Обработка заготовок на шлифовальных станках
С помощью шлифования можно производить чистовую и отделочную обработку деталей с высокой точностью. Отрабатывать можно заготовки из самых разнообразных материалов, а для заготовок из закаменных сталей шлифования является одним из наиболее распространенных методов формообразования.
Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием с помощью шлифовальных кругов. Абразивные зерна расположены на круге беспорядочно и их удерживает связующий материал. При вращательном движении круга в зоне контакта с заготовкой часть зерен срезает материал. С заготовки срезается очень большое число стружек. Обработанная поверхность представляющая собой совокупность микроследов абразивных зерен, имеет малую поверховатость. Часть зерен ориентирована так, что резать не может, но производит работу трения по поверхности резания.
В зоне резания выделяется большое количество теплоты. Мелкие частицы обрабатываемого материала, сгорая, либо образуют пучок искр, либо оплавляются. Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхность пластическое деформирование материала, его кристаллическая решетка искажается. Деформирующая часть сила вызывается сдвиг.
Одного слоя атаков относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала возникает наклей обработанной поверхности. Но этот эффект оказывается менее ощутим, чем при обработке металлическом инструментом. Тепловое и силовое воздействие на обработанную поверхность приводит к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств поверхностных слоев материала обрабатываемой детали. Для уменьшения тепловых эффектов процесс шлифования производит при обильной подаче смазывающе-охлаждающих сред.
Для формообразования любой поверхности методом шлифования необходимо иметь четыре движения: вращательное движение круга и перемещения по координатным осям (1 рис.), которые могут быть заметны вращательными движениями вокруг осей.
1 рис. Схема процесса шлифования
Элементами резания являются скорость резания, подача и глубина резания. Скорость резания, м/с равна окружность периферии шлифовального круга:
где nк – частота вращения, об/мин; Дк – наружный диаметр шлифовального круга, мм.
Подачами являются перемещения заготовки или инструмента вдоль или вокруг координатных осей. Глубину резания t определяет толщина слоя материала, срезаемого за один ход. Оптимальные величины режимов резания выбираются по справочной литературе.
Силу резания, возникающую при шлифовании, для удобства расчетов различают по координатным осям на тангенциальную, радиальную и осевую составляющие. Силу, действующую на круг в направлений главного движения, называют тангенциальной составляющей (Рz). Силу препятствующую внедрению абразивных зерен в материал заготовки и направленную нормально к режущей поверхности круга, называют радиальной составляющей (Ру). Силу, направленную параллельно оси круга, называют осевой составляющей (Рх).
По величинам составляющих силы резания в зависимости от схемы шлифования производят расчеты мощности электродвигателя шлифовального круга, механизмов подачи, а также определяют погрешность обработки. Для некоторых схем обработки составляющая круг Рх = 0
Мощность электродвигателя, приводящего во вращения шлифовальный круг
Основные типы станков
Детали машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых поверхности. Наиболее распространение получили круглошлифовальные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные, бесцентровошлифовальные, заточные, а также специализированные станки. Для всех станков главное движение резания обеспечивается вращением шлифовального круга со скоростью . Высокоскоростное шлифование обеспечивает уменьшение шерововатости поверхности и повышение стойкости круга.
Круглошлифовальные станки (Рис. 2) можно разделить на простые, универсальные и врезные. Универсальные станки имеют поворотную переднюю и шлифовальные бабки. Каждую и 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.
Для подач частей круглошлифовальных станков также широко используют гидравлические устройства. Возрастно-поступательное перемещение стола производить с помощью гидроцилиндра и поршня. Управление или происходит при помощи устройств которые переключаются самим столом в его крайних положениях. Гидравлические механизмы используют также для периодической подачи шлифовальной бабки. Применение таких механизмов обеспечивает бесступенчатое регулирование подачи. В новых шлифовальных станках с программным управлением подача может осуществляться с помощью шагового двигателя. Круговая подача Sкр заготовки происходит при помощи специального двигателя с бесступенчатым регулированием благодаря изменению электрического сопротивления.
Вращение шлифовального круга обеспечивается клиноременной передачей. При износе круга и уменьшении его диаметра используют другую пару шлифов и часта вращения круга увеличивается. Вместе с тем круглошлифовальные станки могут иметь бесступенчатое регулирование частоты вращения шпинделя круга. Станки имеют высокую степень автоматизация. Так, автоматический производится подачи стола, шлифовального круга.
Рис.2
Общий вид круглошлифовального станка. 1- статина; 2- стол, 3- передняя бабка с коробкой скоростей; 4- шлифовальная бабка; 5-задняя бабка; 6- привод стола.
Оснащение шлифовальных станков системами программного управления дала возможность создавать разнообразные вариации технологических параметров во время обработки на круглошлифовальном станке состоит из следующих этапов: установка заготовки, пуск станка, быстрый подвод круга, замедленный подвод круга до встречи с заготовкой, врезание круга, установившийся съем металла, чистовое шлифование, отвод круга, снятие заготовки. Последовательность этапов может быть легко изменена.
Шлифование плоских поверхностей на плоскошлифовальном станке с прямоугольным столом (3 рис.), производится периферией круга. Движение подачи могут осуществлятся вручную и при помощи станка. Привод для продольного перемещение стола осуществляя с помощью гидравлического устройства – поршня, цилиндров на органов управления.
Рис. 3 Общий вид плоскошлифовального станка с прямоугольным столом.
1 – станина; 2- привод станка; 3- шлифовальной бабка; 4- стойка; 5- стол
Закрепление заготовок на шлифовальных станках зависти от метода шлифование. На круглошлифовальных станках шлифование ведется на центрах, расположенных на передней точности обработки центры не вращаются. Круговую подачу заготовки обеспечивает поводковое устройство (поводок и хомуты), приводимое в действие вращающейся планшайбой. Возможно также консольное закрепление заготовок в кулачковых патронах. На плоскошлифовальных станках заготовки закрепляют с помощью магнитных плит, а также в зажимных приспособлениях. Возможно закрепление как единичных, так и одновременно многих заготовок. Заготовки размещают на столах, затем включают шок, и они притягиваются к магнитной плите. Станки снабжают специальным устройствами для правки круга после его затопления, а также приспособлениями для уравновешивания круга.
Использованная литература
«Механическая обработка материала» Москва. Машиностроение. 1981г. А.М. Дальский, В.С., Гаврилюк, Л.Н. Бухарин.
