инструменты различаются по:
размеру зерен - чем больше зерна, тем прочнее круг и чем меньше зерна, тем круг тверже. То есть твердые круги с малыми зернами используют для чистовых операциях на больших скоростях при обработке твердых материалов за счет повышенной теплостойкости, а прочные круги с большими зернами используются на черновых и обдирочных операциях за счет большей стойкости к ударным нагрузкам.
форме:
чашечные, плоские (с выточками или без, а также с рельефом)
материалу:
алмазные, абразивные, эльборовые и др.
по виду основы:
жесткая - шлифовальные круги, головки, сегменты, бруски; гибкая - эластичные круги, абразивные ленты и шкурки; жидкая - пасты, суспензии.
Шлифовальные круги используются, когда главное движение, за счет которого будет осуществляться обработка, вращательное. Поэтому они представляют собой различные по форме тела вращения.
Плоские круги используются для наружного, внутреннего и бесцентрового шлифования, для плоского шлифование периферией круга и для заточки инструментов.
Цилиндрические и конические круги-чашки применяют для заточки инструментов и шлифования торца.
Тарельчатые круги применяют для заточки и доводки передних граней фрез, обработки зубьев долбяков и других инструментов.
На кругло-шлифовальных станках шлифование осуществляется шлифовальными кругами.
Виды шлифовальной обработки:
- Круглое шлифование - обработка цилиндрических поверхностей как внутренних, так и наружных. Таких как валы , фланцы и т.д.
- Плоское шлифование - обработка плоскостей изделия, при этом она может осуществляться как торцом, так и периферией круга.
- Бесцентровое шлифование - шлифования деталей типа валов - плунжеров, роликов, – пребывающих в не зафиксированном состоянии. Поверхность, обрабатываемая базой является технологической. Нож с краем скошенным, находящийся между кругами ведущим и рабочим, поддерживает деталь а, также регулируя положение его можно регулировать положение детали относительно.
- Профильное шлифование - при профильном шлифовании используются специальные круги, которые своей формой задают форму поверхности после обработки. Такие операции профильного шлифования используются при изготовлении протяжек, затыловании фрез и др.
Предназначение круглошлифовальных станков в обработке наружных и внутренних поверхностей (цилиндрических и конических) детали (находящейся в центрах или патроне). Важными характеристиками таких станков являются: диаметр круга и скорость вращения, размер стола, размеры центров. Обработка производится абразивным инструментом - это режущий инструмент, изготовленный из зерен шлифовальных материалов, сцепленных между собой связующим веществом (связкой) и разделенных друг от друга порами.
Осуществляется за счет суммирования нескольких движений осуществляемых станком: вращения абразивного круга (главное движение), линейным перемещением детали или режущего инструмента по прямой траектории (продольная подача), поперечном движении (движение врезания) за счет чего осуществляется съем припуска с заготовки, а также вращением детали (круговая подача).
Шлифование применяется для придания заготовке требуемой формы, получения заданных чертежом размеров детали и необходимой шероховатости поверхности. Чистовая и отделочная обработка заготовок шлифованием может обеспечить точность размеров по 5…7-му квалитету; точность формы – 6…10-й степени и шероховатость с высотой микронеровностей 1,2…0,1 мкм. Примеры деталей (втулки, валы и др.).
Резания происходит за счет съема припуска микро зернами - резцами, расположенными в случайном положении и в некотором расстоянии друг от друга. За счет высокой твердости этих зерен становится возможным обработка особо твердых материалом на большой скорости. Но при этом в зоне контакта возникает высокая мгновенная температура (1000-1600 ◦С), которая образует на поверхности детали прижог, вызывающий остаточные напряжения и микротрещины, что вызывает сильное снижение стойкости (в 3-4) детали.
Шлифовальный круг приводится во вращение от отдельного двигателя через клиноременную передачу. Круговая подача заготовки осуществляется при помощи другого электродвигателя с бесступенчатым регулированием.
Движение продольной подачи сообщается нижнему столу с помощью гидропривода; управление движением происходит при помощи устройств, которые переключаются самим столом в его крайних положениях. Шлифовальная бабка также периодически перемещается в поперечном направлении при помощи гидравлических механизмов. Большинство станков имеют механизмы широкого регулирования режимов шлифования и средства автоматизации рабочих движений стола и шлифовальной бабки. Предусмотрена возможность использования приборов активного контроля, позволяющих измерять заготовку в процессе шлифования, а также устройства, автоматически останавливающие станок при достижении требуемого размера.
При обработке на круглошлифовальных станках заготовку чаще всего устанавливают в жестких (не вращающихся) центрах, расположенных на передней и задней бабках; при этом круговую подачу обеспечивает поводковое устройство, связанное с вращающейся планшайбой. Возможно также закрепление заготовок в кулачковых патронах, причем, при шлифовании нежестких заготовок дополнительно необходимо применять люнеты.
Эти станки делятся на следующие типы: станки для круглого шлифования - центровые и бесцентровые; станки для внутреннего шлифования.
Станки вне зависимости от их конструктивных особенностей имеют следующие типовые узлы и механизмы: станину (основыние для всех узлов станка); стол (обеспечивает возвратно-поступательное перемещение и круговую подачу детали) привод стола обычно гидравлический; переднюю и заднюю бабки; шлифовальную бабку (в большинстве станков осуществляет поперечную подачу инструмента), к которой крепится абразивный круг.
Высокая скорость обработки, позволяющая шлифовать тонкостенные детали даже из мягких металлов;
- Особая технология процесса шлифования уменьшает вероятность появления биений;
- Высокая точность получения идеальной цилиндричности детали.
- Это оборудование применяется для создания автоматизированных линий.
Наружное шлифование может производиться несколькими способами:
1)продольное шлифование (за несколько проходов с заданной глубиной подачей на 0,5 прохода)
2)глубинное шлифование - за один проход кругом, на всю глубину припуска 3)врезное шлифование - с подачей на врезание на всю длину обработки (с периодической или непрерывной) в радиальном или тангенциальном направлении.
Современные станки обладают рядом дополнений:
На одном шпинделе находится 2 или 3 шлифовальных круга. Это позволяет вести разную обработку без останова и замены инструмента. Смена шлифовального круга, который будет сейчас обрабатывать, происходит путем вращения “головы”.
Станок может иметь щуп для определения начального положения шлифования и проверки полученного размера детали после обработки.
Автоматическая балансировка шлифовального круга, что значительно упрощает наладку и делает процесс шлифования более точным.
Автоматическая правка при достижении определенной нагрузки на шпиндель. Крайне полезное приспособление, как при чистовой, так и при черновой обработке.
Основные технические характеристики круглошлифовального станка
Возможные максимально допустимые габариты, а также масса обрабатываемой детали;
Возможные диаметры обработки шлифованием, а именно максимальный и минимальный.
Параметры рабочего стола шлифовального станка:
Возможное смещение стола или максимальная длина обработки;
Возможная скорость быстрого хода;
Возможные углы поворота против и по часовой стрелке шпинделя шлифовального круга.
-Глубинная шлифовальная обработка
Используется для шлифования коротких заготовок. За один проход может удалять весь припуск. При этом способе заготовка с помощью рабочего стола перемещается только в направлении шлифовального круга. Шлифование производится только торцом круга. Чем шире круг, тем большую длину можно обработать этим методом.
Уступами
Это разновидность глубинного шлифования разных поверхностей на разную глубину.
-Профильное
При этом процессе шлифования рабочий стол перемещается по двум координатам. Таким образом, можно получить не очень плавные углы при переходе одной обработанной поверхности к другой. При применении чпу возможно получение радиусов с малыми рисками.
Обработку на круглошлифовальных станках выполняют методом, при котором за каждый оборот обрабатываемой заготовки снимается определенный припуск, называемый глубиной резания. Эта величина не остается постоянной она изменяется на протяжении всей операции и определяет структуру рабочего цикла шлифования, основными этапами которого являются: быстрый подвод круга до касания с заготовкой; врезание круга в заготовку; снятие основной части припуска; выхаживание; быстрый отвод круга.
Оснастка круглошлифовальных станков зависит от возможностей станка, свойств обрабатываемого материала, требований к точности обработки, расположения поверхностей, уровня микронеровностей поверхности после обработки, а также режущего инструмента.
Круглошлифовальные станки могут оснащаться магнитными столами для обработки стальных заготовок. Благодаря магнитному столу можно установить несколько заготовок, что существенно увеличить производительность, сократив время на установку и съем заготовки в сравнении с зажимом кулачками.
Также при использовании магнитного стола заготовка при обработке будет равномерно расширятся в отличие от зажатой в кулачки заготовки, которая от усилия прижима будет деформироваться при расширении вследствие нагревания во время обработки.
Круглошлифавальные станочки типа врезного имеют только одну подачу направленную перпендикулярно обрабатываемой поверхности, их устройство более упрощенное, а конструкция отличается повышенной жестокостью для снижения вибраций.
Цикл врезного шлифования часто начинается с черновой операции для удаления слоя металла, при этом должно сниматься около 0,9 припуска. После происходит чистовая шлифовка, которая производится при маленькой скорости подачи. В результате после этой операции происходит снятия всего припуска.
После окончательной чистовой операции поперечная подача останавливается, а заготовка продолжает вращаться, происходит так называемое выхаживание до тех пор, пока полностью не прекратятся искры. В конце цикла происходит отвод шлифовального круга, устанавливается новая заготовка для следующего цикла обработки.
Плохой особенностью шлифования врезанием - является выделение большого количества тепла из-за большой площади контакта шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью. Поэтому этот вид обработки нуждается в обильном охлаждении.
В процессе шлифовальной обработки абразивный круг может затупиться, что отрицательно отражается на его режущих свойствах и качестве выполняемой работы. Притупление инструмента обычно проявляется в виде прерывистого искрения, повышения шума, снижения качества поверхности заготовки и т.д. В таких случаях подачу снижают, а круг правят.
Износ шлифовального – это затупление и выравнивание или сглаживание поверхности рабочего режущих зерен инструмента. Если зерна не видны на глаз, поры забиваются металлической пылью и стружкой, то круг шлифовальный необходимо править и заточить. Иначе выполнить задачу основную (обработать заготовку или деталь) правильно - невозможно.
Абразивные зерна на поверхности круга испытывают термическое, а также физическое воздействие (в связи с физическим контактом с материалом). Так истираются зерна, площадки износа появляются, поры круга забиваются пылью и микрочастицами отработанного изделия, скалываются микрочастицы, зерна абразива могут вырваться из связки. Эти моменты и есть изнашивание расходного инструмента, которые приводят к уменьшению объема и массы круга. Что приводит к смещению центра тяжести и погрешностям вращения круга при обработке и, следовательно, уменьшению точности обработки.
Шлифовальный круг может затупливатьсяиз за откалывания микрозерен, засаливаться или самозатачиваться. Первые два варианта не сильно меняют форму и размер диска, но приводят к его некачественной работе. Поэтому такие круги следует часто править и подгонять точность.
Врезное шлифование используют при черновом и чистовом шлифовании цилиндрических заготовок. При чистовом шлифовании в отличие от чернового стремятся достичь необходимых формы и уровня микронеровностей шлифуемой поверхности. Шлифование производят одним широким кругом, высота которого на один или на полтора миллиметра длины шлифуемой поверхности. Заготовка без продольной подачи; движение поперечной подачи шлифовального круга на заданную глубину производят непрерывно или периодически.
Для получения поверхности с меньшими отклонением формы и шероховатостью шлифовальному кругу сообщают дополнительное осевое колебательное (осциллирующее) перемещение (до трех мм) влево и вправо.
Этот способ обработки заготовки имеет следующие преимущества по сравнению со способом шлифования с продольными ходами: движение подачи круга производится непрерывно; можно шлифовать фасонные заготовки профилированным шлифовальным кругом; на шпиндель станка можно устанавливать два или три шлифовальных круга и шлифовать одновременно несколько участков заготовки.
Недостатки способа врезания:
Вследствие высокой производительности выделяется большое количество тепла; круг и заготовка нагреваются сильнее, чем при обычном шлифовании, поэтому шлифование необходимо осуществлять с обильным охлаждением; необходимо часто править круг из-за быстрого искажения его геометрической формы.
Для перехода от быстрого подвода круга (2000...3000 мм/мин) к его врезанию (пять или десять мм/мин) должна быть резко уменьшена скорость подачи круга. Во избежание удара при соприкосновении круга с заготовкой осуществляют промежуточное снижение скорости подачи круга или удлиняют участок врезания с началом касания после некоторой выдержки.
Этап врезания характеризуется ускоренной поперечной подачей круга, вызывающей непрерывное нарастание глубины резания т. Из-за упругих отжатий и выборки зазоров в технологической системе станка фактический съем металла меньше соответствующего заданной поперечной подаче, но по мере нарастания натяга в системе это несоответствие снижается и непрерывно растет глубина резания т. Для уменьшения периода врезания применяют ускоренную подачу круга, в четыре или пять раз превышающую черновую.
В условиях серийного и массового производства, когда цикл шлифования автоматизирован, колебание припуска на обработку вызывает различные упругие отжатия в технологической системе и изменяет характер протекания рабочего цикла, что приводит к разным остаточным натягам системы на этапе выхаживания и оказывает заметное влияние на конечные значения точности и шероховатости поверхности.
Обдирочное (черновое) шлифование предусматривает обработку без предварительной токарной операции со снятием увеличенного (от 1 мм и более) припуска на диаметр. Эту операцию целесообразно выполнять в режимах силового и скоростного шлифования при 50...60 м/с. В отличие от токарной обработки обдирочное шлифование обеспечивает более высокую точность (8...9го квалитетов) и более низкую шероховатость поверхности 2,5...5 мкм, не требует последующего предварительного шлифования. Его применение целесообразно при наличии точных заготовок или заготовок, плохо обрабатываемых лезвийным инструментом.
Предварительное шлифование обычно выполняют после токарной обработки с повышенной скоростью резания (40...60 м/с). Осуществляют его до термообработки для создания базовых поверхностей или в качестве промежуточной операции для подготовки поверхности к окончательной обработке. Предварительным шлифованием достигается точность, соответствующая 6...9му квалитетам, и шероховатость поверхности 1,2...2,5 мкм.
Окончательное шлифование позволяет получать поверхности точностью, соответствующей 5...6-му квалитетам, и шероховатостью 0,2...1,2 мкм. Наиболее часто эту операцию выполняют при скорости 35...40 м/с.
Тонкое шлифование применяют главным образом для получения поверхности шероховатостью 0,025...0,1 мкм. Оно требует очень хорошей предварительной подготовки, так как снимаемый припуск не превышает 0,05...0,1 мм на диаметр.
Выполнение тонкого шлифования возможно только при наличии прецизионного станка и специальных кругов.
Его применение экономически целесообразно лишь в условиях единичного и мелкосерийного производства. В массовом производстве низкая шероховатость поверхности более производительно и надежно достигается на суперфинишных и полировальных станках.
Совмещение предварительного и окончательного шлифования целесообразно при наличии станка, работающего в автоматическом цикле, с принудительной автоматической правкой круга и возможностью широкого автоматического регулирования режимов шлифования. В качестве примера можно привести шлифование шатунных шеек коленчатого вала, где на одной операции снимается припуск до 1...1,5 мм на диаметр; при этом устраняется исходная погрешность формы с 0,3...0,5 мм до 10 мкм, уменьшается шероховатость поверхности 80 мкм до 0,4 мкм и повышается размерная точность от 0,2...0,3 мм до 25 мкм.
Разрушение зерен круга.
По мере притупления шлифовальные зерна врезаются в металл все с большим и большим усилием. В этот момент, когда усилие по величине превзойдет прочность зерна или удерживающей его связки, зерно разрушится или полностью выкрошится.
Так же к недостаткам шлифования можно отнести большие затраты и
Температурное воздействие. При шлифовании на больших скоростях выделяется повышенное количество теплоты, чем резании другими инструментами. Скорости вращения круга при шлифовании гораздо больше скорости резания резцами. Зёрна абразива имеют отрицательные передние углы, что затрудняет процесс резания.
Низкая способность круга воспринимать тепло способствует почти полному переносу теплоты в обрабатываемую деталь. Мгновенная температура на поверхности детали в зоне контакта достигает 1000.°С и более. Это приводит к изменению структуры и физических свойств металла.
Ликвация вызывается термическим эффектом. Он проявляется в виде шлифовочного прижога фиолетового цвета и шлифовочных трещин. Под шлифовочным прожогом понимают местное изменение структуры поверхностного слоя шлифуемой детали в сторону ухудшения ее качества - твердости и износостойкости поверхностного слоя.
Шлифовочные прижоги обознаются по наличию на поверхности детали цветов побежалости. Причины появления прожогов:
завышенный режим шлифования;
неудачный выбор круга; недостаточное охлаждение;
затупление шлифовального круга.
Шлифовочные прижоги в основном приводят к шлифовочным трещинам, особенно при шлифовании закалённых сталей. Такие трещины расположены чаще всего по нормали к направлению шлифования и выглядят как сеть на обработанной поверхности.
