ОСОБЛИВОСТІ ШЛІФУВАННЯ

Шліфування — це спосіб механічної обробки поверхонь, що виконується кругами, що швидко обертаються, з абразивних матеріалів.

Обертання шліфувального кола є головним рухом. Швидкість різання – від 25 до 32 м/с, при швидкісному шліфуванні може досягати 60 м/с.

Розрізняють (рис. 8.1) такі види шліфування:

• а) кругле з поздовжньою подачею;
• б) кругле врізне (з поперечною подачею);
• в) безцентрове;
• г) внутрішнє;
• д) плоске периферійне;
• е) плоске торцеве.

Мал. 8.1. Схеми основних видів шліфування:

1 – шліфувальне коло; 2 — заготівля; 3 — підставка під заготівлю; 4 — провідне коло при безцентровому шліфуванні; v_K та г;_кш – обертання шліфувального кола; v₃ — обертання заготівлі; $_пр – Поздовжній рух подачі; s_n – Поперечний рух подачі; v_KB – обертання провідного кола; а – кут нахилу осі провідного кола

Для виконання цих видів шліфування виробляють наступні шліфувальні верстати: кругло-шліфувальні, внутрішньошліфувальні, універсально-шліфувальні (що об'єднують можливості перших двох), безцентрово-шліфувальні, плоскошліфувальні та їх різновид поздовжньо-шліфувальні.

На рис. 8.2 представлені деякі верстати шліфувальної групи.

Лекально-шліфувальний верстат – це високоточний верстат, що використовується в інструментальному виробництві.

Мал. 8.2. Деякі види шліфувальних верстатів:

а – кругло-шліфувальний; 6 — внутрішньошліфувальний; в – плоскошліфувальний; г – Поздовжньо-шліфувальний; д – лекально-шліфувальний

Перш ніж розпочати докладний розгляд видів шліфування, потрібно зупинитися двома способами виконання цієї обробки (рис. 8.3).Йтиметься про традиційне шліфування, з виконанням при кожному робочому ході різання з малою глибиною, і про глибинне шліфування, коли за один робочий хід роблять знімання майже всього припуску.

Мал. 8.3. Способи та види шліфування

Розглянемо традиційний Метод на прикладі плоского шліфування. Аналогічно виконуються й інші види шліфування, що характеризуються малою глибиною різання (не більше сотих часток міліметра).

Шліфування нагадує стругання, в якому різець замінений шліфувальним кругом (див. рис. 8.1, д). Стіл із заготівлею здійснює поздовжній зворотно-поступальний рух, який є основною подачею 5_пр. Крім цього є ще дві подачі: одна у поперечному напрямку 5_П, перпендикулярному поздовжньому, та інша – врізання на глибину s_n. Чому саме стругання, а не циліндричне фрезерування?

Вся справа у швидкості виконання поздовжньої подачі л_пр. При всіх видах традиційного шліфування (круглому, внутрішньому, плоскому), щоб уникнути пропалів, не можна особливо повільно здійснювати основну подачу. Практика показує, що величина основної подачі має лежати в діапазоні 10-35 м/хв. Це досить швидке переміщення, саме за таких швидкостей виконується стругання. Подача у поперечному напрямку s_n може бути досить великий за величиною і становити значну частку ширини кола. Величина врізання мала і дорівнює декільком мікрометрам, трохи більше 30.

Крім традиційного, останніми роками знаходить дедалі більше застосування. глибинне шліфування. Для розуміння різницю між цими двома способами продовжимо розгляд прикладу плоского шліфування. Глибинне шліфування (мал.8.4) виконують з великою глибиною різання ?, що досягає десятка міліметрів, на малій швидкості поздовжньої подачі 5_пр. Спосіб нагадує фрезерування циліндричною фрезою.

Мал. 8.4. Глибинне шліфування

Глибинне шліфування призводить до зростання продуктивності, тому правомірним є питання: чи не можна взагалі відмовитися від традиційного і перейти до глибинного шліфування? Вивчимо уважніше особливості виконання глибинного шліфування, наведені на рис. 8.5.

Мал. 8.5. Умови виконання глибинного шліфування

Насамперед, необхідні високопористі шліфувальні круги. Щільність таких кіл настільки мала, що легко можна продути наскрізь коло шириною кілька десятків міліметрів.

По-друге, утворюється дуже багато шламу з продуктів редагування кіл і шліфування, у зв'язку з чим потрібне інтенсивне очищення СОЖ.

По-третє, головний привід повинен мати набагато більшу потужність, ніж при традиційному шліфуванні.

Зрозуміло, що для реалізації глибинного шліфування необхідні спеціальні шліфувальні круги та верстати, що мають характеристики, що відсутні у традиційних шліфувальних.

На кругло-шліфувальних верстатах виконують обробку зовнішніх та торцевих поверхонь тіл обертання. Ці верстати можуть мати два виконання, що відрізняються різним розташуванням шпинделів.

Розташування шпинделів верстата має значення при шліфуванні торців (рис. 8.6). Якщо осі кола 1 та заготівлі 2 паралельні між собою, як показано на лівій частині малюнка, то торець заготовки шліфують торцем кола. Щоб уникнути пропалів, торець кола потрібно заправити таким чином, щоб з торцем заготовки контактував вузький поясок кола. Кут невеликий: 7-8 °.

Мал. 8.6. Схеми шліфування торців оброблюваних виробів

В іншому виконанні верстатів осі кола і заготівлі не паралельні між собою (права частина рис. 8.6). Це так звані верстати з «косим колом». торців. напрям обертання здебільшого (крім деяких особливих видів шліфування) байдуже, оскільки частота обертання кола багаторазово перевищує частоту обертання заготовки.

Крім руху обертання заготовки, є два рухи подачі: коло зміщується вздовж заготовки, як показано на рис. а (крім врізного шліфування, показаного на рис. 8.1, б, коли цей рух відсутній), і коло поступово врізається на глибин>' з подачею х_п.

На кругло-шліфувальних верстатах з ЧПУ шліфування зовнішніх поверхонь доцільно виконати не переміщенням кола вздовж заготовки (на верстатах з порівняно малою міжцентровою відстанню — це переміщення столу із заготівлею щодо кола), а початковим врізанням на величину припуску на бік t з послідовним зміщенням кола на величину, трохи меншу його ширини.

8.7. Шліфування поверхні врізанням

На рис. 8.7 показано, що довелося зробити сім почергових врізань: по два врізання на першій, другій та третій (з боку передньої бабки) щаблях заготовки, які мають більшу протяжність, ніж ширина кола, а на короткій четвертій — одне. на робочій подачі s_n проходить малий шлях, що дорівнює величині припуску . а переходи в нове положення врізання здійснюються дуже швидко на швидкостях холостих переміщень робочих органів, які на верстатах шліфувальних досягають 30 м/хв. Це дає безперечний виграш у продуктивності обробки.

Для прикладу порівняємо протяжність шляху, яким повинен переміститися шліфувальний круг на робочої подачі при обох способах. Для знімання припуску в 0,4 мм за діаметром традиційним способом потрібно не менше 13 робочих ходів на всю довжину деталі, і шлях складе L_rp = 13(/₁ + /₂ + /₃ + /Д. При роботі врізання шлях багаторазово менше і дорівнює L_Bp = 2t_x + 21₂ + 2t₃ + t_A.

Кругло-шліфувальні верстати мають особливість, яка дозволяє досягти високої точності обробки. Обидва центри, у яких базується заготівля, зокрема передній, нерухомі, обертання вони немає. Такі центри називаються "глухими". Як показано на рис. 8.7, обертання заготівлі передає повідець, встановлений в планшайбі, що обертається.

Короткі деталі закріплюють у затискному патроні, що обертається. Внутрішньошліфувальні верстати служать для обробки отворів і торців тіл обертання. Рухи подачі аналогічні рухам на кругло-шліфувальних верстатах.

Потрібно звернути увагу на одну особливість внутрішнього шліфування. При шліфуванні циліндричних внутрішніх поверхонь вісь шліфувального кола повинна переміщатися паралельно осі шпинделя верстата, байдуже, вище або нижче лежать ці осі по відношенню один до одного. В принципі вони лежать в одній площині.

Зовсім інша картина виникає під час шліфування конічного отвору.Якщо лінія руху осі кола лежатиме вище або нижче осі верстата, то вона ніколи не лежатиме в одній площині з віссю обертання заготовки Z (рис. 8.8). Замість конічної поверхні вийде гіперболоїд. Чим більший кут конусності, тим більша похибка обробки.

Мал. 8.8. Гіперболоїд

На універсально-шліфувальних верстатах можна обробляти всі поверхні тіл обертання як зовнішні, так і внутрішні. Ці верстати мають два шліфувальні шпинделі: один для зовнішніх, інший для внутрішніх та торцевих робіт.

При безцентровому шліфуванні жорсткість технологічної системи "верстат – шліфувальний круг – заготівля – провідне коло" в 1,5-2 рази вище, ніж жорсткість системи при круглому шліфуванні в центрах. У зв'язку з цим при безцентровому шліфуванні є можливість підвищити режими різання в таких же межах. Далі буде показано, як при безцентровому шліфуванні досягають високої точності форми та концентричності оброблених поверхонь.

Мал. 8.9. Безцентрово-шліфувальний верстат моделі ЗМ82

Як показано на рис. 8.1, в на безцентрово-шліфувальних верстатах (рис. 8.9) обробляють зовнішні поверхні двома колами, у тому числі коло 1 є робітником, а коло 4 – Ведучим. Провідне коло за рахунок тертя і розвороту його осі на деякий кут надає заготовці, що вільно лежить на ножі між колами, руху обертання н_заг та поздовжньої подачі s_np.

Зі схеми безцентрового шліфування випливає, що окружна швидкість заготівлі про_заг – o_Kcosa, а поздовжня подача s_np – »_Ksina, де г;_до – Окружна швидкість провідного кола; a – Кут повороту провідного кола.

Оскільки найбільший кут повороту a = 6°, cosa = 0,9945, практично окружні швидкості заготівлі діаметром d провідного кола рівні, тобто. v: tar = ь 'до або тк/Взаг/ПТЗ = лП_доі_до/Ю00, звідки частота обертання заготівлі та_заг залежить від параметрів провідного кола:

Діаметр виробу, що обробляється, дорівнює найменшій відстані між колами. Спосіб використовують при обробці прутків значної довжини.

Розглянемо інші методи безцентрового шліфування.

При врізному способі шліфування без поздовжньої подачі осі робочого та провідного кіл паралельні між собою. Провідне коло реалізує радіальну подачу врізання л_п наближенням до робочого кола. На початку процесу врізного шліфування більша частина припуску видаляється при підвищеній радіальній подачі на глибину, потім знижують подачу, і в кінці обробки заготівля шліфується без подачі протягом декількох оборотів.

Форма поверхонь заготовок, що шліфуються методом врізання, може бути гладкою циліндричною або конічною, ступінчастою циліндричною, фасонною. В останніх випадках шліфувальному та провідному колам правкою надається відповідна форма робочої поверхні.

На рис. 8.10 зображено: шліфувальне коло 1 з обертанням про_кш, заготівля 2 з обертанням v_3ar, провідне коло 4 з обертанням »_до та поперечною подачею л_п. Поздовжньому зміщенню заготівлі 2, що спирається на ніж 3, перешкоджає осьовий упор 5. Цей спосіб застосовують при обробці порівняно коротких деталей, довжина яких не перевищує ширину шліфованих кіл.

Мал. 8.10. Безцентрове шліфування заготовок:

а – Циліндричних; 6 – Конічних; в – Східчастих

Заготівлю не закріплюють у центрах або патроні, як на звичайних шліфувальних верстатах, і вона завдяки цьому не набуває похибок закріплення.

Заготівля отримує обертання від провідного кола, швидкість якого у 60—100 разів менша за окружну швидкість шліфувального кола.

На практиці застосовують попутне шліфування: шліфувальне коло та заготівля обертаються в різні боки. Таким чином, швидкість шліфування v_m визначається як різницю швидкостей шліфувального кола г>_кш та заготівлі про_за[. у точці контакту:

Оскільки сила тертя між заготівлею та шліфувальним кругом менша, ніж між заготівлею та провідним колом, заготівля обертається практично зі швидкістю ведучого кола. Різниця швидкостей заготівлі та шліфувального кола забезпечує процес шліфування.

Безцентрове шліфування відрізняється більш високою продуктивністю порівняно з іншими видами абразивної обробки, легко піддається автоматизації, завдяки чому широко поширене у великосерійному та масовому виробництвах.

У великосерійному виробництві завантажувальний механізм передає заготовки в зону різання, далі вони переміщаються ножем вздовж осі один за одним.

При врізному шліфуванні провідне коло, ніж та оброблену деталь після обробки відводять від шліфувального кола, видаляють деталь та встановлюють нову заготовку. Цей метод теж порівняно легко піддається автоматизації з доповненням активного контролю розмірів обробки та автоматичного виправлення кіл.

В даний час у масовому виробництві застосовують безцентрове зовнішнє та внутрішнє шліфування на жорстких опорах (черевиках). Заготівлю обертає магнітна планшайба, де вона базується торцем і утримується силами магнітного тяжіння.Оскільки вісь заготовки розташовується нижче осі магнітної планшайби, заготовка притискається до направляючого ножа, роликів, що обертаються, або жорстких опор.

Цей вид обробки знайшов широке застосування при виготовленні кілець підшипників, деталей, що відрізняються в силу своєї тонкостінної малої жорсткістю.

Виключаються деформації, властиві закріпленню в патроні. Для приводу обертання заготовки не використовується провідне коло, похибки форми поверхонь якого викликають похибки обробки. Заготівля 2 своїм попередньо обробленим також у режимі безцентрового плоского шліфування торцем базується на дзеркало, що обертається зі швидкістю v„ магнітної планшайби 1 (рис. 8.11 і 8.12), яка виконує функції базування і одночасно приводу обертання заготовки зі швидкістю гл_аг.

Жорсткі опори розташовані так, що між осями магнітної планшайби та заготовки є ексцентриситет е. Наявність ексцентриситету за кілька міліметрів забезпечує при обертанні планшайби притиск заготовки до жорстких опор. Зусилля тяжіння магнітної планшайби достатньо для надання заготівлі обертання, але в той же час дозволяє заготівлі ковзати її дзеркало.

На рис. 8.11 жорсткі опори розташовані усередині заготовки. Таке розташування є абсолютно обов'язковим. Можна базувати заготівлю і по зовнішній поверхні, що шліфується. Використовується явище поступового зменшення вихідної похибки заготівлі під час базування на призмі. При внутрішньому безцентровому шліфуванні на жорстких опорах (див. рис. 8.12) заготівля базується по зовнішній поверхні і вільно спирається на дві радіальні жорсткі опори А н Ст.

Мал. 8.11. Безцентрове шліфування зовнішньої поверхні на жорстких опорах

Мал. 8.12. Безцентрове шліфування внутрішньої поверхні на жорстких

Конструктивно жорсткі опори виконують точковими нерухомими. 1 (Рис. 8.12, б) або самовстановлюються 2 (Рис. 8.12, в).

Шліфування – це один із видів обробки поверхні різноманітних матеріалів:

Воно має на увазі виконання безлічі операцій, що застосовуються в будівельній та ремонтній сфері, на столярному та металургійному виробництві. Основний метод роботи – різання, при цьому припуск на обробку заготовки знімають за допомогою абразивних елементів. Вони кріпляться на портативних ручних апаратах, на установках для підлоги. Такі пристрої універсальні у використанні та підходять для дрібного домашнього ремонту або масштабних промислових потреб.

Шліфувальні кола є диском, на який нанесені зерна різної фракції. Вони мають високі показники твердості і скріплені між собою спеціальними рідкими смолами. Залежно від того, що потрібно отримати в результаті маніпуляцій на верстаті, вибирають абразивний елемент, виготовлений із таких матеріалів:

• На керамічній основі. Його застосовують у роботі зі сплавами твердих металів та алмазних вкраплень. В результаті шорсткість поверхні буде помітна неозброєним оком.
• На бакелітовій зв'язці. Основний напрямок: обробка природного каміння високої міцності (мармур, граніт). Також такі круги широко використовуються для шліфування поверхонь із цегли, бетону та чавуну.
• Полірування металевих деталей в основному вимагає використання дисків на вулканітовій зв'язці.

Технологія роботи така: коло обертається на високих обертах навколо осі.У процесі обробки за допомогою ріжучого елемента установки поверхні деталі знімається тонкий шар стружки. При цьому чіткість розмірів і форм заготовок, що випускаються, досягає максимально високого рівня. Залежно від фракції зерен абразивного диска, шліфування застосовується як для грубої, так і для фінішної обробки матеріалу. p align="justify"> Для виконання різних типів робіт (від полірування до сточування цілих шарів) використовується відповідний вид шліфування.

Існує безліч абразивів, які відповідають за виконання вузьких завдань та мають певний склад. Шліфувальні інструменти можна розділити на три групи: стрічки, кола та машини.

Особливу роль відіграє зв'язка для абразиву. Вона може бути бакелітової, вулканітової та керамічної.

Абразиви на керамічній основі використовують для обробки твердих сплавів та металів, вони забезпечують найменший рівень шорсткості.

Мармур, граніт та інші природні камені обробляють колами на бакелітовій зв'язці. Ними ж шліфують поверхні з бетону, цегли та чавуну.

Для зв'язування найдрібніших абразивів застосовують вулканітову зв'язку, а вона у свою чергу служить для завершального полірування поверхонь і металів.

Які існують види шліфування

Види шліфування визначаються залежно від форми поверхні, що обробляють. Основними з них є:

• кругле (зовнішнє та внутрішнє);
• глибинне;
• безцентрове;
• обдирне;
• плоске (торцем та периферією);
• профільне (зубо-, різьбо-, шліцешліфування).

Кругле шліфування

Головним видом обробки заготовок типу тіл обертання, що забезпечує високу точність вважається застосування методу зовнішнього та внутрішнього шліфування.У його процесі деталь встановлюється в цанговому або кулачковому патроні шпинделя верстата, що обертається, і в центрах, що не обертаються. У процесі шліфування оброблювана деталь і наждачний інструмент мають задані відносні рухи, що забезпечує різання матеріалу.

Кругле зовнішнє шліфування з поздовжньою подачею здійснюється наступним чином: шліфувальний круг обертається, що є головним різальним рухом, при одночасних оборотах оброблюваної деталі навколо своєї осі. Якщо необхідне кругле зовнішнє шліфування шляхом врізання, то показники висоти кола і довжини заготовки, що шліфується, повинні бути рівні. У зв'язку з цим необхідність поздовжньої подачі відпадає. Дана методика шліфування застосовується для обробки таких заготовок:

• ступінчастих та гладких валів;
• штоків, осей;
• шпинделів та пінолей верстатів;
• розподільних та колінчастих валів двигунів внутрішнього згоряння.

Циліндричні, профільні та конічні отвори обробляються способом внутрішнього шліфування, у якому подача здійснюється внаслідок обертання деталі. Великогабаритні заготовки залишаються нерухомими, а шпиндель шліфувального кола здійснює обертання навколо осі отвору, що обробляється.

Плоске шліфування

Плоським шліфуванням обробляються плоскі поверхні, його часто використовують для виготовлення технічного оснащення – різноманітних прес-форм, пристосувань для обробки направляючих станин металорізальних верстатів. Воно може здійснюватися двома методами – торцем чи периферією кола. Процес відбувається на електромагнітних плитах чи спеціалізованих робочих столах. Така обробка іноді здатна замінити собою фрезерування чи чистове стругання.Шліфування торцем є більш продуктивним, ніж обробка периферією кола, тому що в ній бере участь більше зерен абразиву.

Безцентрове шліфування

При безцентровому шліфуванні деталі типу валів – плунжерів, роликів підшипників кочення, поршневих пальців, штовхачів – знаходяться у незакріпленому стані. Поверхня, що обробляється, є технологічною базою. Ніж зі скошеним краєм, що знаходиться між провідним і робочим колами, є опорою для деталі, що шліфується. Він встановлюється таким чином, щоб центр деталі знаходився вище або нижче від центрів кіл.

Обдирне шліфування

Обдирне шліфування застосовують для інтенсивного видалення дефектного шару після штампування, лиття, кування, прокатки (товщина шару більше 1 мм на діаметр). Використовуються, як правило, крупнозернисті кола.

Профільне шліфування

Профільними називають види шліфування поверхонь деталей з твірною у вигляді ламаних або кривих ліній. Його різновидами є різьбо-, зубо- та шліцешліфування. Наприклад, обробка елементів різьблення спеціальним абразивним інструментом з метою отримання якісної поверхні. Зубошліфування застосовується в машинобудуванні та дозволяє шліфувати зубчасті деталі із загартованих сталей. Ці операції виконуються з високою точністю, яка встановлюється залежно від умов роботи та на спеціальному устаткуванні, як правило, з програмним керуванням. При шліфуванні зубчастих коліс застосовується метод обкатування: два шліфувальні тарілчасті кола розташовуються так, що їх робочі поверхні утворюють зуб рейки, що виробляє такого ж кута і конфігурації, що і оброблювана деталь. Для обробки валів зі шліцевими сполуками застосовується шліцешліфування, яке виробляється на спеціальних верстатах.

Глибинне шліфування

Глибинне шліфування можна вважати однією з модифікацій обдирного. у тому числі із застосуванням широких наждачних дисків, для шліфування. стружкових канавок на свердлах, гребінок, зубів, пазів, різьблення, для алмазної обробки інструментів з твердих сплавів для різьблення.