Виды шлифовальных операций, применяемое оборудование
Шлифовальные технологии применяются в машино- и станкостроительных отраслях, ювелирном деле, оптике, строительстве. Являются технологическими операциями по обработке материалов абразивами. Применяются для чистовой обработки поверхностей плоских, цилиндрических, торцевых, внутренних и наружных в деталях и изделиях, изготовленных из твердых материалов, а также восстановления режущей способности и конфигурации. Цель процесса – получить поверхность с необходимыми показателями шероховатости и чистоты. Шлифовка деталей – разновидность резательных операций, с помощью которых достигается подгонка размеров детали под необходимую величину, указываемую в конструкторских чертежах. Для обработки материалов разного назначения методом шлифовки используется большое количество абразивов, инструмента и оборудования. От правильности выбора метода шлифовальной технологии и необходимых компонентов зависит качество работ. Шлифованием достигается 1 и 2 классы точности и 6–10 классы чистоты поверхности.
Оглавление
Определение и назначение шлифования
Обработка шлифованием может быть окончательной операцией или предшествовать полированию. Полировка – технологический процесс отделочной обработки для снижения шероховатости. Придает изделию привлекательный внешний вид. Применяется для декоративной отделки, чистовой обработки поверхностей различного вида и перед металлопокрытием. Шлифовка и полировка придают поверхности детали или изделию гладкость, в некоторых случаях с помощью этих операций устраняют дефекты. Это могут быть неглубокие царапины, риски, остатки шлака или мелкой металлической пыли, следы температурной обработки. От геометрии шероховатости поверхности зависят эксплуатационные показатели машин, станков, приборов. К ним относят:
- надежность соединения с переходными и неподвижными посадками;
- износостойкость;
- контактную жесткость;
- теплопроводность;
- герметичность;
- электропроводность.
Обработка с применением шлифовального оборудования и материалов ведется путем снятия заданного припуска с исправлением погрешностей формы и положения поверхностей, которые шлифуются.
Виды шлифования металла
В зависимости от формы обрабатываемой поверхности различают такие виды шлифования:
- плоское;
- круглое;
- обдирочное;
- бесцентровое;
- глубинное;
- профильное.
Каждый из этих видов шлифовки требует применения узкоспециализированного оборудования, инструмента, материалов и приемов шлифования.
Плоское шлифование
Таким способом обрабатываются плоские поверхности технической оснастки (направляющие станков, пресс-формы). Осуществляется на специализированных станках или электромагнитных плитах, где в работе задействован торец или периферия круга шлифовального. В зависимости от требований, предъявляемых к поверхности, различают следующие виды шлифования:
- Черновое. Обеспечивает 3 класс точности обработки и шероховатость 5–6 классов. Применяют на заготовках с припуском на шлифовку не более 5 мм или на тех, которые имеют низкую степень обрабатываемости лезвийным инструментом.
- Предварительное. Обеспечивает точность обработки 3 класса и шероховатость 6–7 классов, что достаточно для создания базовой поверхности или для подготовки поверхности к окончательной обработке.
- Окончательное. Таким способом достигается 1–2 классы точности обработки и 7–9 классы шероховатости.
- Тонкое. С помощью такой шлифовальной операции обеспечивается поверхность 10–12 классов шероховатости. Выполняется на специализированных станках: полировальных и микрофинишных.
Круглое шлифование
Такой способ шлифовки осуществляется на круглошлифовальных станках. Виды оборудования такого типа:
- С продольной подачей. Предназначены для шлифовки деталей в виде цилиндра, имеющих длину более 80 мм.
- Врезное. Применяют для шлифовки втулок, колец, шеек валов распределительных ступенчатых, коленчатых длиной менее 80 мм. При использовании специальных накладок длина обрабатываемой детали может достигать 200 мм. Врезное шлифование ведется на полуавтоматах врезного типа, которые обеспечивают точность поверхности 1–2 классов. Специальные торцекруглошлифовальные станки с угловой подачей обеспечивают одновременную шлифовку торца и шейки вала.
- Для наружной и внутренней шлифовки. Осуществляется с помощью вращающегося шлифовального круга при вращении детали вокруг собственной оси. Необходимая точность внутреннего и наружного шлифования обеспечивается не только применением правильно подобранного абразивного инструмента, но и степенью его прижатия к заготовке. Внутришлифовальная операция улучшает качество шлифуемой поверхности, устраняет осевое смещение, придает детали необходимую форму, обеспечивает необходимый вид посадки (переходную, с натягом, с зазором).
Способом круглого шлифования обрабатывают валы разной формы и конфигурации, оси, пиноли и шпиндели станков, валы двигателей внутреннего сгорания.
Обдирочный вид шлифовки
Таким способом удаляют дефектный слой на заготовках, полученных методом литья, прокатки, ковки, штамповки. Для этих целей при шлифовке используют круги с крупным зерном.
Бесцентровое шлифование
Особенность этого способа – деталь не закрепляется. Ее поверхность служит базой. Специальной формы нож, который находится между несколькими кругами, является опорой для детали. Бесцентровое шлифование может выполняться с продольной или поперечной подачей заготовки.
Глубинный вид шлифовки
Процесс выполняется небольшими подачами продольного типа и является модификацией обдирочного вида. Используется для шлифовки канавок на сверлах, гребенках и других однотипных инструментах, изготовленных из сплавов повышенной твердости, включая изделия с резьбой.
Зубошлифование
Является разновидностью профильного вида шлифовки. Зубчатые детали обрабатываются на станках с числовым программным управлением, что позволяет получить высокую точность обработки поверхностей зубчатого и червячного типов. Выполняется методом обката при непрерывном процессе шлифовки с добавлением к этому методу давления или профильным шлифованием. Высокую степень качества поверхности детали обеспечивает зубохонингование.
Подготовка к шлифованию
Поверхность детали должна быть подготовлена к шлифовке. От того, как это будет сделано, зависят качественные характеристики и срок эксплуатации. Необходимо тщательно очистить от грязи, жировых загрязнений, оксидных пленок и т. д. Поверхность может быть обработана механическим способом, обезжириванием и травлением. При выполнении операции шлифования детали устанавливают в патронах, на оправках и в центрах. От их состояния зависят качество и точность выполняемой операции.
Виды абразивов для шлифовки
Абразивы представляют собой мелкие частицы вещества, применяемые для механической обработки изделий, причем они могут быть как природного, так и искусственного происхождения. Основными характеристиками абразивов для шлифовки являются размер зерна, механическая прочность, микротвердость и хрупкость. Делятся по таким признакам: твердость (мягкие, твердые, сверхтвердые), величина зерна абразива (особо тонкое, тонкое, среднее и крупное). К природным абразивам относят мел, кварц, наждак, гранат, корунд, инфузорную землю, пемзу, полевой шпат, трепел, красный железняк и алмаз.
К материалам искусственного происхождения относят: окиси хрома и циркония;
- двуокиси титана, церия и олова;
- нитриды углерода, алюминия, кремния и бора;
- электрокорунд;
- сплавы бор – углерод – кремний и карбид титана – карбид скандия;
- синтетический алмаз.
Алмазная шлифовка является наиболее качественной по своим абразивным свойствам.
Применяемое оборудование
Российские и зарубежные производители выпускают широкий ассортимент электрических станков и инструмент, предназначенные для осуществления процесса шлифования. Самыми востребованными станками являются:
- плоскошлифовальные;
- внутришлифовальные;
- круглошлифовальные;
- бесцентрошлифовальные;
- комбинированные.
Шлифовальное оборудование подбирается в зависимости от мощности и производительности станка с учетом рабочей площади шлифующего элемента, площади заготовок, подвергающихся обработке, и габаритов.
Шлифовальный инструмент выпускают в виде насыпного материала и пастообразного, гибким и жестким. Пастообразный и насыпной абразив применяют для выполнения такой операции, как доводка. Паста – это смесь абразивного насыпного материала с неабразивным. Связующим веществом выступают жиры и масла. К гибким инструментам относят ленты, бумагу наждачную, щетки, круги лепестковые, диски фибрового и сетчатого типа. Жесткие инструменты – это различного диаметра головки, бруски разной формы и размеров, сегменты, кольца, рашпили, напильники, надфили. В состав входят абразивные, связующие и упрочняющие вещества. Такой инструмент и приспособления используются для выполнения ручной шлифовки.
Влияние скорости на качество обработки
Скоростью шлифования принято называть скорость вращения круга шлифовального. Измеряется в м/с. Производительность процесса растет с ее повышением. Выбирают скорость шлифовки с учетом диаметра круга, материала обрабатываемого изделия и шлифовального круга, вида шлифовки, конструкции станка. Обычно стараются подобрать круг наибольшего диаметра, допустимого для установки на конкретную модель станка, и подобрать по таблице, указанной в паспортных данных, необходимое число оборотов шпинделя. Высокая скорость приводит к появлению вибрации, что сказывается на качестве шлифовки, а также станет причиной износа круга. Чтобы избежать негативных последствий в результате перегрева, в некоторых случаях используют специальные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).
На видео можно посмотреть, как ведется процесс шлифовки шестерни на станке с ЧПУ:
Просим тех, кто имел дело со шлифовкой, поделиться опытом и в комментариях к тексту рассказать о нюансах работы на станках и вручную.
