Обработка на шлифовальных станках

Шлифование — это процесс обработки металлов резанием при помощи абразивного инструмента с режущими элементами в виде зерен абразивных материалов, имеющих весьма высокую твер­дость. Шлифование является чистовой, отделочной операцией, обеспечивающей высокую точность и малую шероховатость по­верхности. В ряде случаев оно применяется для обдирочных работ со снятием слоя до 6 мм. Шлифованием обрабатываются детали как из мягких, так и твердых материалов.

Режим резания при шлифовании

Шлифование можно рассматривать как процесс суммарного микроцарапания и истирания обрабатываемого материала абра­зивными зернами. Процесс резания при этом осуществляется, как правило, с большими отрицательными передними углами, что воз­можно лишь при высокой твердости и теплостойкости абразив­ного материала. При высоких скоростях шлифования (30 м/с и выше) интенсивное скольжение зерен по обрабатываемому ма­териалу перед их врезанием приводит к значительному местному разогреву материала (свыше 900 °С), повышению его пластично­сти и облегчению процесса смятия и среза. Шлифованием обра­батываются цилиндрические и конические, плоские и фасонные поверхности, включая зубья зубчатых колес, резьбы и т.д.

Элементы срезаемого слоя при шлифовании относятся не к единичным режущим зернам, а к их совокупности — режу­щей поверхности абразивного инструмента. Основными элемен­тами режима резания при шлифовании являются окружная скорость круга и_к, окружная скорость заготовки и„ глубина ре­занияtи подача S.

Скоростью резания при шлифованииv_K(м/с) называют линей­ную скорость на наибольшей окружности шлифовального круга

v_K- nDn,

где D — диаметр круга, м; п — частота вращения, об/с.

22.9.

Скоростью перемещения заготовки v_aпри плоском шлифо­вании называют скорость перемещения стола, а при круглом шлифовании — окружную скорость заготовки.

Поперечной подачей при плоском шлифовании называют пе­ремещение точки круга вдоль оси за один оборот, а продольной подачей при круглом — ее перемещение за двойной ход заго­товки.

Глубиной резания tпри шлифовании называют слой металла между обработанной и обрабатываемой поверхностью, снимае­мый за один рабочий ход.

В зависимости от технологических параметров обработки, материала заготовки и оборудования можно с помощью спра­вочных данных назначить окружную скорость шлифовального круга, глубину срезаемого слоя и подачу.

Шлифовальные станки

Шлифовальные станки подразделяются на несколько типов, из которых наиболее распространены плоскошлифовальные, круг- лошлифовальные, внутришлифовальные, бесцентрово-щлифо- вальные и заточные.

Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом (рис. 22.44) состоит из станины 4, стола 3, стойки I, шлифоваль­ной бабки 2 и привода стола 5. У другого типа станков вместо возвратно-поступательного стол совершает вращательное движе­ние. В этом случае его выполняют круглым с вертикальной осью вращения. Компоновка Такого станка предусматривает вертикаль­ное расположение оси шлифовального круга. При плоском шли­фовании Периферией круга обеспечивается наиболее высокая

X Рис. 22.44. Плоскошлифовальный станок

 

точность обработки, возможна обработка заготовок малой жест­кости.

Наибольшее применение нашли четыре метода плоского шли­фования (рис. 22.45). Обработку шлифованием проводят перифе­рией и торцевой поверхностью круга. Заготовки 2 закрепляют на прямоугольных или круглых столах 1 с помощью магнитных плит или в зажимных приспособлениях. Возможно закрепление одной или нескольких заготовок одновременно.

Прямоугольные столы совершают возвратно-поступательные движения, обеспечивая продольную подачу. Подача круга на глу­бину резания осуществляется в крайних положениях стола. По­перечная подача необходима в тех случаях, когда ширина круга меньше ширины заготовки (рис. 22.45, а, б).

v,

'к

s,

г Рис. 22.45.Схемы плоского шлифования:а, в— периферией круга; б, г— торцом круга

Круглые столы (рис. 22.45, в, г) совершают вращательное движение, обеспечивая круговую подачу. Остальные движения
аналогичны движениям при шлифовании на прямоугольных столах. Более производительно шлифование торцом круга, так как одновременно в работе участвует большее число абразивных зерен.

На круглошлифовалъных станках обрабатывают наружные поверхности заготовок типа тел вращения с прямолинейными образующими. Круглошлифовальный станок (рис. 22.46) состоит из станины 1, стола 2, передней бабки 3 с коробкой скоростей, шлифовальной бабки 4, задней бабки 5, привода стола 6. Эти станки подразделяются на простые, универсальные и врезные. На универсальных станках каждую из бабок можно повернуть на определенный угол вокруг вертикальной оси. Простые станки снабжены неповороТными бабками. У врезных станков отсутст­вует продольная подача стола и процесс шлифования ведется по всей длине заготовки широким абразивным кругом с поперечной подачей.

Рис. 22.46.Круглошлифовальный станок

 

При наружном круглом шлифовании возвратно-поступательное движение продольной подачи осуществляется столом с закреп­ленной на ней заготовкой. Круговое движение подачи заготовки производится передней бабкой шлифовального станка, а попереч­ное движение подачи шлифовальным кругом осуществляется вне зоны обработки на каждый ход стола. Такой способ круглого шлифования называют осциллирующим шлифованием.

Круглое шлифование цилиндрических поверхностей осуще­ствляется по следующим схемам. При шлифовании с продольной подачей (рис. 22.47, а) заготовка вращается равномерноS_Kp и совершает возвратно-поступательное движениеS_np.В конце
каждого хода заготовки шлифовальный круг перемещается на S_non, и при следующем ходе срезается новый слой металла, пока не будет достигнут необходимый размер детали.

Врезное шлифование (рис. 22.47, б) применяют при обработке жестких заготовок, когда ширина шлифуемого участка меньше ширины шлифовального круга. Круг перемещается с постоян­ной подачейS_nдо достижения необходимого размера детали. Такая схема используется при шлифовании фасонных поверх­ностей и кольцевых канавок. В этом случае шлифовальный круг заправляют в соответствии с формой поверхности или ка­навки.

L 6 _ а

Jh'

-Si

йь

\Hp

■ >

~~ Is..

Тщ, т-

Ч._______ I^Lll_______

Рис. 22.47.Схемы обработки на круглошлифовальных станках:а— с продольной подачей заготовки; б— врезное шлифование; в— глу­бинное шлифование; г— шлифование двух взаимно-перпендикулярных плоскостей; д— внутреннее шлифование

 

Глубинным шлифованием (рис. 22.47, в) за один проход сни­мают слой материала на всю необходимую глубину. На шлифо­вальном круге делают конический участок длиной 8... 12 мм. В ходе шлифования конический участок удаляет основную часть срезаемого слоя, а цилиндрический — зачищает обработанную поверхность. Поперечная подача отсутствует.

В тех случаях, когда необходимо обеспечить правильное вза­имное расположение цилиндрических и плоских (торцевых) по­верхностей, шлифовальный круг заправляют по следующей схеме (см. рис. 22.47, г) и поворачивают на определенный угол. Шлифуют коническими участками круга. Цилиндрическую по­верхность шлифуют с продольной подачей S_npи периодической подачейS_nanна глубину резания.

На круглошлифовальных станках возможна также обработ­ка конических поверхностей путем поворота стола или перед­ней бабки.

Внутренним круглым шлифованием (рис. 22.47, д) обрабаты­вают внутренние поверхности — сквозные и глухие, конические и фасонные отверстия. Диаметр шлифовального круга составля­ет 0,1...0,9 диаметра шлифуемого отверстия. Шлифовальному кругу Сообщается высокая частота вращения, и она тем выше, чем. меньше диаметр круга. Обработка производится с продольной подачей, врезанием и шлифованием с планетарным движением круга. При планетарном движении шпиндель с кругом помимо главного движения совершает еще вращательное движение отно­сительно оси обрабатываемого отверстия. Этот метод применяет­ся при шлифовании заготовок больших размеров при обработке внутренних фасонных и торцевых поверхностей. Внутренние фасонные поверхности шлифуют специально заправленным кругом методом врезания.

Процесс шлифования на бесцентрово-шлифовальных стан­ках характеризуется высокой производительностью. Заготовки обрабатывают в незакрепленном состоянии, и в них не делают центровых отверстий.

На станине 1 бесцентрово-шлифовального станка (рис. 22.48) установлены два круга: шлифующий — на бабке 2 и ведущий — на бабке 4. Каждый из кругов подвергается периодической прав­ке с помощью механизмов 3 и 5. Заготовка вращается на ноже 6 и одновременно контактирует с обоими кругами. Чтобы заготовка перемещалась, до ножу в продольном направлении, бабку веду­щего круга поворачивают на небольшой угол.

Рис. 22.48.Бесцентрово-шлифовальный станок

 

Заготовку 3 (рис. 22.49, а) устанавливают на нож 2 между двумя кругами — рабочим 1 и ведущим 4. Эти круги вращаются в одном направлении, но с разными скоростями. Трение между ведущим кругом и заготовкой больше, чем между ней и рабочим кругом. Вследствие этого заготовка увлекается во вращение со скоростью, близкой к окружной скорости ведущего круга.

Рис. 22.49.Схемы обработки на бесцентрово-шлифовальных станках: о — наружных поверхностей; б — ступенчатой формы

 

Перед Шлифованием ведущий круг устанавливают наклонно под углом 6 = 1...7° к оси вращения заготовки. Вектор скорости этого круга у_{в в} разлагается на составляющие, в результате чего обеспечивается продольная подача S_np. Поэтому заготовка пере­мещается по ножу вдоль своей оси и может быть прошлифована на всю длину. Чем больше угол в, тем больше подача. Такие стан­ки легко автоматизировать, установив наклонный лоток, по кото­рому заготовки будут сползать на нож, проходить процесс шли­фования и падать в тару.

Заготовки ступенчатой формы или с фасонными поверхно­стями шлифуют методом врезания (рис. 22.49, б). Перед шли­фованием ведущий круг отводят в сторону, заготовку кладут на нож и затем поджимают ее ведущим кругом и обрабатывают с поперечной подачейS_aoaдо получения необходимого размера детали. После шлифования обработанная деталь удаляется из зоны резания выталкивателем.