ИЗНОС И ПРАВКА ШЛИФОВАЛЫ1ЫХ КРУГОВ
ГЛАВА Х. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ
ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА ШЛ ИФОВАНИЯ
Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием с помощью абразивных кругов. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При вращательном движении круга в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100000000 в минуту). Шлифовальные круги срезают стружки на очень больших скоростях — от 30 м/с и выше. Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориентирована так, что резать не может. Такие зерна производят работу трения по поверхности резания.
Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку суще-ственное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластиче-ское реформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиги одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформиро-вания материала обработанная поверхность упрочняется. Но этот эффект 'оказывается менее ощутимым, чем при обработке металличе-ским инструментом.
Тепловое и силовое воздействие на обработанную поверхность приводит к структурным превращениям, изменениям физико-механи-ческих свойств поверхностных слоев обрабатываемого материала. Так, образуется дефектный поверхностный слой детали. Для умень-шения теплового воздействия процесс шлифования производят при обильной подаче смазочно-охлаждающих жидкостей.
|
|
|
Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки де-талей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоотходной технологии доля обра-ботки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразив-ным — увеличиваться.
РЕЖИМ РЕЗАНИЯ. СИЛЫ РЕЗАНИЯ
Для формообразования любой поверхности методом шли-фования необходимо вращательное движение круга и относительное перемещение по одной из координатных осей (рис. 6.91). Перемеще-ния вдоль осей могут быть заменены вращательным движением вокруг оси.
Основные элементы режима резания — скорость резания, подача и глубина резания. Для рационального ведения про-цесса шлифования необходимо выбирать их оптимальные зна-чения.
Скорость резания (м/с) равна окружной скорости точки на пери-ферии шлифовального круга:
Где 
— частота вращения круга, об/мин; 
— наружный диа-метр шлифовального круга, мм.
|
|
|
Подачами являются перемещения заготовки или инструмента вдоль или вокруг координатных осей. Выражения и размерности подач определяются схемами шлифования. Глубина резания t (мм) определяется толщиной слоя материала, срезаемого за один проход.
Оптимальные режимы резания выбирают по справочным данным.
Для расчета элементов шлифовальных станков, конструирования приспособлений для работы на них и оценки точности обработки необходимо знать силы резания. Силу резания Р, возникающую при шлифовании в зоне контакта круга и заготовки, для удобства расчетов разлагают по координатным осям на три составляющие (pиc. 6.92): тангенциальную 
, радиальную 
и осевую 
. Со-ставляющую используют в расчетах точности обработки, . — необходима для проектирования механизмов подач шлифовальных станков, используют для определения мощности электродвига-теля шлифовального круга.
Силы находят по справочным данным в зависимости от конкрет-ных условий шлифования или по эмпирическим формулам. Для составляющей силы резания (Н) используют формулы вида
Коэффициент 
и показатели степени а, b и с также обусловлены
условиями шлифования; 
|
|
|
Радиальная составляющая силы резания
= k
где k — коэффициент (k 
1).
Мощность электродвигателя, приводящего во вращение шлифо.
вальный круг, кВт,
мощность электродвигателя, приводящего во вращение заго
товк, кВт,
где 
и 
— соответственно КПД кинематических цепей передачи
вращения кругу и заготовке.
ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ
Формы деталей современных машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых цилиндри-ческих и круговых конических поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 6.93.
Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания 
(м/с) является вращение круга. При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки является продольной подачей 
(м/мин) (рис. 6.93, а). Для обработки поверхности на всю ширину b заготовка или круг должны перемещаться с поперечной подачей 
(мм/дв. ход). Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних поло-жениях заготовки в конце продольного хода. Периодически проис-ходит и подача 
на глубину резания. Это перемещение осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.
|
|
|
При круглом шлифовании (рис. 6.93, б) продольная подача проис-ходит за счет возвратно-поступательного перемещения заготовки. Подача (мм/об. заг) соответствует осевому перемещению заготовки один ее оборот. Вращение заготовки является круговой подачей 
(м/мин).
Подача (мм/дв. ход или мм/ход) на глубину резания для при-
веденной схемы обработки происходит при крайних положениях заготовки. Движения, осуществляемые при внутреннем шлифования, показаны на рис. 6.93, в.
В автоматизированных шлифовальных станках цикл работы станка включает периодический вывод круга из зоны шлифования, его автоматическую правку и перемещение круга к изделию на величину снятого при правке слоя абразива. Предусматривают также автоматическую установку заготовок в зажимные устройства и деление готовых деталей.
|
|
|
|
АБРАЗИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
|
|
Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, роду и сорту абразивного материала, зернистости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего ве-щества, твердости, структуре или строению круга.
Зерна абразивных инструментов представляют собой искусствен-ные или природные минералы и кристаллы. Абразивные материалы отличаются высокой твердостью, которая определяется по минерало-гии, кой шкале. Зерна абразивов разделяют по крупности на группы и номера. Основная характеристика номера зернистости — количе-ство и крупность его основной фракции. При изготовлении инстру-мента зерна скрепляются друг с другом с помощью цементирующего вещества — связки. Наиболее широко применяют инструменты, из-готовленные на керамической, бакелитовой или вулканитовой связке.
Керамическую связку приготовляют из глины, полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешения определенных пропорциях. Бакелитовая связка состоит в основном ' из искусственной смолы — бакелита. Вулканитовая связка пред-ставляет собой искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный, твердый эбонит. Под твердостью абразивного инструмента понимается способность связки сопроти-вляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инстру-мента под действием внешних сил.
Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов успешно применяют алмазные круги. Алмазный круг состоит из корпуса и алмазоносного слоя. Корпус изготовляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5 — 3 мм.
На шлифовальные круги наносят условные обозначения, называ-емые маркировкой. Маркировка необходима для правильного выбора инструмента при проведении конкретной работы. Условные обозначения располагают в определенной последовательности. абразивный материал и его марка, номер зернистости, степень твердости, номер структуры, вид связки.
ИЗНОС И ПРАВКА ШЛИФОВАЛЫ1ЫХ КРУГОВ
В процессе шлифования режущие свойства кругов изменяются: абразивные зерна изнашиваются, затупляются, частично раскалываются, поры между зернами заполняются шлифовальными отходами. Возрастает сила резания. Поверх-ность круга вследствие неравномерного износа теряет свою первоначальную форму, и точность обработки снижается.
Правильному выбору связки придается весьма большое значение. Если связка слабо удерживает зерна, то они будут удаляться с круга раньше, чем затупятся. Произойдет «осыпание» круга. При чрезмерно прочном удержании зерна сильно затупляются, а на рабочей поверхности круга появляется характерный блеск. Произойдет «засаливание» круга. В том и другом случаях качество шлифуемой поверхности снижается.
Для восстановления режущих свойств абразивные инструменты подвергают правке. Чаще всего правку производят алмазом при обильном охлаждении. Алмаз, укрепленный в специальной державке, перемещается вручную или автоматически с подачей относительно вращающегося круга. Толщина удаляемого слоя шли-фовального круга обычно не превышает 0,01—0,03 мм. Время непрерывной работы инструмента между двумя правками характеризует период его стойкости. В зави-симости от требований к качеству обработки и режимов резания стойкость инструмента ориентировочно составляет 5—40 мин.
6. ИСПЫТАНИЯ И БАЛАНСИРОВКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ
КРУГОВ
Перед установкой на шпиндель станка круги подвергают контролю. На кругах диаметром более 150 мм должна быть обозначена максимально допусти-мая окружная скорость. Каждый круг предварительно испытывают на специальных станках при вращении со скоростью, в 1,5 раза превышающей указанную в марки-ровке.
Если в процессе шлифования по ряду причин масса круга распределена нерав-номерно относительно оси вращения, возникает вибрация частей станка, на обра-ботанной поверхности появляется характерная волнистость Шлифование на станке становится опасным, так как круг начинает работать с ударами и может разорваться.
Круги должны быть отбалансированы. Процесс балансировки предусматривает устранение неуравновешенности массы круга относительно оси шпинделя станка.
Круг вместе с закрепляющими его фланцами монтируют на балансировочный оправке и устанавливают на опорах так, чтобы он мог свободно поворачиваться относительно оси вращения. При статической неуравновешенности круг, поворачи-ваясь, устанавливается тяжелой частью вниз. В процессе балансировки неуравнове-шенность устраняется перемещением специальных грузиков, расположенных на фланцах либо в специальных устройствах.
Наилучшие результаты дает балансировка в динамическом режиме при враще-нии шпинделя станка с установленным кругом.
7. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ
СТАНКАХ
Конструкции круглошлифовальных станков и их компо-новка подчиняются основным схемам шлифования. Круглошлифо-вальный станок состоит из следующих основных узлов (рис. 6.94): станины 1, стола 2, передней бабки 3 с коробкой скоростей, шлифовальной бабки 4, задней бабки 5, привода стола 6. Эти станки разделяются на простые, универсальные и врезные. На универсальных станках каждую из бабок можно повернуть на определенный угол вокруг вертикальной оси и закрепить для последующей работы. Простые станки снабжены неповоротными бабками. У врезных станков отсутствует продольная подача стола, а процесс шлифования ведется по всей длине заготовки широким абразивным кругом с поперечной подачей.
Возвратно-поступательное перемещение стола для продольной подачи производится с помощью гидроцилиндра и поршня. Круговую подачу заготовки обеспечивает специальный электродвигатель. Шлифовальный круг вращается с помощью клиноременной передачи. Когда круг износится и диаметр его уменьшится, используют другую пару шкивов и скорость резания увеличится.
Наибольшее распространение получили методы шлифования на центрах. Для повышения точности обработки центры устанавли-вают неподвижно. Круговая подача заготовки обеспечивается за счет поводкового устройства. Возможно консольное закрепление заготовок в кулачковых патронах.
Круглое шлифование цилиндрических поверхностей может быть выполнено по одной из четырех схем (рис. 6.95).
При шлифовании с п р од ол ь н о й п од а ч е й (рис. 6.95, а) заготовка вращается равномерно ( ) и совершает возвратно-посту-пательные движения ( ). В конце каждого хода заготовки шлифовальный круг автоматически перемещается на и при следующем ходе срезается новый слой металла определенной глубины, пока не будет достигнут необходимый размер детали.
Скорость вращательного движения круга обеспечивает ско-рость резания.
Производительный способ обработки — в р е з н о е шлифование (рис. 6.95, б) применяют при обработке жестких заготовок в тех случаях, когда ширина шлифуемого участка может быть пере-крыта шириной шлифовального круга. Круг перемещается с по-стоянной подачей (м/об. заг) до достижения необходимого размера детали. Этот же метод используют при шлифовании фасонных по-верхностей и кольцевых канавок. Шлифовальный круг заправляют в соответствии с формой поверхности или канавки.
Г л у б и н н ы м шлифованием (рис. 6.95, в) за один проход снимают слой материала на всю необходимую глубину. На шлифо-вальном круге формируют конический участок длиной 8 — 12 мм. В ходе шлифования конический участок удаляет основную часть срезаемого слоя, а цилиндрический участок зачищает обработанную поверхность. Поперечная подача отсутствует.
Шлифование у с т у п а м и (рис. 6.95, г) — это сочетание мето-дов, представленных на рис. 6.95, а, б. Процесс шлифования состоит из двух этапов. На первом этапе шлифуют врезанием с подачей передвигая периодически стол на 0,8 — 0,9 ширины круга (показано штриховой линией). На втором этапе делают несколько ходов с про-дольной подачей для зачистки поверхности при выключенной подаче .
Во многих случаях на деталях необходимо обеспечить правильное взаимное расположение цилиндрических и плоских (торцовых) поверхностей. Для выполнения этого условия шлифовальный круг заправляют по схеме на рис. 6.95, д и поворачивают на определенный угол. Шлифуют коническими участками круга. Цилиндрическую поверхность шлифуют аналогично схеме на рис. 6.95, а, с периоди-ческой подачей на глубину резания. Обработка торцовой поверх-ности детали заканчивается чаще всего с подачей вручную при плавном подводе заготовки к кругу.
Наружные конические поверхности шлифуют по двум основным схемам. При обработке заготовок на центрах (рис. 6.96, а) верхнюю часть стола поворачивают вместе с центрами на угол 
так, что положение образующей конической поверхности совпадает с напра-влением продольной подачи . Далее шлифуют по аналогии с обра-боткой цилиндрических поверхностей.
При консольном закреплении заготовок (рис. 6.96, б) на угол (половина угла конуса) поворачивается передняя бабка.
|
 Мы поможем в написании ваших работ! |