Обработка заготовок на шлифовальных станках

Лекция №17

Характеристика методов абразивной обработки;

Характеристика методов абразивной обработки

Шлифование – это 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 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 воздействия. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиги одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется.

Но этот эффект менее ощутим, чем при обработке металлическим инструментом.

Тепловое и силовое воздействие на обработанную поверхность приводит 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 СОЖ.

Шлифование широко распространено. С его помощью можно производить обработку деталей с высокой точностью. Обработке подвергают различные 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.

Абразивные инструменты

Абразивные инструменты делят по следующим параметрам:

1. По геометрической форме и размерам.

2. По роду и сорту абразивного материала.

3. По зернистости или размерам абразивных зерен.

4. По связке или виду связующего вещества.

5. По твердости.

6. По структуре или строению круга.

Форма поперечных сечений шлифовальных кругов и их размеры регламентированы ГОСТ, который предусматривает 22 профиля и несколько сотен типоразмеров.

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:

1. Электрокорунд нормальный (Э).

2. Электрокорунд белый (ЭБ).

3. Монокорунд (М).

4. Карбид кремния зеленый (КЗ).

5. Карбид кремния черный (КЧ).

6. Карбид бора.

7. Борсиликокарбид.

8. Электрокорунд хромистый (ЭХ).

9. Электрокорунд титанистый (ЭТ).

Абразивные материалы отличаются высокой твердостью. Для определения твердости наиболее распространен метод царапания острием одного тела по поверхности другого. Твердость определяют по минералогической шкале.

Зерна абразивного материала разделяют по крупности на группы и номера. Основной характеристикой номера зернистости является количество и крупность основной фракции. Номер зернистости связан с размерами зерна основной фракции (в мкм). При изготовлении инструмента зерна скрепляют друг с другом цементирующим веществом – связками. Наиболее широко применяют инструменты, изготовленные на керамической, бакелитовой или вулканитовой связках.

Керамическую связку делают из глины, полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешивания в определенных пропорциях.

Бакелитовая связка состоит в основном из искусственной смолы – бакелита. Вулканитовая связка представляет собой искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный и твердый эбонит.

Под твердостью абразивного инструмента понимают способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента под действием внешних сил.

По степени твердости инструменты делят на семь групп и 16 степеней твердости.

Структура абразивного инструмента характеризует его внутренне строение, т.е. соотношение между объемным содержанием абразивных зерен, связки и пор в единице объема инструмента.

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

На шлифовальных кругах наносят условные обозначения, называемые маркировкой. Маркировка необходима для правильного выбора инструмента при проведении конкретной работы. Условные обозначения располагают в определенной последовательности:

1. Абразивный материал и его марка.

2. Номер зернистости.

3. Степень твердости.

4. Номер структуры.

5. Вид связки.

Например, условные обозначения сокращенной маркировки 44А40С26К5 расшифровывают следующим образом:

1. Монокорунд 44А.

2. Зернистость 40.

3. Твердость С2.

4. Структура 6.

5. Связка керамическая разновидности К5.

Используют также более полную маркировку кругов.

Обработка заготовок на шлифовальных станках

Детали современных машин представляют собой сочетание плоских и круговых цилиндрических, конических наружных и внутренних поверхностей. Другие поверхности встречаются редко. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 27.

Рис. 27. Основные схемы шлифования:

а – плоское; б – круглое; в – внутреннее.

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

При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки является продольной подачей S пр (в м/мин) (рис. 27. а). Для обработки поверхности на всю ширину b заготовка или круг должны перемешаться 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 S в (в мм) на глубину резания, которая осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.

При круглом шлифовании продольная подача происходит за счет возвратно-поступательного движения заготовки (рис. 27. б). Подача S пр (в мм/об) соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот. Вращение заготовки является круговой подачей S кр(в м/мин)

S _кр = π · D _заг · n _заг /1000,

где n _заг – частота вращения заготовки, об/мин; D _заг – диаметр заготовки, мм.

Подачу S п (в мм/дв.ход, мм/ход) на глубину резания для приведенной схемы обработки производят при крайних положениях заготовки.

Движения, осуществляемые при внутреннем шлифовании,показаны на рис. 27. в.

Некоторые трудности вызывает шлифование отверстий малого диаметра. Для обеспечения необходимой скорости резания шлифовальный круг имеет частоту вращения, доходящую до десятков и сотен тысяч в минуту. Шлифование на более низких скоростях не обеспечивает необходимого качества обработки и снижает стойкость кругов.