refik.in.ua 1

Зміст


ЛЕКЦІЯ №14 129

2.10.1 Технологічні можливості методу шліфування 129

2.10.2 Режими різання при шліфуванні 130

2.10.3 Різальний інструмент при обробці на шліфувальних верстатах 131

2.10.4 Основні схеми шліфування 132

2.10.5 Будова і технологічні можливості круглошліфувальних верстатів 133

2.10.6 Будова і технологічні можливості внутрішньо-шліфувальних верстатів 136

2.10.6 Будова і технологічні можливості безцентрово-шліфувальних верстатів 137

2.10.7 Будова і технологічні можливості плоско-шліфувальних верстатів 139



ЛЕКЦІЯ №14


2.10 Обробка на шліфувальних верстатах

2.10.1 Технологічні можливості методу шліфування


Шліфуванням називають процес обробки заготовок різанням за допомогою абразивних інструментів. Абразивні зерна розташовані в інструменті хаотично і утримуються зв’язуючим матеріалом. При обертальному русі інструмента в зоні контакту із заготовкою частина зерен зрізує матеріал у вигляді дуже великого числа тонких стружок (до 108 в хвилину). Шліфувальні круги зрізують стружку на дуже великих швидкостях – від 30 м/с і вище. Оброблена поверхня являє собою сукупність мікрослідів абразивних зерен і має малу шорсткість.

Абразивні зерна можуть також здійснювати на заготовку силовий вплив. Відбувається поверхневе пластичне деформування матеріалу, спотворення його кристалічної гратки. Деформуюча сила викликає зсув одного шару матеріалу відносно іншого. Внаслідок пружнопластичного деформування матеріалу оброблена поверхня зміцнюється. Але цей ефект менш відчутний ніж при обробці металічним інструментом.

Крім силової дії є ще теплова (при великій швидкості). Теплова й силова дія на оброблену поверхню призводить до структурних перетворень, зміни фізико – механічних властивостей поверхневих шарів оброблюваного матеріалу - утворюється дефектний поверхневий шар деталі. Для зменшення теплової дії в процесі шліфування в зону обробки подається значна кількість ЗОР.


Шліфування застосовують для чистової і опоряджувальної обробки деталі з високою точністю. Для заготовок із загартованих сталей шліфування є одним із найбільш поширених методів формоутворення.

2.10.2 Режими різання при шліфуванні



Для формоутворення будь – якої поверхні методом шліфування необхідний обертальний рух кругу і відносне переміщення по одній з координатних осей (Рисунок 6.91).



Переміщення вздовж осей можуть бути замінені обертальним рухом навколо осі.

Швидкість різання дорівнює окружній швидкості периферії шліфувального кругу:

, (м/с)

де - частота обертання кругу, об/хв.;

- зовнішній діаметр шліфувального кругу, мм.

Подачами є переміщення заготовки чи інструмента вздовж чи навколо координатних осей. Розмірність подач визначається схемами шліфування.

Глибина різання t (мм) визначається товщиною шару матеріалу, який зрізується за один прохід.

Оптимальні режими різання вибирають по довідниковим даним.

2.10.3 Різальний інструмент при обробці на шліфувальних верстатах


При шліфуванні використовуються абразивні шліфувальні круги.



Рисунок 3.10.2 – Типи геометричної форми шліфувальних кругів

Шліфувальні круги розрізняють:

  • по геометричній формі і розмірам (Рисунок 3.10.2);

  • по класу точності (АА, А, Б);
  • по виду абразивного матеріалу (алмаз, ельбор, електрокорунд, карбід кремнію і т. ін.);


  • по зернистості(розмірам абразивних зерен);

  • по виду зв’язуючої речовини;

  • по твердості;

  • по структурі (співвідношення об’ємів шліфувального матеріалу, зв’язки і пор в абразивному інструменті, визначається номерами 1,2,3 і т.д.).

  • по класу неврівноваженості круга (стан шліфувального круга, що характеризується таким розподіленням мас, яке під час обертання викликає змінні навантаження на опорах шпинделя верстата та його вигин). Існують 4 класи неврівноваженості.

Зерна абразивних інструментів являють собою штучні чи природні мінерали і кристали. Абразивні матеріали відрізняються високою твердістю, яка визначається по мінералогічній шкалі. Зерна абразивів розділяються по крупності на групи та номери. Основна характеристика номера зернистості – кількість і крупність зерен його основної фракції. При виготовлені інструмента зерна скріплюють один з одним за допомогою цементуючої речовини – зв’язки. Зв’язка впливає на геометрію рельєфу робочої поверхні інструменту, спрацювання абразивного інструмента і параметр шорсткості обробленої поверхні. Найбільш широко застосовують інструменти, виготовлені на керамічній, бакелітовій чи вулканітовій зв’язці.

Керамічну зв’язку виготовляють з глини, польового шпату, кварцу та інших речовин шляхом їх тонкого подрібнення і змішування в певних пропорціях. Бакелітова зв’язка складається в основному із штучної смоли – бакеліта. Вулканітова зв’язка являє собою штучний каучук, підданий вулканізації для перетворення його в міцний, твердий ебоніт. Під твердістю абразивного інструмента розуміється здатність зв’язки чинити опір вириванню абразивних зерен з робочої поверхні інструмента під дією зовнішніх сил.

Для шліфування заготовок із твердих сплавів і високо твердих матеріалів застосовують алмазні круги. Основа алмазному кругу складається із алюмінію, пластмаси чи сталі. Товщина алмазного шару у більшості кругів складає 1,5 – 3 мм.


На шліфуванні круги наносять умовні позначення - маркірування. Умовні позначки розташовують в певній послідовності: абразивний матеріал і його марка, номер зернистості, ступінь твердості, номер структури, вид зв’язки.

2.10.4 Основні схеми шліфування


Форми деталей сучасних машин являють собою сполучення зовнішніх і внутрішніх плоских, кругових циліндричних і кругових конічних поверхонь. У відповідності з формами деталей машин найбільш поширені схеми шліфування, наведені на рис. 6.93.



Для всіх технологічних способів шліфування головним рухом різання є обертання кругу. При плоскому шліфуванні зворотно – поступальне переміщення заготовки є повздовжньою подачею Sпр (мм/хв). (Рис. 6.93, а). Для обробки поверхні на всю ширину b заготовка або круг повинні переміщуватися з поперечною подачею (мм/дв.хід). Цей рух відбувається періодично при крайніх положеннях заготовки і кінці повздовжнього ходу.

Періодично відбувається і подача Sb на глибину різання. Це переміщення здійснюється також в крайніх положеннях заготовки, але в кінці поперечного ходу.

При круглому шліфуванні (Рис. 6.93,б) повздовжня подача відбувається за рахунок зворотньо – поступального переміщення заготовки. Подача Sпр (мм/об.заг) відповідає осьовому переміщенню заготовки за один її оберт. Обертання заготовки є круговою подачею Sкр (м/хв).

Подача Sп (мм/дв.хід чи мм/хід) на глибину різання для приведеної схеми обробки відбувається при крайніх положеннях заготовки. Рухи, здійснювані при внутрішньому шліфуванні показані на (Рис. 6.93, в).

В автоматизованих шліфувальних верстатах цикл роботи верстата включає періодичне виведення круга з зони шліфування, його автоматичну правку і переміщення круга до виробу на величину знятого при правці шару абразиву. Передбачають також автоматичне встановлення заготовок в затискні пристрої та видалення готових деталей.


2.10.5 Будова і технологічні можливості круглошліфувальних верстатів


Будова круглошліфувальних верстатів
Конструкції круглошліфувальних верстатів та їх компоновка підпо-рядковані основним схемам шліфування. Круглошліфувальний верстат (Рисунок 6.94) складається з таких основних вузлів: станина 1, стіл 2, передня бабка 3 з коробкою швидкостей, шліфувальна бабка 4, задня бабка 5, привод столу 6.

Круглошліфувальні верстати бувають прості, універсальні і врізні.

На універсальному верстаті кожну бабку можна повернути на певний кут навколо вертикальної осі і закріпити для наступної обробки.

Прості верстати оснащені неповоротними бабками.

У врізних верстатах відсутня повздовжня подача столу, а процес шліфування ведеться по усій довжині заготовки, широкими абразивними кругами з поперечною подачею.

Зворотно-поступальне переміщення столу верстата для поздовжньої подачі здійснюється за допомогою гідро циліндра і поршня. Кругова подача заготовки здійснюється за допомогою спеціального електродвигуна.

Обробка на круглошліфувальних верстатах

Найбільше поширення отримали методи шліфування в центрах. Для підвищення точності обробки центри установлюють нерухомо, кругова подача заготовки забезпечується за рахунок повідкового пристрою. Можливе консольне закріплення заготовок в кулачкових патронах.



Кругле шліфування циліндричних поверхонь може бути виконане по одній з чотирьох схем (Рисунок 6.95)
  1. При шліфуванні з повздовжньою подачею (Рисунок 6.95 а), заготовка обертається рівномірно Sкр і робить в зворотно-поступальні рухи Sпр . В кінці кожного ходу заготовки шліфувальний круг автоматично переміщується на величину поперечної подачі Sп і при наступному робочому ході зрізується новий шар металу глибиною Sп, доки не буде досягнутий необхідний розмір деталі.


Швидкість різання - швидкість обертального руху кругу Vk.

  1. Врізне шліфування (Рисунок. 6.95 б) застосовують при обробці жорстких заготовок, коли ширина оброблюваної поверхні перекривається довжиною шліфувального кругу. Круг переміщується з постійною поперечною подачею Sп (мм/об.заг.) до досягнення необхідного розміру деталі. Цей же метод використовують при шліфуванні фасонних поверхонь і кільцевих канавок. Шліфувальний круг має форму відповідно з формою поверхні чи канавки.

  2. Глибинним шліфуванням (Рисунок 6.95, в) за один прохід знімають шар матеріалу на всю необхідну глибину. На шліфувальному кругу формують конічну ділянку довжиною 8 – 12 мм. В процесі шліфування конічна ділянка зрізує основну частину припуску, а циліндрична ділянка зачищає оброблену поверхню. Поперечна подача відсутня.

  3. Шліфування уступами (Рисунок 6.95,г) – це сукупність методів представлених на Рисунку 6.95, а,б. Процес шліфування складається з двох етапів. На першому етапі шліфують врізанням з поперечною подачею Sп, переміщуючи стіл періодично на 0,8 – 0,9 ширини кругу (показано штриховкою). На другому етапі роблять кілька ходів з повздовжньою подачею Sпозд для зачищення поверхні, подача Sп вимкнена.

В багатьох випадках на деталях необхідно забезпечити правильне взаємне розташування циліндричних і плоских (торцевих) поверхонь. Для виконання цієї умови шліфувальний круг відповідно заправляють, встановлюють на верстат і повертають на певний кут (Рисунок 6.95, д). Шліфують конічними ділянками кругу. Циліндричну поверхню шліфують аналогічно схемі на (Рис.6.95, а) з періодичною подачею Sп на глибину різання. Обробка торцевих поверхні деталі закінчується частіше всього з подачею вручну при плавному підведенні заготовки до кругу.

Зовнішні конічні поверхні шліфують по двох основних схемах.


При обробці заготовок на центрах (Рисунок 6.96, а) верхню частину столу повертають разом з центрами на кут так, що положення твірної конічної поверхні співпадає з напрямком повздовжньої подачі Sпр. Далі шліфують по аналогії з обробкою циліндричних поверхонь.

При консольному закріпленні заготовок (Рисунок 6.96, б) на кут  (половина кута конуса) повертають передню бабку.

2.10.6 Будова і технологічні можливості внутрішньо-шліфувальних верстатів


Внутрішнє шліфування застосовують для отримання високої точності циліндричних, конічних та фасонних отворів, внутрішніх торцевих поверхонь. Можливе шліфування наскрізних та глухих отворів. Діаметр шліфувального кругу складає 0,7 – 0,9 діаметра шліфувального отвору. Кругу надають високу частоту обертання: вона тим вище, чим менше діаметр круга.

На (Рисунку 6.97, а) приведена схема шліфування із закріпленням заготовки в кулачковому патроні.



Внутрішні фасонні поверхні шліфують спеціально заправленим кругом методом врізання.

Внутрішні конічні поверхні шліфують з поворотом передньої бабки так, щоб твірна конуса розташовувалась вздовж напрямку поздовжньої подачі

Отвори великих діаметрів шліфувати таким чином нераціонально через великі розміри, а відповідно і масу круга, що вимагає застосування високоточних та високоміцних верстатів, особливо шпиндельних вузлів. В цих випадках використовують планетарне шліфування. Заготовка на столі верстата закріплюється нерухомо. Шліфувальний круг обертається навколо власної осі Vk, а також навколо осі отвору Sпл, що аналогічно круговій подачі. (положення круга, що здійснив в планетарному русі половину оберту, показано штриховою лінією). Планетарним шліфуванням оброблюють внутрішні фасонні і торцеві поверхні, а також отвори, положення яких певним чином пов’язані один з другим (деталі типу корпус).

2.10.6 Будова і технологічні можливості безцентрово-шліфувальних верстатів


Будова безцентрово-шліфувальних верстатів

На станині 1 безцентрово-шліфувального верстату (Рисунок 6.98) встановлені 2 круга: шліфуючий на бабці 2 і ведучий на бабці 4 (тяговий)

Кожний із кругів піддається періодичній правці за допомогою механізмів 3 і 5. Заготовка обертається на ножі 6 і одночасно контактує з обома кругами.

Щоб заготовка переміщалась по ножу з повздовжньою подачею, бабку ведучого кругу повертають на невеликий кут. Якщо шліфують заготовки з уступами, то бабку ведучого кругу не повертають, а вся вона переміщується по напрямним станини з подачею до певного положення.
Обробка на безцентрово-шліфувальних верстатах

Обробка на безцентрово-шліфувальних верстатах – високопродуктивна, оскільки заготовки оброблюють в незакріпленому стані, що не вимагає виконання центрувальних отворів, мінімальні витрати часу на встановлення заготовки та її зняття.

Заготовку 3 (Рисунок 6.99, а) встановлюють на ніжку 2 між робочим 1 і ведучим кругом 4.



Рисунок 6.99 – Схеми обробки на безцентрово-шліфувальних верстатах

Ці круги обертаються в одному напрямку, але з різними швидкостями. Тертя між ведучим кругом і заготовкою більше, ніж між нею і робочим кругом. Внаслідок цього заготовка залучається в обертання із швидкістю, близькій до окружної швидкості ведучого круга.

Перед шліфуванням ведучий круг встановлюють під кутом  (1-7°) до осі обертання заготовки. Вектор швидкості цього круга розкладається на складові і виникає повздовжня подача Sпозд тому заготовка переміщується по ножу вздовж своєї осі і шліфується на всю довжину. Чим більше кут , тим більше подача. Такі верстати легко автоматизувати, установлюючи похилий лоток, по якому заготовки будуть сповзати на ніж, проходити процес шліфування і падати в тару.


Заготовки ступінчатої форми або з фасонними поверхнями шліфують методом врізання (Рисунок 6.99, б). Перед шліфуванням ведучий круг відводять в бік, заготовку кладуть на ніж і потім підтискають її ведучим кругом. Оброблюють з поперечною подачею Sп до отримання необхідного розміру деталі. Після шліфування оброблена деталь видаляється із зони різання виштовхувачем.

2.10.7 Будова і технологічні можливості плоско-шліфувальних верстатів


Будова плоско-шліфувальних верстатів

Плоскошліфувальний верстат з прямокутним столом (Рисунок 6.100) складається із станини 4, стола 3, стійки 2, шліфувальної бабки 1 і приводу столу 5.

Рухи подачі здійснюють вручну чи автоматичним приводом верстата. Повздовжнє переміщення столу Sпозд забезпечується частіше всього за допомогою гідравлічного пристрою – поршня, циліндрів і органів управління.

У іншого типу верстатів замість зворотно-поступального стіл робить обертальний рух.

В цьому випадку його виконують круглим з вертикальною віссю обертання. Компонування такого верстата передбачає також вертикальне розташування осі шліфувального кругу. Площини оброблюють його торцевою поверхнею.

Обробка на плоско-шліфувальних верстатах

На практиці найбільш поширені чотири схеми плоского шліфування (Рис.6.101).

Шліфують периферією і торцевою поверхнею кругу. Заготовки 2 закріплюють на прямокутних і круглих столах 1 за допомогою магнітних плит, або в затискних пристроях. Можливе закріплення одної чи одночасно багатьох заготовок. Заготовки розміщують на столах, потім включають струм і вони притягуються до магнітної плити.

Прямокутні столи роблять зворотно-поступальні рухи, забезпечуючи повздовжню подачу. Подача на глибину різання здійснюється в крайніх положеннях столів. Поперечна подача необхідна в тих випадках, коли ширина кругу менше ширини заготовки (Рисунок 6.101, а).



Круглі столи (Рисунок 6.101, в) роблять обертальні рухи, забезпечуючи кругову подачу. Інші рухи здійснюються по аналогії з рухами при шліфуванні на прямокутних столах.

Більш продуктивне шліфування торцем круга, тому що одночасно в роботі бере участь велика кількість абразивних зерен (Рисунок 6.101, б,г). Але шліфування периферією круга з використанням прямокутних столів дозволяє виконати більшу кількість різноманітних видів робіт (пази, уступи, профільне шліфування та ін.).