звездочек, собранных на общей оси.
Выбор шлифовальных кругов. Чтобы производительность процессашлифования была высока, необходимо правильно выбрать шлифовальный круг по форме, виду абразивного материала, типу связки, твердости и зернистости .
В зависимости от вида шлифования шлифовальные станки делятся на круглошлифовальные — для наружного шлифования цилиндрических, конических и торцовых поверхностей; внутришлифовальные — для внутреннего шлифования цилиндрических и конических отверстий; плоскошлифовальные—для шлифования плоскостей; бесцентровые шлифовальные — для шлифования валиков, клапанов, пальцев без закрепления их в центрах; специальные шлифовальные — для шлифования коленчатых валов двигателей и т. п. и другие станки, работающие абразивными инструментами (заточные, полировочные, доводочные).
Плоскости шлифуются двумя методами: при возвратно-поступательном движении деталей и при круговом. В первом случае шлифуемой детали (рис. 1, а),закрепленной на столе2станка, сообщается возвратно-поступательное движение, шлифовальному кругу 3 — вращательное движениеи, кроме того, после двойного хода стола2 перемещение в поперечном направлении (вдоль оси круга). Для такой работы пользуются плоскошлифовальными станками с расположением оси шпинделя в горизонтальной плоскости и с продольным перемещением стола. Подобные станки предназначены для плоского шлифования (периферией круга) деталей, установленных на поверхности основного или магнитного стола. Продольное перемещение стола и поперечное перемещение шлифовальной бабки осуществляется гидравлической системой управления с бесступенчатым регулированием подач.
Рис. 1. Схема работы плоскошлифовального станка: I — движение шлифовального круга,II — движение детали
Рис. 1, б дает представление о принципе работы плоскошлифовального станка с вертикальным расположением оси шпинделя. В данном случае шлифование производится торцовой поверхностью чашеобразного круга. Шлифовальный круг 3 вращается и перемешается вниз по вертикали, а деталь / со столом2 движется возвратно-поступательно в горизонтальном направлении.
Шлифование плоскостей по принципу работы карусельных станков показано на рис. 1, в, г. Деталям (рис. 1, в),закрепленным на круглом магнитном столе 2, сообщается вращательное движение вокруг вертикальной оси. Шлифовальный круг 3 вращается относительно вертикальной оси и одновременно вместе со шлифовальной головкой перемещается вертикально вниз на глубину шлифованияtза каждый оборот стола 2. На рис. 1, г дана схема принципа работы плоскошлифовального станка с круглым вращающимся столом2 и с горизонтальным расположением оси шлифовального круга 3. Шлифовальный круг 3 вращается вокруг своей оси. Головка шлифовального круга 3 имеет возвратно-поступательное движение, аналогичное движению ползуна поперечно-строгального станка.
Бесцентровое шлифование. Этот вид шлифования широко применяют на заводах крупносерийного и массового производства для шлифования различных цилиндрических деталей. Особенность бесцентрового шлифования состоит в том, что шлифуемая деталь 1, свободно помещается на ноже 2 между двумя кругами (рис. 2), вращающимися в одну и ту же сторону. Круг 3 (шлифующий) вращается с окружной скоростью около 30 м/сек и производит работу резания, а круг 4 (ведущий) вращается медленно, со скоростью 15—25 м/мин. Роль ведущего круга сводится к тому, чтобы удерживать шлифуемую деталь, увлекаемую шлифовальным кругом.
Если ось ведущего круга установить под углом а к оси шлифуемого круга, то цилиндрическая деталь (валик, поршневой палец и т. п.) получит, кроме вращательного движения, также поступательное перемещение в продольном направлении (сквозное шлифование) с подачейsмм/мин. Если ось ведущего круга параллельна оси шлифуемого круга, то шлифование производится без осевого перемещения деталей (клапанов, ступенчатых валиков и др.), которые по форме не допускают сквозного шлифования.
При сквозном шлифовании деталь подается с одной стороны. В этом случае угол а между осями шлифуемого и ведущего кругов 1,5—3,0°. Чем больше угол а, тем больше продольная подача, т. е. скорость продольного перемещения детали между кругами 3 и 4.
