Исправленная и дополненная обработка наружных поверхностей2 (ТКМ в электронном виде), страница 6

Работу каждого отдельно взятого абразивного зерна можно сравнить с работой резца, имеющего отрицательный передний угол. Резание начинается в точке S. Зерно снимает стружку в виде заштрихованного участка, так как при шлифовании деталь вращается, то режущее зерно выходит из контакта с ней не в точке N, как это было бы, если бы деталь не вращалась, а в точке К. Ширина стружки меньше расстояния между двумя соседними зернами, расположенными вдоль оси детали. Поэтому два соседних зерна снимают на участке Н слои 1 и 2 (рис.58). Поверхность детали между сечениями 1 и 2 остается несрезанной и удаляется другими зернами.

Снимаемая стружка в большей части своей похожа на стружку, снимаемую другими инструментами. Часть стружки отлетает от шлифуемой детали, а некоторая ее часть попадает в поры шлифовального круга и вымывается из них охлаждающей жидкостью. Небольшая часть ее сгорает.

Разрушение зерен круга. По мере притупления шлифовальные зерна врезаются в металл все с большим и большим усилием. В этот момент, когда усилие по величине превзойдет прочность зерна или удерживающей его связки, зерно разрушится или полностью выкрошится.

Термический эффект. При шлифовании выделяется больше теплоты, чем при резании другими инструментами. Окружные скорости круга при шлифовании значительно превышают скорости резания обычными резцами. Абразивные зёрна имеют отрицательные передние углы, что затрудняет врезание их в металл. Низкая теплопроводность шлифовального круга способствует почти полному переходу теплоты в деталь. Мгновенная температура на поверхности детали в зоне резания достигает 1000°С и больше. Это приводит к изменению структуры и физических свойств металла.

Нарушение поверхностных слоев материала вызывается термическим эффектом. Он проявляется в виде шлифовочного прижога и шлифовочных трещин. Под шлифовочным прижогом понимают местное изменение структуры поверхностного слоя шлифуемой детали в сторону ухудшения ее качества - твердости и износостойкости поверхностного слоя. Шлифовочные прочности обознаются по наличию на поверхности детали цветов побежалости. Причины появления прижогов: завышенный режим шлифования; неудачный выбор круга; недостаточное охлаждение; затупление шлифовального круга.

Шлифовочные прижоги часто сопровождаются шлифовочными трещинами, особенно при шлифовании закалённых сталей. Такие трещины расположены чаще всего перпендикулярно направлению шлифования и бывают видны на поверхности детали в виде сетки.

Круглое шлифование

Это шлифование являете основным методом чистовой обработки наружных цилиндрических поверхностей.

Применяют следующие виды шлифования: обдирочное, точное, которое может быть предварительным и чистовым; и тонкое. Наиболее распространенным является точное шлифование, обеспечивающее точность обработки до шестого квалитета а шероховатость поверхности -6,3, 3,2 мкм.

Оборудование и приспособления. Шлифование производят на круглошлифовальных станках, причем обрабатываемая деталь может быть установлена в центрах, цанге, патроне или в специальном приспособлении.

Круглошлифовальный станок (рис.59) имеет следующие узлы и детали: станина 1, которая служит основанием для всех узлов станка; рабочий стол 6, который перемещается по станине, обеспечивая продольную подачу заготовки; передняя бабка 2, которая расположена на столе станка и предназначена для установки детали и передачи ей вращения; задняя бабка 5, служащая для поддержания правого конца заготовки при шлифовании в центрах; шлифовальная бабка 4; несущая на шпинделе шлифовальный круг 6, получающий вращение от электродвигателя; панель управления 7, где собраны механизмы управления станком.

Круглошлифовальные станки разделяются на универсальные, неуниверсальные, врезные и специальные. Универсальные станки отличаются от неуниверсальных тем, что они имеют поворотные бабки детали или круга, позволяющие вести обработку конических поверхностей с большим углом конусности. Некоторые модели станков имеют дополнительные бабки для шлифования отверстий.

На неуниверсальных станках (рис.62,в) можно шлифовать цилиндрические поверхности и пологие конуса с углом наклона образующей к оси не больше 7° путем поворота стола.

У врезных станков отсутствует продольная подача стола, а шлифование ведется только с поперечной подачей.

Круглое шлифование цилиндрических поверхностей может быть выполнено по одной из четырёх схем (рис.60).

Продольное шлифование показано на рис.60,а. Это наиболее распространенный и удобный способ шлифования заготовок значительной длины. В зависимости от конструкции станка обрабатываемая деталь 2 или круг 1 получает поступательно - возвратное движение - продольную подачу S_пp вдоль своей оси, при этом после каждого продольного хода осуществляется поперечная подача шлифовального круга S_t. При предварительном шлифовании S_пp составляет 0,5-0,8 высоты круга Н на один оборот детали, при окончательном - 0,2-0,5 высоты круга. Глубина резания t = 0,005-0,02 мм на каждый проход. Скорость вращения круга = 30-40 м/с, а скорость вращения детали =15-60 м/мин.рис см Гоца стр 345

Для получения требуемой формы и качества поверхности осуществляют "выхаживание" - шлифование с дополнительными проходами без поперечной подачи до прекращения появления искр. Образование искр при выхаживании объясняется снятием упругих деформаций в системе СПИД.

Глубинное шлифование (рис.60,б) осуществляется при обработке относительно коротких участков на жестких деталях. При глубинном шлифовании весь или почти весь припуск снимают за один проход с малой продольной подачей (S_пp=2~10 мм/об детали). По окончании прохода круг возвращается в исходное положение. Заправку круга производят на конус длиной 8-12 мм или ступенчатую.

Врезное шлифование (с поперечной подачей) (рис.60,г) осуществляется широким кругом сразу по всей длине обрабатываемой поверхности. Работа производится только с поперечной подачей, которая непрерывно или периодически (на один оборот детали) осуществляется шлифовальным кругом автоматически или вручную и составляет 0,02-0,010 мм/об детали. Скорости вращения круга и заготовки такие же как и при продольном шлифовании.

Врезное шлифование широко используется в крупносерийном и массовом производстве при обработке уступов, буртов и шеек на жестких деталях небольшой длины. Может осуществляться одновременное шлифование нескольких поверхностей одним широким специально заправленным кругом (рис.60,д).

Во многих случаях необходимо обеспечить на деталях правильное взаимное расположение цилиндрических и плоских (торцовых) поверхностей. Для этого шлифовальный круг заправляют так, как показано на рис.60,е, и поворачивают на определенный угол. Шлифуют коническими участками круга. Цилиндрическую поверхность обрабатывают по схеме, аналогичной схеме, показанной на рис. 60,а с периодической подачей S_t на глубину резания. Обработка торцовой поверхности детали заканчивается чаще всего вручную при плавном подводе заготовки к кругу.

Бесцентровое наружное шлифование. При бесцентровом шлифовании деталь 6 не закрепляется как на круглошлифовальных станках, а свободно (без закрепления) помещается между двумя шлифовальными кругами (рис.61,а), из которых круг 5 -большего диаметра - является шлифующим, а круг 1 - меньшего диаметра - ведущим кругом, который вращает деталь и сообщает ей продольную подачу. Круги вращаются в одну сторону: окружная скорость ведущего круга = 10-90 м/мин, а рабочего - = 30-45 м/с. Ось ведущего круга наклонена к оси рабочего круга под углом = 1-6°, что и позволяет получить продольную подачу заготовки. Ведущий круг касается шлифуемой детали по всей ширине круга потому, что ему правкой алмазом придают форму однополостного гиперболоида вращения.

Рисунок 12.2. Схемы бесцентрового шлифования:

а, б – с продольной подачей заготовки; в, г – модель гиперболоида и ведущего круга; д – с поперечной подачей круга; 1 – ролики; 2 – рабочий круг; 3 – заготовка; 4 – призма; 5 – ведущий круг; 6 – опорный нож; 7, 8 – диски; КМ – гибкие нити; АВ – линия контакта ведущего круга и заготовки; α – угол наклона оси ведущего круга

Обрабатываемая деталь поддерживается опорой 2 со скосом. Благодаря скосу, направленному в сторону ведущего круга, деталь прижимается к этому кругу. Опора устанавливается так, чтобы центровая ось детали находилась выше линии центров круга.

Чтобы представить эту поверхность, рассмотрим модель, состоящую из двух дисков, между которыми натянуты нити (рис.61,б). Любая нить КМ будет прямой линией, параллельной оси. Повернем диски в направлении стрелок (рис.61,в). Прямая КМ и все остальные нити займут новое положение. Образовавшаяся поверхность будет линейчатой поверхностью, но в диаметральном сечении будет кривая, называемая гиперболой. Такая поверхность называется гиперболоидом вращения. На рис.61 ,г показана часть ведущего круга, имеющего поверхность гиперболоида, контакт которого с заготовкой будет по прямой линии А8.

Скорость продольной подачи определяется величиной угла между осями кругов и скоростью вращения ведущего круга. Из рис.61,г и д видно, что скорость вращения заготовки , где - окружная скорость вращения ведущего круга; - угол поворота ведущего круга.

Скорость продольной подачи заготовки м/мин.

На бесцентрово-шлифовальных станках можно шлифовать детали, имеющие форму тела вращения с цилиндрическими коническими и фасонными поверхностями.

Бесцентровое шлифование может производиться двумя способами.

Шлифование с продольной подачей на проход применяют для шлифования деталей без буртиков; шлифуемая деталь поступает с одной стороны станка, а выходит- с другой.