22 Обработка шлифованием

Шлифование — это вид обработки, осуществляемый с помощью абразивного инструмента, режущим элементом которого являются зерна абразивных материалов. При этом достигаются высокая точность и малая шероховатость обрабатываемых поверхностей. При обработке на шлифовальных станках режущим инструментом являются шлифовальные абразивные круги, которые состоят из мелких зерен абразивных материалов, сцементированных связующим веществом — связкой. Твердость абразивных материалов значительно выше твердости закаленной стали.

Для изготовления абразивного инструмента применяют природные и искусственные материалы. К природным абразивам относятся алмаз, корунд, наждак, гранит, кварц, кремний, полевой шпат, пемза и др., к искусственным — электрокорунд, карбиды кремния, бора, циркония, борсиликарбид, кубический нитрид бора (эльбор), синтетический алмаз и др.

Шлифовальные круги в основном изготовляют из искусственных шлифовальных материалов. Они более однородны и чисты по составу, а также дешевле природных.

Для выпускаемых промышленностью шлифовальных кругов применяют шесть видов связок: керамическую, бакелитовую, вулканито-вую, силикатную, глифталевую и металлическую. В машиностроении наиболее распространена керамическая связка. Ее приготовляют из огнеупорной глины, полевого шпата и кварца.

Бакелитовая (органическая) связка — синтетическая смола. Круги на бакелитовой связке прочны и упруги, но плохо переносят воздействие охлаждающей жидкости. Другой вид органической связки — вулканитовая связка, состоящая из каучука и серы. Круги на вулкани-товой связке прочны и водостойки, позволяют работать с большой скоростью, но сравнительно быстро засаливаются.

Металлическая связка бывает вольфрамокобальтовая, железо-никелевая, медно-оловянная и применяется для алмазных кругов. Круги обладают большой износостойкостью и производительностью и позволяют работать при более высокой температуре.

Важнейшим параметром, определяющим режущие свойства шлифовального круга, является его зернистость, т. е. размером зерен абразивных материалов, из которых состоит круг.

Твердость шлифовального круга характеризуется силой, которую нужно приложить к зерну, чтобы вырвать его из связки. Чем больше эта сила, тем тверже круг. Мягкие круги быстро изнашиваются, а слишком твердые быстро забиваются снимаемой стружкой (засаливаются) и вследствие этого сильно нагревают обрабатываемую заготовку.

По форме абразивные круги бывают плоскими, чашечными коническими, цилиндрическими, тарельчатыми и дисковыми.

Шлифовальные круги подвергают правки для восстановления режущей способности потерянной в результате засаливания и затупления. При правки круга с его поверхности удаляют слой изношенных абразивных зерен.

Шлифовальные станки подразделяют на станки для круглого шлифования (центровые и бесцентровые), плоского шлифования и для доводочно-притирочных работ. Последние в свою очередь подразделяют на три группы в зависимости от применяемых абразивных материалов: работающие шлифовальным кругом, порошком и полировочными пастами.

К станкам для наружного круглого шлифования относятся также фасонно-шлифовальные, заточные станки для режущего инструмента, специальные станки для шлифования шеек распределительных и коленчатых валов.

Шлифование наружных цилиндрических поверхностей. Для обработки наружных цилиндрических поверхностей применяют следующие виды шлифования:

а) обдирочное;

б) точное, которое может быть предварительным и чистовым;

в) тонкое.

Обдирочное шлифование применяется взамен предварительной обработки резанием лезвийным инструментом.

Наиболее распространенным является обычное точное шлифование, при котором точность обработки наружных цилиндрических поверхностей достигает 2-го класса, а шероховатость поверхности — 7—9-го классов.

Тонкое шлифование дает возможность получить более высокую степень точности обработки, соответствующую 1-му классу точности, и более высокое качество поверхности, соответствующее 10—11-му классам шероховатости.

Тонкое шлифование осуществляется мягким мелкозернистым шлифовальным кругом при большой скорости его вращения (более 40м/с) при малой скорости вращения обрабатываемой детали (до 10 м/мин) и малой глубине резания (до 5 м/с); шлифование сопровождается усиленным охлаждением обрабатываемой детали.

Шлифование наружных цилиндрических и конических поверхностей (называемое «круглым» шлифованием) производят на кругло-шлифовальных станках, причем обрабатываемая деталь может быть установлена в центрах станка, цанге, патроне или в специальном приспособлении. Скорость вращения детали при шлифовании в зависимости от ее диаметра применяется от 10 до 50 м/мин; скорость шлифовального круга составляет обычно у многих станков 30 м/сек, а при использовании более прочных кругов достигает 50 м/сек. Продольная подача и глубина резания варьируются в зависимости от способов шлифования.

Различают следующие два способа круглого шлифования:

а) шлифование с продольной подачей;

б) шлифование с поперечной подачей (способ врезания).

Первый способ заключается в том, что в процессе шлифования обрабатываемая деталь совершает продольные движения попеременно в обе стороны; поперечная подача шлифовального круга производится по окончании каждого продольного движения (хода). При предварительном шлифовании продольная подача обычно составляет 0,5—0,8 высоты круга на один оборот детали, при окончательном — 0,2—0,5 высоты круга; глубина резания — 0,005—0,02 мм на каждый проход. Этот способ является наиболее распространенным и удобным для шлифования валов.

Второй способ — шлифование с поперечной подачей, или способ врезания. При этом способе шлифование производится широким кругом сразу по всей длине шлифуемой поверхности детали. Шлифовальному кругу сообщается поперечная подача по направлению к центровой линии детали. Высота круга выбирается несколько больше, чем длина шлифуемой поверхности детали. Этот способ наиболее производителен и широко применяется в массовом и крупносерийном производстве. Этот способ позволяет, пользуясь фасонным кругом, получить соответствующую форме круга поверхность детали.

При необходимости шлифования уступа и прилегающей узкой шейки ступенчатого вала применяют станки с поворотной шлифовальной бабкой.

При измерении диаметра шлифуемой шейки вала предельной скобой приходится останавливать станок, что связано со значительной затратой времени. В современной практике широко применяют специальные контрольные устройства, измеряющие диаметр обрабатываемой поверхности в процессе шлифования.

Такие устройства бывают следующих видов: 1) механические (с индикатором); 2) электроконтактные; 3) электроиндуктивные; 4) пневматические; 5) электропневматические; 6) фотоэлектрические и др. Наибольшее распространение имеют механические (с индикатором) и электроконтактные устройства.

Бесцентровое шлифование.

При бесцентровом шлифовании деталь 2 не закрепляется в центрах, как на кругло-шлифовальных станках, а свободно (без крепления) помещается между двумя шлифовальными кругами, из которых круг / — большего диаметра — является шлифующим, а круг 3 — меньшего диаметра — ведущим кругом, который вращает деталь и сообщает ей продольную подачу. Шлифующий круг вращается с окружной скоростью 30— 35 м/сек, ведущий круг имеет скорость 20—30 м/мин. Обрабатываемая деталь поддерживается опорой со скосом, имеющей форму ножа.

Благодаря скосу, направленному в сторону ведущего круга, деталь прижимается к этому кругу.

На бесцентрово-шлифовальных станках можно шлифовать детали, имеющие форму тела вращения с цилиндрическими, коническими и фасонными поверхностями.

Бесцентровое шлифование может производиться двумя способами.

1-й способ — продольной подачи (сквозное шлифование «на проход);

2-й способ — поперечной подачи (врезания).

Шлифование способом продольной подачи применяют для шлифования валов, втулок, поршневых пальцев, поршней и других деталей цилиндрической формы (без буртиков); шлифуемая деталь поступает с одной стороны станка, а выходит — с другой. Для осуществления этого движения (сквозной подачи) ведущий круг устанавливается под углом наклона а = 1-5° к оси шлифующего круга. С изменением угла наклона ведущего круга изменяется величина подачи: чем больше угол, тем величина подачи больше, а класс шероховатости шлифованной поверхности меньше.

Шлифование способом продольной подачи переменяется для шлифования валов, поршней и др. деталей цилиндрической формы без буртиков. Шлифуемая деталь поступает с одной стороны, а выходит с другой.

Шлифование способом поперечной подачи (способом врезания) осуществляется поперечной подачей ведущего круга по направлению к шлифующему кругу. Перед этим деталь укладывается на опору сверху или сбоку. По окончании шлифования детали, когда достигнут необходимый размер, ведущий круг отводится, деталь снимается и закладывается новая.

При этом способе оси ведущего и шлифующего кругов параллельны. Подача ведущего круга принимается от 0,003 до 0,01 мм на один оборот детали.

Шлифование способом врезания применяется главным образом при обработке деталей с буртиком или имеющих форму конуса. Для шлифования конусных деталей ведущий круг заправляют на конус, при этом опору (нож) устанавливают наклонно (под углом).

Кругло-шлифовальные и бесцентрово-шлифовальные станки легко автоматизируются и встраиваются в автоматические линии.