Шлифованием называют процессы обработки заготовок резанием режущим инструментом, рабочая часть которого содержит частицы абразивного материала. Такой режущий инструмент называют абразивным. Измельченный абразивный материал (абразивные зерна), твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала и который способен в измельченном состоянии осуществлять обработку резанием, называют шлифовальным. различают алмазные, эльборовые, электрокорундовые, карбидкремниевые и другие абразивные инструменты (шлифовальные круги). Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. Шлифовальные круги срезают стружки на очень больших скоростях - от 30 м/с и выше (порядка 125 м/с). 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. Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется. Но этот эффект оказывается менее ощутимым, чем при обработке металлическим инструментом.
Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоотходной технологии доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным - увеличиваться.
Сведения о выпускаемых шлифовальных материалах, связках и области их применения приведены в справочной литературе.
3. ОСНОВНЫЕСХЕМЫШЛИФОВАНИЯ
Формы деталей современных машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых цилиндрических и круговых конических поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 6.79.
Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания является вращение круга. При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки необходимо для обеспечения продольной подачи (рис. 6.79, а). Для обработки поверхности на всю ширину заготовка или круг должны иметь движение поперечной подачи. Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически происходит и движение подачи на глубину резания. Это перемещение осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.
При круглом шлифовании (рис. 6.79, б) движение продольной подачи обеспечивается возвратно-поступательным перемещением заготовки. Вращение заготовки является движением круговой подачи.
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.
7. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ
Конструкция круглошлифовальных станков и их компоновка подчиняются основным схемам шлифования. Кругло-шлифовальный станок состоит из следующих основных узлов (рис. 6.80). 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 продольное движение подачи стола, а процесс шлифования ведется по всей длине заготовки широким шлифовальным кругом с движением поперечной подачи.
Возвратно-поступательное перемещение стола для движения продольной подачи производят с помощью гидроцилиндра и поршня. Когда круг износится им
Рис. 6.80. Круглошлифовальный станок
диаметр его уменьшится, используют другую пару шкивов, и скорость движения резания увеличится.
При шлифовании наружных цилиндрических и конических поверхностей обрабатываемая заготовка может быть установлена в центрах станка, цанге, патроне или специальном приспособлении.
Скорость вращения заготовки при шлифовании в зависимости от ее диаметра назначается от 10 до 50 м/мин, скорость вращения шлифовального круга составляет у многих станков 30 м/с, а при использовании более прочных кругов достигает 50... 60 м/с. Продольная, поперечная подачи, глубина резания устанавливаются в зависимости от способов шлифования.
Круглое шлифование цилиндрических поверхностей может быть выполнено по одной из четырех схем (рис. 6.81).
При шлифовании с продольной подачей (рис. 6.81, а) заготовка вращается равномерно и совершает возвратно-поступательные движения. В конце каждого хода заготовки шлифовальный круг автоматически перемещается на $п, и при следующем ходе срезается новый слой металла определенной глубины, пока не будет достигнут необходимый размер детали
Производительный способ обработки -врезное шлифование (рис. 6.81, б) - применяют при обработке жестких заготовок в тех случаях, когда ширина шлифуемого участка может быть перекрыта шириной шлифовального круга. Этот же метод используют при шлифовании фасонных поверхнстей и кольцевых канавок. Шлифовальный круг заправляют в соответствии с формой поверхности или канавки.
Глубинным шлифованием (рис. 6.81, в) за один проход снимают слой материала на всю необходимую глубину. На шлифовальном круге формируют конический участок длиной 8... 12 мм. В ходе шлифования конический участок удаляет основную часть срезаемого слоя, а цилиндрический участок зачищает обработанную поверхность. Движение поперечной подачи отсутствует.
Шлифование уступами (рис. 6.81, г) -это сочетание методов, представленных на рис. 6.81, а, б. Процесс шлифования состоит из двух этапов. На первом этапе шлифуют врезанием с движением подачи Ц,, передвигая периодически стол на
0,8... 0,9 ширины круга (показано штриховой линией). На втором этапе делают несколько ходов с движением продольной подачи й5 для зачистки поверхности при выключенном движении подачи.
При измерении размеров шлифуемых поверхностей приходится останавливать станок, что связано со значительной затратой времени. В современной практике широко используют контрольные устройства, измеряющие размеры обрабатываемых поверхностей в процессе шлифования -активный контроль.
2. РЕЖИМ РЕЗАНИЯ. СИЛЫРЕЗАНИЯ
Для формообразования любой поверхности методом шлифования необходимы вращательное движение круга и относительное перемещение по одной из координатных осей (рис. 6.77). Перемещения вдоль осей могут быть заменены вращательным движением вокруг оси.
Основные элементы режима резания -скорость главного движения резания, подача и глубина резания. Для рационального ведения процесса шлифования необходимо выбирать их оптимальные значения
Движениями подач являются перемещения заготовки или инструмента вдоль или вокруг координатных осей. Выражения и размерности подач определяются схемами шлифования. Глубина резания (мм) определяется толщиной слоя материала, срезаемого за один проход
Рис. 6.78. Сила резания при шлифовании
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.
Мощность электродвигателя, приводящего во вращение шлифовальный круг, кВт,
Шлифование является наиболее распространенным методом уменьшения шероховатости поверхностей. Качественные зависимости высотного параметра шероховатости от режима резания.