13.5. Шлифование
Шлифование – это метод обработки материалов при помощи абразивных инструментов, режущими элементами которых являются твёрдые зёрна абразивных материалов. Шлифование часто является окончательной обработкой, которая производится после различных видов лезвийной или термической обработок.
Виды шлифования (рис. 13.17) различаются
по обрабатываемой поверхности: плоское, круглое (наружное и внутреннее), фасонное;
по способу закрепления детали: в центрах, в патроне, бесцентровое;
по месту, которым круг производит резание: торцом круга, периферией;
по направлению подачи: продольное и врезное.
Абразивные материалы бывают природного и искусственного происхождения. Абразивные природные минералы: кварц, корунд, кремень, наждак, алмаз; синтетические: электрокорунд Al2О3, зеленый и черный карбид кремния SiС, оксиды хрома Сr2О3 (в пастах), карбид бора В4С, нитрид бора ВN (эльбор), синтетический алмаз (в порошках). Наибольшее применение сейчас находят искусственные (синтетические) абразивные материалы. Они обладают высокой твердостью, теплостойкостью до 1800 ... 2000 С. Скорость резания, в зависимости от вида материала и связки, которая соединяет абразивные частицы, может изменяться в широких пределах Vрез. = 15 ... 100 м/с.
Связки бывают неорганическими (керамические, магнезиальные и силикатные) и органическими (бакелитовая и вулканитовая связки). Наиболее широко используются керамические связки, которые приготовлены из огнеупорной глины, полевого шпата, кварца, талька, мела и жидкого стекла. Большое значение при выборе кругов имеет твёрдость, которая определяется не твёрдостью абразивного материала круга, а твёрдостью связки, соединяющей абразивные частицы. Имеется семь категорий твёрдости.
Шлифование проводят в основном шлифовальными кругами, но для деталей сложной конфигурации (турбинные лопатки) используются шлифовальные ленты. В процессе шлифования круги изнашиваются и изменяют свою форму. При этом происходит затупление зёрен абразива, расположенных на режущей поверхности кругов, а также прилипание обрабатываемого материала к поверхности круга (засаливание). Для восстановления формы и режущей способности кругов их правят. Для точных работ для правки применяют алмазные карандаши (мелкие алмазы скрепленные металлическим сплавом). Грубая правка производится шарошками (звездочками из белого чугуна).
При правильно выбранной твёрдости круга в процессе шлифования происходит самозатачивание круга, когда затупившиеся абразивные частицы сами покидают поверхность резания. Чтобы обеспечить самозатачивание при резании твердых закалённых сталей, выбирают мягкие круги, т. к. происходит быстрое затупление зёрен. Для мягких материалов, чтобы предотвратить необоснованный расход абразивного материала, берут более твёрдые круги. Перед установкой шлифовального круга на станок, чтобы предотвратить разрушение круга во время работы, проводят испытание на скорости большей, чем рабочая Vисп. = 1,5 Vрез. При установке, чтобы обеспечить точность обработки, производится балансировка шпинделя с кругом. Для шлифования стали в основном применяется электрокорунд, для чугуна и твердых сплавов – карбид кремния. Наилучшими режущими свойствами в отношении стали обладает эльбор, но он дороже вышеназванных материалов.
Для заточки твердосплавного инструмента, при профильном шлифовании и правке шлифовальных кругов применяются сверхтвердые синтетические материалы: нитрид бора (эльбор), синтетические алмазы.
Основные типы шлифовальных станков показаны на рис. 13.18.
а
б
в
Рис. 13.18. Основные
типы шлифовальных станков:
а – плоскошлифовальный;
б – круглошлифовальный; в –
бесцентровошлифовальный;
а: 1 – шлифовальная
бабка, 2 – стойка, 3 – стол, 4 – станина,
5 – привод стола;
б: 1 – станина,
2 – стол, 3 – передняя бабка с коробкой
скоростей,
4 – шлифовальная
бабка, 5 – задняя бабка, 6 – привод стола;
в: 1 – станина,
2 – бабка с шлифующим кругом, 3, 5 –
механизмы правки,
4 – бабка с
ведущим кругом, 6 – нож