Процесс шлифовки считается очень сложным процессом обработки поверхностей, имеющим свои специфические особенности, которыми он отличается от всех остальных процессов обработки металлов резанием инструментом из металлических сплавов, цельных твердосплавных и со сменными пластинами, которые имеют правильную геометрию.
Сложность процесса шлифовки и непостоянство режущего инструмента - шлифовального круга, в частности, создают большие сложности при практическом и теоретическом изучении данного финишного процесса обработки материалов.
1. Шлифование. Определение, назначение.
Процесс шлифовки считается главным прогрессивным способом резания материала. При шлифовке припуск на обработку срезается финишным инструментом - шлифовальным кругом. Шлифовальный круг является пористым телом, состоящим из разного большого количества зерен абразивного материала. Между связками имеются маленькие поры. Материалы повышенной твердости, из которых получаются зерна круга, считаются абразивными.
Метод обработки материалов шлифовальным кругом заключается в том, что данный инструмент, получая вращательное движение вокруг своей оси, снимает тончайший слой материала, образуя при этом металлические отходы - стружку, абразивные зерна, которые располагаются на режущих кромках данного круга (обод), снимают основной припуск с обрабатываемой детали.
Свойство твёрдости шлифовального круга объясняются сопротивлением связочного материала к отрыву абразивных зерен с поверхности режущих кромок круга под воздействием внешних сил – сил трения - резания.
В России насчитывают, по последним данным, 7 классов твердости, и каждый класс подразделяется в свою очередь на подклассы по степени твердости. Обозначения финишных кругов с различной твердостью приведены в таблице, расположенной ниже.
Количество абразивных зерен на периферии абразивного инструмента, а в частности – круга, очень велико и в средних частях круга оно достигает десятков, а то и до ста тысяч штук. В итоге, при шлифовке стружка снимается огромным количеством случайно распределенных режущих зерен на поверхности круга неправильной формы, что приводит к очень сильному измельчению стружки и высокому энергопотреблению.
Режущая поверхность шлифовального круга состоит из множества абразивных зерен, расположенных на его поверхности на расстоянии друг от друга, и выступающих по разной высоте. Это объясняет тот факт, что не все абразивные зерна работают одинаково.
Абразивное зерно, вращаясь с очень высокой скоростью в пределах 90 м/с или более, отсекает материал с поверхности изделия. Поэтому шлифовку следует рассматривать как сверхбыструю резку, являющейся в свою очередь царапанием поверхностных слоёв изделия с большим количеством мельчайших абразивных зерен ,связаны между собой по всему кругу пучком. Полученная таким образом полированная поверхность представляет собой комбинацию рисунков шлифования, оставленных вершинами абразивных зерен круга. Качественно обработанная поверхность возникает в результате постепенного введения режущей кромки зерна в контакт с обрабатываемой поверхностью.
2. Круглое шлифование. Виды круглого шлифования и способы шлифования.
Финишная обработка изделия шлифовальным кругом относится к механической форме снятия припуска материала. При этом верхний слой удаляется при помощи физических свойств абразивных элементов. При помощи данного способа обрабатываются наружные поверхности деталей, имеющих цилиндрическую форму и в некоторых случаях разные отверстия.
В машиностроении чаще всего применяют в производстве такие виды шлифовки как: наружная круглая и внутренняя круглая. Круглая наружная шлифовка подходит для обрабатывания цилиндрических, как было упомянуто выше, и изделий, имеющих коническую форму поверхности, которые могут иметь ровную поверхность или иметь на поверхности «ступеньки». Заготовка, несомненно, на станке размещается в центрах, дабы избежать ухудшения качества обрабатываемой поверхности.
Абразивный инструмент должен быть выбран в зависимости от типа и состояния обрабатываемого материала, его размеров, а так же в зависимости от формы обрабатываемой поверхности.
При продольной подаче круга материал снимается в несколько проходов с минимальной глубиной врезания в обрабатываемый материал. В некоторых случаях материал снимается за один проход с глубиной резания до 0,4 мм и продольной подачей до 6 мм / об.
Основное металлическое сокращение сделано в передней части колеса. Остальная часть инструмента обеспечивает отделку. При удалении больших припусков часть круга скрывается пошагово. Эффективность при глубоком шлифовании выше, чем у метода с продольной подачей, на 30%, однако точность работы ниже.
Для повышения точности рекомендуется после снятия большего припуска выполнить несколько проходов с продольной подачей для очистки поверхности. Глубокое шлифование подходит для обработки чаще всего твердых деталей.
Плоское шлифование позволяет обрабатывать поверхность по всей ее длине. Этот способ можно применять, когда ширина обрабатываемой поверхности не превышает 200 мм.
Перекрестное обработка считается наиболее продуктивным методом. В таком случае абразивное зерно снимает свежий слой металла, и обработка происходит по кратчайшему пути шлифовального круга. Мастер, работающий на шлифовальном станке, и имея хорошую квалификацию, может обработать не только цилиндрическую или коническую поверхность, но и фасонную.
Комбинированное шлифование - это обработка с поперечной и продольной подачей, таким методом можно обрабатывать твердые предметы большой длины.
Грубое шлифование осуществляется с большими допусками - от 3 до 5 мм, его можно использовать для предварительной обработки поверхности инструментом.
Точное шлифование популярно, поэтому вы можете достичь точной обработки 2-3 классов. Снятие припуска определяется в зависимости от диаметра детали и состояния поверхности (до 0,5 мм).
Тонкого шлифования легко добиться 1-2 классами точности. Оно выполняется при помощи мелкозернистого круга со скоростью более 40 м / с, скоростью вращения деталей до 10 м / мин и глубиной врезания до 50 мкм.
Наружное круговое шлифование в основном используется для чистовой и получистовой обработки деталей на универсальных и специальных дисковых шлифовальных машинах. Таким образом, вы можете обрабатывать один объект или работать в серийном и крупносерийном производстве.
Следует помнить, что внешние операции шлифования легче автоматизировать.
Круглое внутреннее шлифование предназначено для обработки цилиндрических или конических внутренних поверхностей. Шлифовальные станки используют такие способы шлифования отверстий: с продольной подачей, зенковки с боковой подачей или с дополнительным движением круга, с планетарным движением шлифовального круга.
Обработка длинных кромок очень точна и оставляет после себя минимальную шероховатость Утопленная версия используется для обработки глухих и коротких отверстий. Шлифуя внутреннюю коническую поверхность отверстия, необходимо поворачивать головку с помощью рукоятки. Для работы с отверстием и концами деталей из одной установки на переднем поворотном кронштейне установлено поворотное устройство с торцевым колесом. Для внутреннего шлифования диаметр шлифовального круга всегда меньше диаметра отверстия в элементе. Из-за малого диаметра круг быстро изнашиваются.
Внутреннее шлифование может быть выполнено с продольной подачей инструмента (или непосредственно) детали. Вы также можете использовать метод встраивания. Все операции такие же, как для наружной обработки с продольной подачей. Методы вставки и центральной обработки подходят для внутреннего точения.
Прохождение внутренних отверстий требует правильного подбора оборудования. Чтобы свести к минимуму вибрации, которые ухудшают качество обработки и ускоряется износ инструмента, требуется небольшой диапазон шпинделя.
Чтобы предотвратить сужение сквозных отверстий, инструмент должен иметь одинаковую длину с обеих сторон. Слепые отверстия шлифуются, когда шлифовальный инструмент слегка вытянут.
Круглое внутреннее шлифование подходит для точной обработки отверстий с упрочненной поверхностью или для обработки деталей из особо твердых материалов. Также метод кругового шлифования используется для прохождения канавок, шлицев, шпоночных пазов.
Для улучшения обработки поверхности шлифование должно выполняться с максимальной скоростью.
3. Технология обработки заготовок на круглошлифовальных станках.
Наружная круглая финишная обработка деталей типа тел вращения на центровых станках можно осуществить при помощи продольных рабочих ходов, врезным шлифованием или комбинированным.
При шлифовке с помощью продольных рабочих ходов деталь, вращаясь в неподвижных центрах, выполняет продольное движение вдоль своей оси с некоторой скоростью V, которая измеряется в мм / мин. В конце двойного или каждого хода абразивный круг перемещается в направлении, перпендикулярном оси обрабатываемой детали, для шлифовки на необходимую глубину.
Данный метод очень часто используется для шлифовки объектов, имеющих цилиндрическую форму поверхности значительной длины. Следует применять глубину шлифовки не более пяти соток за один ход стола станка. Но следует помнить, что при тонком шлифовании величина срезаемого слоя гораздо меньше.
Глубокое шлифование как один из разновидностей шлифовки с использованием продольной подачи шлифовального круга используется для обработки твердых коротких объектов с срезанием материала до 0,4 мм за один рабочий ход абразивного круга. Снимание припуска осуществляется при помощи конической части шлифовального круга, а его цилиндрическая часть очищает исключительно рабочую поверхность детали.
Глубинную шлифовку можно считать одной из разновидностей врезного шлифования. Обработка происходит на больших глубинах более 5 мм, на малых скоростях продольного перемещения от 100 до 300 мм в мин, таким способом за один ход стола. Шлифовка относится к механической обработке для удаления некачественного слоя материала с детали после сварки, штамповки, прокатки, ковки или литья.
Плоская шлифовка используется для чернового, чистового шлифования цилиндрических заготовок. После финишного шлифования, в отличие от не финишного шлифования, необходимо максимизировать желаемую форму и параметры шероховатости шлифуемой части детали. Шлифовка проходит по одному широкому кругу, высота которого на 1 или 1,5 мм больше длины шлифуемой поверхности. Заготовка жестко закреплена, и продольная подача невозможна; боковое движение шлифовального круга до первоначально установленной глубины шлифования происходит без перерыва или с определенной частотой. Чтобы получить поверхность с меньшим отклонением формы и шероховатостью, шлифовальный круг сообщает о дополнительном осевом колебательном движении влево и вправо до 3 мм.
Этот метод обработки заготовки имеет следующие преимущества перед методом шлифования с использованием продольных перемещений:
o движение подающего колеса происходит непрерывно;
o можно шлифовать заготовки с помощью профилированного шлифовального круга;
o 2 или 3 шлиф. круга могут быть применены на шпинделе станка и одновременно шлифовать несколько частей заготовки.
Недостатки метода встраивания:
o выделяется большое количество тепла благодаря высокой эффективности;
o круг и заготовка нагреваются сильнее, чем при обычном шлифовании, поэтому шлифование следует проводить при интенсивном охлаждении;
o часто необходимо исправить круг из-за быстрого искажения его геометрической формы.
В случае комбинированного шлифования – шлифовка сочетается с продольными движениями и погружением. Этот метод используется при шлифовании длинных предметов. Сначала один участок вала шлифуют боковым движением подачи колеса, затем смежным участком и т. Д. Края сегментов во время шлифования перекрываются на 5 или 10 мм, однако поверхность градуируется. Поэтому неполное ограничение снимается в каждом местоположении. Оставшийся слой около 0,05 мм удаляется двумя или тремя продольными штрихами с повышенной скоростью.
Устройства для установки и закрепления кругов на кругло-шлифовальных станках аналогичны устройствам, используемым для кругов таких же диаметров на плоскошлифовальных станках.
Центр сзади и центр впереди не вращаются. Ось колеса при обработке цилиндрической поверхности заготовки параллельна оси центров станка.
Центр установлен в шпиндельной бабке станка. Вращение от электродвигателя через шкив клиноременного привода передается на заготовку с помощью приводного диска, пальца и зажима . На концах заготовки выполнены специальные центральные отверстия (рис.). Конические поверхности этих отверстий при установке заготовки соединяются с коническими поверхностями в центре передней и задней бабки станка
В некоторых случаях центральные отверстия используются с защитной канавкой или с изогнутой аркой, которая образует опорный конус. Преимуществами центральных или сферических отверстий являются их нечувствительность к угловым ошибкам, лучшее удержание смазки, уменьшение ошибок при установке и большая точность обработки. Заготовки с отверстиями или поднутрениями на лицевой поверхности диаметром более 15 мм обрабатываются на непрозрачной подложке.
Если заготовка подвергается термообработке перед шлифованием, то центральные отверстия перед установкой заготовки на станок должны быть очищены от окалины и грязи при шлифовании или шлифовании.
Если в детали есть отверстие, оно может быть основано на обработке шпинделя. Согласно способу монтажа, штифты делятся на центр и руку; в зависимости от способа установки - на жестких и расширяемых.
Заготовки с точными отверстиями основания с допуском 0,015 ... 0,03 мм и менее монтируются на жестких оправках с небольшим конусом 0,01 ... 0,015 мм на 100 мм или прессовой посадкой . При использовании менее точных базовых отверстий используются расширяемые оправки. Если заготовка одновременно опирается на поверхность и отверстие, то используются оправки со скользящей посадкой, на которых установлена одна заготовка или несколько заготовок крепится гайкой.
Разбрасыватели также включают в себя оправки с гидравлическим или гидропластическим зажимом. Эти оправки легче приспособить к неточностям в форме отверстий, так что заготовка будет более точно отцентрирована. Заготовки монтируются на таких оправках, деформируя тонкостенный цилиндр под равномерным давлением изнутри. Жидкость или пластик используется для создания давления.
Для передачи крутящего момента с передней панели машины на заготовки с заготовками используются различные ремешки, зажимы и патроны.
При шлифовании объектов, длина которых в 5-10 раз превышает диаметр, под действием силы резания объект отклоняется из-за недостаточной жесткости. В то же время точность шлифования снижается, в технологической системе светодиодов могут возникать колебания и вибрации. В этих случаях используются один и несколько постоянных телескопов - дополнительные опоры для заготовки.
В массовом и массовом производстве используются регулируемые телескопы с одной или двумя шайбами. Для получения радиальных (горизонтальных) и тангенциальных (вертикальных) режущих элементов. В конструкции оставшееся вертикальное положение блока, установленного на рычаге защелки, фиксируется с помощью регулировочного винта, который перемещается в остальной части корпуса. Положение горизонтального блока , установленного на наконечнике , регулируется с помощью винта. От шлифовальной заготовки вокруг колеса необходимо регулировать положение блоков, так как диаметр полированной поверхности уменьшается. Конечное положение блоков зависит от диаметра заготовки. При настройке станка шайбы устанавливаются в соответствии с эталонной деталью или калибром с помощью колец и, которые ограничивают осевое перемещение регулировочных винтов и . Рекомендуется регулировать положение шайб с помощью винта , так как горизонтальное перемещение заготовки оказывает наибольшее влияние на точность обработки.
.
Абразивные диски. Алмазный карандаш в ручке имеет микрометрическую подачу, которая выполняется ручным вращением ручки. Безалмазный выпрямляющий штифт также можно установить на колпачки. Автоматическое устройство для правки колес установлено на корпусе лезвия для шлифования. Правильное устройство позволяет модифицировать в один или два шага на единой или подробной копии. Правильное устройство включается с помощью реле управления, которое считает количество отполированных деталей, или оператор нажимает кнопку для этой цели.
Методы измерения и измерения для кругового шлифования. В мелкосерийном производстве микрометры широко используются для измерения диаметра шлифовальной поверхности. Жесткие и сигнальные скобки являются предпочтительными в массовом производстве. Неподвижная опора имеет жесткие или регулируемые размеры измерительных губок. Информация в скобках указана: «пройти» или «не пройти». Индикаторная скобка показывает фактические размеры по сравнению со стандартом и позволяет контролировать процесс в соответствии с удаленным пределом.
В автоматических дисковых шлифовальных машинах используются автоматические измерительные инструменты и подчиненные контроллеры.
Заключение
Итак, необходимо подвести итог. Из вышесказанного мной следует то, что, рассмотрев основные принципы, виды и способы круглого шлифования, а так же технологию обработки различных деталей, необходимо правильно подбирать технологию, рассчитывать силы резания и количество проходов, чтобы получить максимально качественную обработанную поверхность с наименьшими показателями шероховатости.
