Учебное пособие

Шлифовальные работы

   

1.1. Виды шлифования

Шлифованием называют обработку резанием, при которой рабочая поверхность инструмента 1 состоит из множества абразивных зерен и совершает главное движение резания D, с высокой скоростью (обычно 20—60 м/с), а заготовке 2 сообщают движения подачи Ds, необходимые для образования поверхностей с требуемыми размерами, геометрической формой и относительным расположением (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Элементы движений круга (1) и заготовки (2) при шлифовании: Dr — главное движение резания; DS2A, DS2x, DS1x — движения подачи при наружном (а, б) и внутреннем (в) шлифовании в системе координат (г)

Обработка резанием заключается в проникновении лезвия 2 с режущей кромкой 1 инструмента в материал заготовки 4 с последующим отделением определенного слоя материала в виде стружки 3 (рис. 1.2). Лезвие инструмента представляет собой клинообразный элемент. На рабочей части инструмента может содержаться или заданное число лезвий установленной формы, или множество лезвий разнообразной формы.

Рис. 1.2. Схема обработки резанием

Режущий инструмент с заданным числом (1, 2, 3 и т.д.) лезвий установленной формы называют лезвийным инструментом, а обработку таким инструментом — лезвийной обработкой (рис. 1.3, а, б, в), в отличие от абразивной обработки (рис. 1, 3. г), осуществляемой множеством лезвий абразивных зерен.

Рис. 1.3. Рабочая часть режущего инструмента и движения в процессе обработки резанием: а — строгание, б — обтачивание. в — фрезерование, г — шлифование; Аγ и Аα - передняя и задняя поверхности, v и vS скорости главного движения резания и движения подачи, n — частота вращения заготовки или инструмента; t — глубина резания, γ — передний угол, α — задний угол, β — угол заострения

Слой материала заготовки, деформированный и отделенный в результате обработки резанием, называется стружкой. Поверхность, образованная на заготовке в результате обработки, называется обработанной поверхностью. Поверхность заготовки, которая частично или полностью удаляется при обработке, называется обрабатываемой поверхностью. На лезвии инструмента выделяют переднюю поверхность Аγ, контактирующую в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой, и заднюю поверхность Аα, контактирующую с поверхностями обрабатываемой заготовки (рис. 1.3). Характеристикой лезвия являются его углы: передний γ, задний α и заострения р. Снятие стружки и образование обработанной поверхности происходит в процессе движения лезвия (или лезвий) относительно заготовки. Различают главное движение резания Dr, движение подачи DS и касательное движение Dк.

Движение подачи DS предназначено для перемещения лезвия или заготовки, обеспечивающего отделение стружки по всей обрабатываемой поверхности. В зависимости от направления движения подачи различают продольное, поперечное, вертикальное и другие движения подачи. Движения рассматривают в принятой системе координат Oxyz, которую располагают так, чтобы ось Oz совпадала с направлением скорости главного движения резания (см. рис. 1.1, г), ось Ох была бы параллельна оси главного вращательного движения резания, а ось Оу — направлена по радиусу главного вращательного движения резания.

При обозначении движения подачи используют цифровые индексы: 1 — для круга, 2 — для заготовки, а также буквенные индексы: А — вращение относительно оси Ох, В — относительно оси Оу, С — относительной оси Oz. Движение подачи может быть непрерывным или прерывистым (дискретным), последнее осуществляется в перерывах процесса резания. Движение подачи может быть прямолинейным поступательным (DS1y, DS2x, DS1x), вращательным (D s.zA) или криволинейным. Характеристикой всех видов вращения является частота n. Скорость движения подачи обозначают vS.

Расстояние, пройденное рассматриваемой точкой лезвия вдоль траектории движения подачи DS за определенный цикл движения, называют подачей и обозначают буквой S. Подача, соответствующая циклу в один оборот инструмента или заготовки, называется подачей на оборот SO. Подача, соответствующая циклу в один ход возвратнопоступательного движения подачи, называется подачей на ход Sx или подачей на двойной ход S2x. Для многолезвийных инструментов пользуются также подачей на зуб Sz, соответствующей повороту инструмента или заготовки на один угловой шаг зубьев режущего инструмента.

Главное движение резания Dr происходит с наибольшей скоростью. Оно может сообщаться режущему инструменту или заготовке, быть прямолинейным поступательным, вращательным, винтовым или криволинейным, плоским или пространственным формообразующим движением. Скорость рассматриваемой точки режущего лезвия относительно заготовки при главном движении резания обозначают v и называют скоростью главного движения резания.

Абразивным инструментом называется режущий инструмент, на рабочей поверхности которого расположено неопределенное число частиц абразивного материала высокой твердости (абразивных зерен). Обработка резанием, которая осуществляется множеством абразивных зерен, называется абразивной обработкой (рис. 1.3, г).

Наиболее распространенным видом абразивной обработки является шлифование, при котором главное движение резания совершает инструмент и оно бывает только вращательным (см. рис. 1.1 и 1.3, г). Движения подачи (см. рис. 1.1, а, б, в) могут быть различными и сообщаются заготовке (DS2) или инструменту (DS1).

На рис. 1.4 показаны схемы шлифования поверхностей вращения и плоскостей. На схемах главное движение резания D, совершает шлифовальный круг 1, вращающийся вокруг горизонтальной или вертикальной оси. В зависимости от того, какая поверхность шлифовального круга является режущей, выделяют два вида шлифования. Если режущей частью круга является наружная поверхность, образующая которой параллельна оси его вращения, го такой вид обработки называется шлифованием периферией круга (рис. 1.4, а, б, в, г, е). Если при шлифовании режущей частью является торцовая поверхность шлифовального круга, то такой вид обработки называется шлифованием торцом круга (рис. 1.4, д, ж).

Рис. 1.4. Схемы расположения круга и заготовки и направления движения подачи при шлифовании периферией круга (а, б, в, г, е) и торцом круга (д, ж): 1 — круг шлифовальный, 2 — заготовка, 3 — круг ведущий, 4 — нож опорный

В зависимости от расположения и формы обрабатываемой поверхности заготовки 2 шлифование подразделят на следующие виды. Если на заготовке 2 обрабатывается наружная поверхность, го шлифование называется наружным (см. рис. 1.1, а, б). При внутреннем шлифовании (см. рис. 1.1, в) производится обработка внутренней поверхности, при плоском (рис. 1.4, е, ж) — шлифование плоской поверхности, при профильном — шлифование поверхности, образующая которой кривая или ломаная линия (рис. 1.4, б). Шлифование поверхности вращения называется круглым шлифованием, шлифование сферической поверхности — сферошлифованием, шлифование боковых поверхностей на зубчатых колесах — зубошлифованием, шлифование боковых сторон и впадин профиля резьбы — резьбошлифованием, шлифование боковых поверхностей шлицев — шлицешлифованием. Заготовка 2 совершает при шлифовании движение подачи DS, и может иметь разные технологические базы при установке на станке.

Шлифование, при котором технологической базой является наружная и внутренняя поверхности заготовки, а базирование и закрепление заготовки производятся с помощью патрона, называется шлифованием в патроне (рис. 1.4, в).

Шлифование, при котором в качестве технологической базы используются центровые отверстия или наружные центровые поверхности заготовки или центровой оправки, а базирование и закрепление заготовки производятся в центрах станка или на оправке, называется шлифованием в центрах (рис. 1.1, а, б).

Круглое шлифование, при котором технологической базой является обрабатываемая поверхность или ранее обработанная цилиндрическая поверхность, называется бесцентровым шлифованием (рис. 1.4, б). При бесцентровом шлифовании движение подачи DS, заготовке 2 сообщает ведущий круг 3 при вращении DS3 за счет сил трения между поверхностью ведущего круга и заготовки. Заготовка поддерживается специальным устройством — ножом 4.

Движение подачи DS при плоском шлифовании может быть возвратно-поступательным (рис. 1.4, г) на станках с прямоугольным столом либо вращательным — на станках с круглым столом (рис. 1.4, е, ж).

Шлифование, при котором движение подачи DS, осуществляется в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности, называется врезным.

Скорость главного движения резания при шлифовании достаточно высокая по сравнению с лезвийной обработкой. Обычно скорость шлифования находится в пределах 25—35 м/с. Для повышения эффективности обработки скорость резания увеличивают. Шлифование с рабочей скоростью абразивного инструмента в пределах 35—60 м/с называют скоростным шлифованием, а свыше 60 м/с — высокоскоростным шлифованием.

На заготовках после литья, ковки, штамповки, прокатки и сварки образуется слой материала, поверхность и свойства которого не соответствуют заданным требованиям и поэтому называется дефектным. Шлифование, предназначенное для удаления с заготовок дефектного слоя, называется обдирочным шлифованием.

Шлифование одной или нескольких поверхностей одной и той же заготовки или нескольких заготовок одновременно несколькими шлифовальными кругами называется многокруговым шлифованием.

В отличие от шлифования, при котором скорость главного движения резания значительно больше скорости подачи, используется также абразивная обработка, при которой инструмент и заготовка совершают вращательное, возвратно-поступательное, осциллирующее или другое сложное движение со скоростями одного и того же порядка. Такая абразивная обработка называется доводкой. Основными видами доводки являются притирка, хонингование и суперфиниширование. При притирке абразивным инструментом является притир, осуществляющий перемещение относительно заготовки абразивных зерен, находящихся в суспензии, пасте или внедрившихся (шаржированных) в рабочую поверхность притира. При хонинговании и суперфинишировании абразивный инструмент (обычно в форме брусков) закрепляют в специальных крепежных устройствах (хонах, головках) и он совершает сложное движение относительно заготовки, состоящее из простых движений: вращения и возвратнопоступательного перемещения.

Абразивная обработка, предназначенная только для уменьшения шероховатости и увеличения зеркального отражения обрабатываемой поверхности, называется абразивным полированием.

Шлифование рабочей части лезвийного режущего инструмента называется заточкой. На рис. 1.5 показано относительное расположение круга 4 и торцовой фрезы 2 на заточном станке.

Рис. 1.5. Заточка торцовой фрезы алмазным кругом: 1 — головка заточного станка, 2 — торцовая фреза, 3 — упорка, 4 — алмазный круг

Наряду с такими распространенными видами абразивной обработки, как шлифование, заточка и доводка, применяются и другие виды абразивной обработки: струйно-абразивная, жидкостно-абразивная, виброабразивная, а также специальные виды абразивной обработки с использованием электрохимического растворения металлов, электро-эрозионного разрушения металлов, вибраций с ультразвуковой частотой, магнитного поля и других физических и химических явлений.

 

 

 

Top.Mail.Ru
Top.Mail.Ru