книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

Материал шлифуемой детали также оказывает влияние па выбор твердости кругов. При шлифовании твердых материалов абразивные зерна тупятся быстрее, сле­ довательно и смена их должна происходить быстрее, что может быть обеспечено применением более мягких кругов.

При шлифовании мягких материалов затупление абра­ зивных зерен происходит медленнее, кроме того, за счет происходящей при резании пластической деформации уве­ личивается сила резания и для исключения быстрого вырывания работоспособных зерен и преждевременного износа круга последний должен быть, как правило, твер­ дым. Исключением из этого правила является шлифование весьма вязких материалов (малоуглеродистая отожженная сталь, медь, латунь и т. д.), при обработке которых про­ исходит налипание металла на шлифовальный круг (за­ саливание) и процесс резания прекращается. В этом слу­ чае для восстановления работоспособности круга исполь­ зуют мягкую связку, а для уменьшения засаливания назначают более крупное зерно. Известно, что при одной и той же связке мелкое зерно удерживается прочнее, чем более крупное, поэтому с уменьшением величины зерна связку принимают более мягкой.

Форма и размеры обрабатываемой детали также ока­ зывают влияние на самозатачиваемость шлифовального круга; так, при шлифовании детали с прерывистыми по­ верхностями происходит более интенсивное вырывание затупившихся зерен и твердость круга при всех прочих равных условиях может быть повышена.

С увеличением скорости шлифовального круга (ско­ рости резания) при одной и той же глубине резания и по­ даче, сила резания, приходящаяся на зерно, уменьшается, следовательно, сопротивление связки вырыванию зату­ пившихся зерен должно быть меньше. Отсюда можно сделать вывод, что с увеличением скорости шлифовального круга твердость его должна уменьшаться. Наоборот, с уменьшением скорости шлифовального круга давление на зерно увеличивается и вырывание затупившихся зерен происходит более интенсивно, следовательно, для удержатия зерен круг должен быть более твердым. На практике такое явление наблюдается при работе изношенным шли­ фовальным кругом, при этом скорость вращения круга уменьшается пропорционально уменьшению его диаметра и круг как бы становится мягче.

130

Для правильного выбора твердости шлифовального круга, обеспечивающего качество и производительность выполняемой работы, можно воспользоваться следующими примерными рекомендациями:

лов (латунь, медь и т. д.) необходимо применять мягкие круги;

д) с увеличением скорости шлифовального круга твердость его должна быть принята меньше:

е) при шлифовании крупнозернистыми кругами твер­ дость их должна быть больше;

ж) при возникновении прижогов на поверхности де­ тали необходимо применять более мягкие круги.

Связка, удерживающая зерна в абразивном инстру­ менте, участвует в работе за счет трения и, следовательно, оказывает влияние на качество шлифуемой поверхности. Шлифовальный инструмент изготовляют с применением трех основных видов связки: керамической, бакелитовой и вулканитовой.

Наибольшее распространение получила керамическая связка, связывающими материалами которой являются огнеупорная глина, полевой шпат, каолин и др. Круги с керамической связкой (К) обладают высокой водоупор­ ностью и химической стойкостью, позволяющей применять охлаждение при шлифовании без ухудшения прочности круга. Наличие достаточной пористости позволяет умень­ шить засаливание кругов и получить высокую произво­ дительность, в особенности при выполнении тяжелых работ.

Недостатком керамической связки является меньшая прочность по сравнению с органическими связками, в осо­ бенности при работе на излом. Повышенная хрупкость ограничивает применение керамической связки для из­ готовления шлифовальных кругов типа дисков.

Шлифовальные круги, изготовляемые с бакелитовой (органической) связкой (Б), обладают большей прочностью по сравнению с кругами на керамической связке — в осо­ бенности на сжатие и изгиб. Большая упругость позволяет

131

применять круги с бакелитовой связкой в виде дисков и производить шлифование узких пазов, канавок и т. п. Более высокая прочность кругов на бакелитовой связке позволяет использовать их для работ с большими скоро­ стями резания. Бакелитовая связка более эластична, чем керамическая, и в какой-то степени оказывает полирую­ щее действие на обрабатываемую поверхность детали и поэтому обеспечивает более высокий класс чистоты обра­ батываемой поверхности.

Шлифовальные круги на вулканитовой связке (В), представляющей собой смесь вулканизированного кау­ чука и серы, обладает наибольшей эластичностью и проч­ ностью. Круги на вулканитовой связке применяют при шлифовании очень тонких пазов (0,3—0,5 мм), отрезных работах и благодаря плотному строению используют в качестве ведущих кругов при бесцентровом шлифовании, обеспечивая наименьшие потери на проскальзывание.

Структура абразивного инструмента определяется соот­ ношением объемов: абразивных зерен, связывающего материала и пор. Установлено 12 номеров, определяющих указанное соотношение, причем с увеличением номера структуры увеличивается расстояние между абразивными зернами. Структуры с № 1 по 4 называют закрытыми (или плотными), N° 5—8 — средними (наиболее распро­ страненные) и № 9 —12— открытыми.

В зависимости от вида шлифования и применяемого оборудования принимают различные шлифовальные круги, форму и размеры которых выбирают в соответствии с ГОСТ 2424—67.

Правка шлифовальных кругов. В процессе шлифования, как указывалось ранее, происходит затупление зерен абразива, а также «засаливание» шлифовального круга, т. е. налипание частиц обрабатываемого металла на рабочую поверхность круга. Шлифование кругом, поте­ рявшим способность резать, приводит к увеличению уси­ лий резания, увеличению давления-на обрабатываемую деталь и ее нагреву. Момент затупления круга характе­ ризуется снижением класса чистоты поверхности, прижогами, огранкой и понижением производительности.

Правильный подбор характеристики круга и режимов резания позволяет поддерживать продолжительное время шлифовальный круг в рабочем состоянии, но, очевидно, обеспечить во всех случаях полную его самозатачивае­ мость практически невозможно. Так, например, при обди­

132

рочном шлифовании плоскостей торцом сегментов, про­ исходит полное самозатачивание, а при получистовом и чистовом шлифовании периферией круга происходит только частичное самозатачивание. Кроме затупления, в процессе шлифования происходит износ круга и соответ­ ственно изменение его геометрической формы. Особенно быстро нарушается форма круга при врезном шлифова­ нии, шлифовании буртов деталей торцом круга, шлифова­ нии профилированным кругом и т. д.

Для восстановления работоспособности круга и исправ­ ления его геометрической формы необходимо периодически производить правку, т. е. удалять затупившиеся зерна и срезать слой абразива, необходимого для получения правильной формы круга.

В зависимости от требуемой точности и шероховатости поверхности, а также от формы обрабатываемой детали и вида шлифования применяют правку алмазами, шарош­ ками и твердосплавными дисками. Правка алмазами яв­ ляется наиболее качественной, но из-за дефицитности ал­ мазов применяется только для работ высокой точности, фасонного профилирования шлифовальных кругов или в тех случаях, когда иные способы правки невозможны. При правке шлифовального круга алмазом, имеющим большую твердость, чем абразивные зерна, происходит частичное вырывание затупившихся зерен и в большей степени их разрезание. Таким образом, на поверхности круга после правки частично имеются зерна, более мелкие, чем до правки, что и позволяет обеспечить высокий класс чистоты шлифуемой поверхности.

Правка осуществляется алмазами, зачеканенными в оправки, или алмазными карандашами. Алмазные каран­ даши представляют собой оправу, в которую с помощью специального сплава (медь, вольфрам, алюминий) залита алмазная крошка (мелкие алмазы массой примерно от

0,02 до 0,5 карата).

Правку алмазным инструментом рекомендуется про­ изводить при глубине слоя, снимаемого за один двойной ход, от 0,01 до 0,03 мм, продольной подаче от 0,2 до 0,4 м/мин. В конце правки для выхаживания следует произвести один—два прохода без поперечной подачи.

Безалмазная правка основана на обкатывании шли­ фовального круга различными инструментами в виде роликов. При этом правящий ролик прижимается к шли­ фовальному кругу под небольшим усилием и при обкаты­

133

вании вырывает и частично дробит зерна на поверхности круга. В качестве правящего инструмента применяют: а) шарошки, представляющие собой стальные закаленные диски, наборы (6—10 шт.) «звездочек» или гофрированных дисков; б) твердосплавные диски — цельные или из твер­ досплавной крошки, армированной в латунный диск.

В отличие от правки алмазами при правке шарошками зерна на поверхности шлифовального круга не изменяют своей величины, кроме того, нельзя гарантировать полу­ чение правильной геометрической формы круга. Поэтому правку шарошками применяют для предварительного шлифования или для выполнения работ невысокой точ­ ности и 7—8-го класса чистоты поверхности.

Балансировка шлифовальных кругов. Шлифовальные круги работают с большой окружной скоростью, и даже незначительная неуравновешенность круга и крепежных фланцев вызывает вибрацию частей станка. Вибрация является одной из основных причин возникновения по­ грешности формы, т. е. огранки, дробления и т. д., а также приводит к преждевременному износу подшипников и дру­ гих частей станка, что, в свою очередь, оказывает влияние на качество и точность обработки. Кроме того, возникаю­ щие напряжения могут превысить прочность круга и вызвать его разрыв.

Основными причинами возникновения неуравновешен­ ности шлифовального круга могут быть неоднородность и различная плотность материала круга, отклонения от правильной геометрической формы, эксцентричная уста­ новка круга на оправке.

Эксцентричная установка круга объясняется тем, что для безопасности работы между отверстием круга и оправ­ кой всегда должен быть зазор. При плотной посадке круга на оправку, нагрев последней во время работы и увели­ чение ее размера вызовет разрыв круга.

Для устранения неуравновешенности применяют ста­ тическую или динамическую балансировку. Статическая балансировка заключается в выявлении с помощью при­ способлений положения центра тяжести и уравновешива­ ния круга путем перемещения грузов по кольцевой вы­ точке в крепежном фланце.

При выполнении шлифовальных работ рекомендуется производить двойную балансировку круга, а при повы­ шенных требованиях к качеству шлифования двойная балансировка является обязательной.

134

Двойную балансировку производят в следующем по­ рядке:

1) балансируют круг, установленный на переходных фланцах или на оправке с помощью сухарей, выявляют неуравновешенность на приспособлении;

2)правят шлифовальный круг, установленный вместе

сфланцами на шпиндель станка;

3)производят вторую балансировку круга на приспо­ соблении, для этого шлифовальный круг в сборе с флан­ цами снимают со станка, надевают на оправку и баланси­ руют на приспособлении (необходимость второй баланси­

ровки вызвана тем, что при правке шлифовального круга на станке с целью получения правильной геометри­ ческой формы срезается разный по толщине слой абра­ зива, и, следовательно, уравновешенность может быть нарушена);

4) производят вторую правку круга на станке, вызван­ ную тем, что после второй балансировки установить круг в то же самое положение, которое было до балансировки, невозможно, и возникает биение круга.

При шлифовании плоскостей с.применением абразив­ ных сегментов, балансировка последних затруднена, и хотя сегменты применяются для обдирочной и получистовой обработки, тем не менее балансировка их для нормальной работы необходима. На практике баланси­ ровку производят за счет подбора каждой пары сегментом одинаковой массы и установки каждого из них на диа­ метрально противоположных сторонах сегментной го­ ловки.

Динамическая балансировка более прогрессивна, так как позволяет производить балансировку непосредственно на станке, как при установке нового круга, так и в тече­ ние всего времени его работы. Балансировку можно осуществлять с применением либо виброскопов, выявляю­ щих вибрацию и перемещения сухарей в кольцевой ка­ навке крепежного фланца, либо устройств, встроенных непосредственно в станок.

Виды шлифования поверхностей. В зависимости от формы обрабатываемой поверхности все шлифовальные работы можно разделить на две основные группы:

1) круглое шлифование; 2) плоское шлифование. Круглое шлифование по виду обрабатываемой поверх­

ности и способу базирования детали подразделяют на наружное, внутренние и бесцентровое шлифование.

135

К р у г л о е н а р у ж н о е ш л и ф о в а н и е при­ меняют для обработки цилиндрических, конических и фасонных поверхностей деталей и производят на простых, универсальных или специальных станках.

Установку деталей для обработки производят так же, как и на токарных станках, т. е. в центрах, различных патронах, цангах или на оправках. Наибольшая точность шлифования достигается при установке детали в центрах, причем для повышения точности передний центр на кру­ глошлифовальных станках неподвижен. Применение не­ подвижного переднего центра исключает влияние биения шпинделя и обеспечивает правильную геометрическую форму детали. Задний центр устанавливают в пиноли задней бабки и с помощью пружины с постоянным давле­ нием прижимают к центровому отверстию детали. Такое устройство уменьшает вибрацию детали и компенсирует удлинение детали за счет нагрева. Вращение детали при шлифовании осуществляется с помощью различных по­ водковых устройств.

При шлифовании в центрах точность обработки детали во многом зависит от качества центровых отверстий, по­ этому центровые отверстия перед шлифованием должны быть прошлифованы или хотя бы зачищены, а для деталей особо высокой точности доведены.

Шлифование наружной цилиндрической поверхности деталей, имеющих точно обработанное отверстие, можно производить:

а) с установкой в самоцентрирующем патроне, при этом концентричность диаметров обеспечивается вывер­ кой положения деталей по внутреннему диаметру или шли­ фованием кулачков патрона на размер диаметра отвер­ стия;

б) с установкой на оправке. Оправку вместе с деталью, как правило, устанавливают в центры станка. Центровые отверстия оправок должны быть выполнены точно, так’как погрешность базирования оправки в центрах передается на изделие.

Оправки, применяемые для шлифования, могут быть цельными с базированием деталей по конусу, цельными с базированием по цилиндрической поверхности и раз­ жимными.

Оправки с установкой отверстия детали на коничес­ кую поверхность Применяют для обработки с высокими требованиями к концентричности диаметров детали.

136

Оправки с установкой отверстия детали на цилиндричес­ кую поверхность применяют для изготовления деталей со сравнительно невысокими требованиями к концентрич­ ности, так как величина последней зависит от разности между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером оправки. Разжимные оправки применяют для обработки деталей с грубыми допусками на отверстие и высокими требованиями к кон­ центричности.

При шлифовании наружных цилиндрических поверх­ ностей различают три способа: глубинный способ, шлифо-

вание с продольной подачей и шлифование с поперечной подачей.

Гдубинный способ шлифования (рис. 55) или, иначе,

так называемое шлифование установленным кругом заключается в том, что весь припуск снимается за один проход с незначительной величиной продольной подачи. Шлифовальный круг, имеющий фаску под углом 3—5° или ступенчатую форму (иногда собирают два круга) устанавливают на полную глубину резания, равную при­ пуску, при этом основная нагрузка приходится на скос или первый круг, а остальная часть круга или второй круг только зачищают шлифуемую поверхность.

Ввиду больших усилий, возникающих при шлифова­ нии с большой глубиной, способ применяют только для предварительного шлифования деталей, обладающих большой жесткостью.

Шлифование с продольной подачей заключается в том,

что шлифуемая деталь (рис. 56), вращаясь, совершает продольные перемещения (продольную подачу sB) попеременно в обе стороны, а поперечную подачу (st), равную глубине резания, совершает шлифовальный круг

137

по окончании каждого хода или каждого двойного хода. Шлифование с продольной подачей является наиболее распространенным способом шлифования цилиндриче­ ских и конических деталей типа валов, обеспечивающим в нормальных производственных условиях точность 2— 3-го классов и шероховатость поверхности 7—9-го клас­ сов чистоты. В некоторых случаях при шлифовании же­ стких деталей на малоизношенных станках шлифоваль­ ными кругами со специально подобранной характери­ стикой и тщательно сбалансированными, можно достичь 1-го класса точности и на закаленных деталях 10—12-го классов чистоты поверхности.

а — ц и л и н д р и ч е с к и х п о в е р х н о с т е й ; б — ф а с о н н ы х

Шлифование с поперечной подачей, иначе называемое врезным шлифованием (рис. 57), применяют для обра­ ботки поверхностей деталей, ширина которых меньше ширины круга. При таком способе шлифование произ­ водят только с поперечной подачей шлифовального круга на заданную глубину резания (s, в мм/об). Шлифование врезанием является высокопроизводительным способом, но вследствие быстрого износа круга и изменения его геометрической формы трудно без частой правки обеспе­ чить высокий класс чистоты и правильную геометриче­ скую форму обрабатываемой детали.

Врезное шлифование широко применяют для шлифо­ вания фасонных поверхностей деталей профилирован­ ным шлифовальным кругом.

Ш л и ф о в а н и е н а р у ж н ы х к о н и ч е с к и х п о в е р х н о с т е й деталей на круглошлифовальных станках можно производить: а) шлифовальным кругом, запрофилированным под соответствующий угол; б) путем поворота стола станка; в) поворотом передней бабки.

Наиболее распространенным и удобным способом шли­ фования конических поверхностей является установка

138

оси детали под требуемым углом. Для этого стол станка вместе с деталью, установленной в центры, повертывают на угол а (рис. 58, а). Угол поворота стола отсчитывают по шкале, наибольшая величина угла поворота стола допускается 6—7°, что позволяет шлифовать конусы с углом 2а, равным 14°. При этом образующую конуса детали устанавливают параллельно продольному пере­ мещению стола (движению продольной подачи), а попе­ речную подачу производят перемещением бабки шлифо­ вального круга.

Шлифование конических деталей с углом при вершине конуса 2а > 14° выполняют иа универсальных кругло-

Рис. 58. Схемы шлифования конических поверхностей

шлифовальных станках; переднюю бабку которых можно устанавливать на требуемый угол (рис. 58, б). Способ применим только для шлифования конусов небольшой длины, так как установка детали производится только

ских и конических отверстий производят на внутришлифовальных или универсальных круглошлифовальных станках, имеющих приспособления для внутреннего шли­ фования. Отверстия шлифуют на внутришлифовальных станках либо при неподвижной, либо при вращающейся детали. В неподвижной детали отверстия 'шлифуют при планетарном вращении шлифовального шпинделя. Такое шлифование применяют для обработки крупных деталей в крупносерийном и массовом производстве.

Отверстия в измерительных инструментах и деталях приборов шлифуют исключительно на станках с вращаю­ щейся деталью.

Шлифуемые детали устанавливают и закрепляют в раз­ личного вида патронах, планшайбах или специальных приспособлениях. Приемы установки и выверки поло­ жения детали аналогичны приемам, применяемым при наружном шлифовании.

139