Глава XIV

ШЛИФОВАНИЕ И ОТДЕЛОЧНЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ

§ 1. Шлифование

Шлифование — это процесс обработки металлов и неметалли­ческих материалов абразивным инструментом, режущими элемен­тами которого являются зерна абразивных материалов, связанных друг с другом связующим веществом. Шлифование обеспечивает высокую точность (до 5-го квалитета точности при обработке тел вращения) и шероховатость поверхности Ra =1,25-0,02 мкм.

При обработке наружных и внутренних поверхностей разли­чают предварительное, чистовое и тонкое шлифование.

Основными видами шлифования являются: наружное круглое, бесцентровое наружное шлифование, внутреннее и плоское шли­фование.

Наружное круглое шлифование в центрах применяется для обработки цилиндрических поверхностей. Основными методами наружного круглого шлифования являются шлифование с про­дольной подачей и шлифование с поперечной подачей.

1. Шлифование с продольной подачей(рис. 284, а). В этом случае шлифовальный круг имеет два движе­ния: вращательное вокруг оси (скорость резания v_K) и поступатель­ное в направлении, перпендикулярном к оси обрабатываемой де­тали (поперечная подача s_t). Заготовка получает тоже два движе­ния: вращательное вокруг оси со скоростью v₃ и поступательное вдоль оси (продольная подача s_np).

Поперечная подача s_t шлифовального круга осуществляется после возвращения заготовки в исходное положение.

2. Шлифование с поперечной подачей или методом врезания (рис. 284, б). Шлифовальный круг и обрабаты­ваемая заготовка имеют вращательное движение. Поперечная подача s_t осуществляется шлифовальным кругом в поперечном направлении перпендикулярно к оси заготовки. Шлифовальный круг перекрывает всю длину обрабатываемой поверхности заго­товки.

Шлифовальный круг вращается с окружной скоростью v_K = = 25-J-30 м1сек. Заготовка, установленная в центрах передней и задней бабок или на оправке, вращается с окружной скоростью v₃ = 5-г-ЮО м/мин (обычно v₃ «= 20—40 м/мин) в направлении, .противоположном направлению вращения шлифовального круга.

Наружное круглое шлифование с продольной подачей приме­няется для шлифования заготовок значительной длины со снятием припуска 0,15—1,15 мм. Величина продольной подачи s_np на один оборот изделия обычно берется в пределах от 0,2 до 0,9 от ширины шлифовального круга. Глубина резания t или поперечная по­дача s_t измеряется в направлении, перпендикулярном к обраба­тываемой поверхности, и представляет собой слой металла, сни­маемый шлифовальным кругом за один продольный ход. При чер­новом шлифовании поперечная подача на один ход стола s_t = 0,01-0,025 мм, а при чистовом s_t = 0,001 -0,015 мм. Наряду

Рис. 284. Схемы наружного круглого шлифования

с обычным круглым шлифованием применяют глубинное шлифова­ние. При этом методе (круг правится на конус с углом скоса φ = 2°) весь припуск снимается за один или два прохода при увели­ченной глубине резания (t = s_t = 0,1-0,4 мм) и уменьшенной продольной подаче (s_np = l-6 мм/об). Окружная скорость заго­товки выбирается в пределах v₃ = 40-55 м/мин. В ряде случаев применяют скоростное шлифование со скоростью шлифовального круга 50 м/сек и выше.

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 технологической системе станок—приспособление— инструмент—деталь.

Шлифование с поперечной подачей заготовки осуществляется с радиальной подачей круга s_t= 0,0025-0,02 мм/об на один оборот заготовки. Этот метод шлифования применяют при неболь­шой длине шлифуемой поверхности и производят обычно на врез­ных круглошлифовальных станках, которые имеют одну или не­сколько шлифовальных бабок и на шпинделях которых закреп­ляются один или несколько шлифовальных кругов. При обработке уступов, буртов и шеек на жестких деталях) небольшой длины при­меняют шлифование с поперечной подачей, с креплением детали в патроне.

Шлифование наружных конических поверхностей на универ­сальных шлифовальных станках осуществляется:

а) при обработке деталей с малым углом конуса (до ±6°) путем установки детали в центрах и поворота стола станка на угол так, чтобы образующая конической поверхности была параллельна первоначальному положению оси центров станка;

б) при обработке коротких конусов с большим углом при вер­шине путем закрепления детали в патроне передней бабки и пово­рота передней бабки на угол, равный углу между осью и образующей конуса. На универсальных круглошлифовальных станках, кроме рабочего стола, вокруг вертикальной оси может поворачи­ваться шлифовальная и передняя бабки. Некоторые модели уни­версальных круглошлифовальных станков снабжаются приспо­соблениями для внутреннего шлифования.

Бесцентровое наружное шлифование является более произ­водительным методом обработки, чем круглое наружное шлифова­ние в центрах или патроне. Процесс бесцентрового шлифования легче автоматизировать и осуществлять непрерывным потоком.

Жесткость технологической системы при бесцентровом шлифо­вании в 1,5—2 раза выше, чем при круглом шлифовании. Это позволяет в 1,5—2 раза повысить режимы резания и вести обра­ботку жестких валиков большой длины.

Однако при шлифовании в центрах цилиндрические поверх­ности имеют меньшие погрешности формы в поперечном и продоль­ном сечениях, большую соосность ступеней обработанных валиков.

Бесцентровое шлифование может осуществляться сквозной подачей (на проход), с продольной подачей до упора и поперечной: подачей (врезанием).

Схема сквозного бесцентрового шлифования гладких цилиндри­ческих поверхностей показана на рис. 285. Шлифуемое изделие / находится между двумя кругами — рабочим 2 и ведущим 3 и под­держивается опорным ножом 4, направляющими призмой и ро­ликами 5. Круги вращаются в одну сторону: окружная скорость ведущего круга v_{в к} = 10-90 м/мин, а рабочего, осуществля­ющего процесс резания, v_к = 30-35 м/сек.

Ось ведущего круга наклонена к оси рабочего шлифовального круга под углом а = 1—6° при черновом шлифовании и 0,5—1,5° при чистовом, что позволяет получить продольную подачу s_np, при шлифовании заготовок значительной длины. Продольную подачу и скорость вращения заготовки определяют по формулам

$пр =βVв. к Sin α м/мин V₃ = V_e, _к cos α м/мин,

где β — коэффициент проскальзывания, обычно β= 0,8 — 0,9

Ведущий круг касается шлифуемой детали по всей ширине круга, а не в одной точке. Ведущему кругу 3 правкой алмазом придают форму однополостного гиперболоида вращения, что-обеспечивает контакт круга с деталью по линии.

Чистовые проходы осуществляют мелкозернистыми шлифоваль­ными кругами, обладающими высокой красностойкостью, т. е. значительной стойкостью круга.

При шлифовании с поперечной подачей цилиндрических вали­ков с буртами (рис. 286, в) постоянный поджим детали к упору обеспечивается наклоном ведущего круга 2 на 0,5—1°.

При одновременном шлифовании нескольких шеек валика с поперечной подачей ведущий круг 2 .делают ступенчатым (рис. 286, г), если длина шеек примерно одинаковая, или прямым (рис. 286, д), если большая по диаметру шейка значительно длин­нее меньшей.

Рис. 287. Погрешности формы цилиндрических деталей при бесцентровом шлифовании:

/ — шлифовальный круг; 2— деталь; 3— ведущий круг; 4 — направляющая призма

Шлифование конических и сферических поверхностей (рис. 286, е и ж) с поперечной подачей осуществляется профильным кругом, заправленным соответственно по прямой или дуге окруж­ности радиуса сферы.

Опорный нож 5 при шлифовании конуса имеет наклон, равный половине угла конусности детали. Ось ведущего круга 2 наклонена на 0,5—1° для создания усилия прижима детали к упору. При шлифовании сферы опорный нож 5 имеет сферическую часть и устанавливается по оси 1 радиусной выточки шлифовального круга 1. При настройке бесцентрового шлифовального станка на­правляющие призмы или линейки 3 должны быть установлены параллельно образующей режущей поверхности шлифовального круга 1. Отклонение направляющих линеек в горизонтальной плоскости в сторону шлифовального или ведущего круга приводит к возникновению после обработки погрешности формы в про­дольном направлении — бочкообразности (рис. 287, а) или седлообразности (рис. 287, б).

Обрабатываемая деталь по высоте h устанавливается на 0,3— 0,4 диаметра детали выше центровой линии кругов, но не более 14 мм. Тонкие, длинные и недостаточно прямолинейные прутки целесообразно располагать на ту же величину ниже линии центров кругов. Отклонения от рекомендованной величины h в большую или меньшую сторону приводят к возникновению вибраций при шлифовании и увеличению погрешности формы в поперечном на­правлении — огранке.

Внутреннее шлифование осуществляется шлифовальными кру­гами, диаметр которых меньше диаметра заготовки (рис. 288). Внутреннее шлифование осуществляют двумя методами: 1) шли­фование отверстия во вращающейся детали (рис. 288, а) и 2) шли­фование отверстия в неподвижной детали—планетарное шлифо­вание (рис. 288, б).

Первый способ применяют в основном при обработке отверстий в деталях относительно небольших размеров; имеющих форму тел вращения.