Обработка деталей на шлифовальных станках

Шлифование – 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 из твердых материалов.

Шлифованием обрабатываются цилиндрические, конические, плоские и фасонные поверхности, включая зубья зубчатых колес, резьбы и т. д.

Режим резания при шлифовании. Основными элементами режима резания при шлифовании являются окружная скорость круга V_K, окружная скорость заготовки , глубина резания t и подача S.

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

,

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

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

Поперечной подачей при плоском шлифовании называют перемещение круга вдоль оси за один двойной ход рабочего стола, а продольной подачей скорость перемещения рабочего стола.

Глубиной резания t при 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 круглошлифовальные, плоскошлифовальные, внутришлифовальные, бесцентрово-шлифовальные и заточные.

На круглошлифовальных станках обрабатывают наружные поверхности заготовок типа тел вращения с прямолинейными образующими.

1 – станина; 2 – стол; 3 – передняя бабка; 4 – заготовка; 5 – шлифовальная бабка; 6 – задняя бабка; 7 – привод стола; 8 – шкаф силовой Рисунок 6.29 – Круглошлифовальный станок

Круглошлифовальный станок (рисунок 6.29) 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.

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.

а) шлифование с продольной подачей; б) шлифование с поперечной подачей; в) шлифование уступа и шейки вала. Рисунок 6.30 – Схемы обработки деталей на круглошлифовальном станке

Схема работы круглошлифовального станка

Круглое шлифование цилиндрических поверхностей осуществляется по следующим схемам (рисунок 6.30). При шлифовании с продольной подачей заго-товка вращается равномерно S_кр и совершает возвратно-поступательное движение S_np. В конце каждого хода заготовки шлифовальный круг перемещается в радиальном направлении на величину S_non, и при следующем ходе срезается новый слой металла, пока не будет достигнут необхо-димый размер детали.

Врезное шлифование (рисунок 6.23,б) применяют при обработке жестких заготовок, когда ширина шлифуемого участка меньше ширины шлифовального круга. Круг перемещается с постоянной подачей S_n до 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.

Глубинным шлифованием 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.

Рисунок 6.31 – Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом

Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом (рисунок 6.31) состоит из станины 4, стола 3, стойки 2, шлифовальной бабки 1 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.

Наибольшее применение нашли четыре метода плоского шлифования (рисунок 6.32). Обработку шлифованием проводят периферией и торцевой поверхностью круга. Заготовки 2 закрепляют на прямоугольных или круглых столах с помощью магнитных плит или в зажимных приспособлениях. Возможно закрепление одной или нескольких заготовок одновременно.

	1 – стол станка; 2 – заготовка а,в – шлифование периферией круга; б,г – шлифование торцом круга
Рисунок 6.32 – Схемы обработки на плоскошлифовальных станках

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.

Круглые столы 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 бесцентрово-шлифовальных станках заготовки обрабатывают в незакрепленном состоянии.

Рисунок 6.33 – Бесцентрово-шлифовальный станок

На станине 5 бесцентрово-шлифовального станка (рисунок 6.33) установлены два круга: шлифующий 1 и ведущий 3. Каждый из кругов подвергается периодической правке с помощью механизмов 6 и 7. Заготовка вращается на ноже 4 и одновременно контактирует с обоими кругами. Чтобы заготовка перемещалась по ножу в продольном направлении, бабку ведущего круга поворачивают на небольшой угол.

Заготовку 2 (рисунок 6.34,а) устанавливают на нож 4 между рабочим 1 и ведущим 3 кругами. 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.

Перед шлифованием ведущий круг устанавливают наклонно под углом =1…7° к оси вращения заготовки. Вектор скорости этого круга разлагается на составляющие, в результате чего обеспечивается продольная подача S_np.

а) взаимодействие заготовки со шлифовальными кругами; б) шлифование с продольной подачей; в) шлифование с поперечной подачей Рисунок 6.34 – Схема бесцентрового шлифования

Поэтому заготовка перемещается по ножу вдоль своей оси и может быть прошлифована на всю длину. Чем больше угол , 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 (рисунок 6.34,б). Перед шлифованием ведущий круг отводят в сторону, заготовку кладут на нож и затем поджимают ее ведущим кругом и обрабатывают с поперечной подачей S_поп до получения необходимого размера детали. После шлифования обработанная деталь удаляется из зоны резания выталкивателем.

На внутришлифовальных станках (рисунок 6.35) 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.

Рисунок 6.35 – Обработка отверстия втулки на внутришлифовальном станке

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.

Вопросы для самоконтроля

1. Сущность процессов шлифования.
2. Виды работ, выполняемых на шлифовальных станках.
3. Режимы резания при шлифовании.
4. Типы шлифовальных станков.
5. Обработка заготовок на круглошлифовальных станках.
6. Обработка заготовок на плоскошлифовальных станках.
7. Обработка заготовок на бесцентровошлифовальных станках.
8. Обработка заготовок на внутришлифовальных станках