А б

Рис. 288. Схемы внутреннего шлифования

Второй способ применяют при обработке деталей, которые неудобно закреплять в патроне станка. В этом случае шлифоваль­ный круг совершает три движения: вращательное движение вокруг своей оси v_K, круговое (планетарное) движение вокруг оси отвер­стия заготовки и возвратно-поступательное движение (продоль­ное) s_np. Скорость вращения вокруг оси отверстия заготовки представляет собой как бы скорость вращения заготовки v₃. Поперечная подача при внутреннем шлифовании осуществляется движением стола станка.

Поперечную подачу s_t (глубину шлифования) назначают на один двойной ход: при черновом шлифовании s_t = t = 0,005-0,03 мм/дв. ход, а при чистовом s_t = t = 0,002-0,01 мм1дв. ход. Продольную подачу s_np задают обычно в долях ширины круга s_np = (0,25-0,8) В. Диаметр шлифовального круга D_K выбирают в зависимости от диаметра шлифуемого отверстия D_K » (0,75 -0,95) D₃. Шлифование внутренних цилиндрических и конических поверхностей может осуществляться на универсальных кругло-шлифовальных станках при помощи специальных головок, уста­навливаемых на корпусе шлифовальной бабки. Шпиндель такой головки получает вращение с большим числом оборотов (до 80 000 об1мин и более). Шлифуемая деталь крепится в шпинделе передней бабки и получает движение продольной подачи вместе со столом станка. Более высокая точность и производительность шлифования отверстий достигается на внутришлифовальных станках.

\

С овременные внутришлифовальные станки обеспечивают точ­ность обработки по округлости отверстия до 0,3—0,4 мкм и шеро­ховатость поверхности до Ra = 0,16-0,1 мкм. Обычно на внутришлифовальных станках шлифуют отверстия, длина которых не превышает трех диаметров. При шлифовании отверстий с отно­шением длины к диаметру более 3—6 необходимо подбирать соот­ветствующие режимы обработки отверстия. Шлифование отверстий можно производить как методом врезания, так и методом продоль­ной подачи шлифовального круга. Шлифовальный круг и заготовка обычно вращаются в разные сто­роны.

Рис. 289. Шлифование отверстий мето­дом врезания с поперечной

подачей

Рис. 290. Шлифование кониче­ских отверстий

отверстий

Шлифование отверстий методом врезания с поперечной подачей шлифовального круга s_t применяют в двух случаях:

1. Для обработки фасонных поверхностей, когда невозможно осуществить продольное перемещение круга или детали и про­филь шлифовального круга копируется на поверхности отверстия (рис. 289, а).

2. Для обработки отверстий, имеющих прямолинейные обра­зующие, когда возможно осуществить небольшие колебательные (осциллирующие) продольные перемещения круга или детали (рис. 289, б). Осциллирующие движения шлифовальной бабки или стола обеспечивают равномерный износ шлифовального круга по всей его ширине.

Основным методом работы на внутришлифовальных станках является метод продольной подачи s_np шлифовального круга или детали (рис. 288, а).

Шлифовальный круг не должен выходить из изделия на вели­чину перебега большую, чем ¹/₂ — 1/3 своей ширины, чтобы из­бежать увеличения диаметра отверстия на концах, вследствие уве­личения удельного давления резания при выходе круга из от­верстия. Величина перебега в обе стороны должна быть одинаковой, чтобы обеспечить одинаковый размер отверстия по длине. Конические отверстия можно шлифовать тремя способами:

1. поворотом передней шпиндельной бабки, на необходимый угол и с продольной подачей шлифовального круга (рис. 290, а);

2. шлифовальным кругом конической формы методом вреза­ния (рис. 290, б);

3. поворотом суппорта шлифовальной бабки на необходимый угол с продольной подачей суппорта (рис. 290, в, г).

Чаще пользуются первым приемом (рис. 290, в), как наиболее удобным. Вторым приемом (рис. 290, г) пользуются в тех случаях,

Рис. 291. Схемы плоского шлифования

когда приходится в одной детали и за один установ шлифовать цилиндрические и конические отверстия. Станки для шлифования таких деталей имеют обычно продольное перемещение стола вдоль оси цилиндрического отверстия, а также продольное перемещение второго суппорта параллельно образующей оси конического от­верстия.

Плоское шлифование является основным методом черновой и чистовой обработки плоскостей деталей.

Существуют два метода плоского шлифования: 1) шлифование периферией круга на станках с прямоугольным и круглым столом (рис. 291, а); 2) шлифование торцом круга на станках с прямо­угольным и круглым столом (рис. 291, б).

При шлифовании заготовок на прямоугольных столах заготовка совершает возвратно-поступательное движение со скоростью v₃, а круг вращается со скоростью v_K и совершает поперечную по­дачу s_non в конце каждого продольного хода.

Шлифование заготовок на круглых столах осуществляется при вращении стола со скоростью v₃.

Для снятия всего припуска на обработку шлифовальный круг совершает движение вертикальной подачи s_t на глубину шлифова­ния в конце каждого поперечного хода круга.

При шлифовании периферией круга на прямоугольных столах скорость возвратно-поступательного движения v_э составляет при черновом шлифовании 5—30 м/мин, при чистовом — 30—60 м/мин, а на круглых столах окружная скорость изделия находится в тех же пределах, что и при круглом шлифовании в центрах.

При шлифовании торцом круга на прямоугольных столах ско­рость возвратно-поступательного движения v₃ при черновом шлифовании берется в пределах 3—12 м/мин, при чистовом — 2—3 м/мин, а на круглых столах окружная скорость стола (из­делия) при черновом шлифовании составляет 4—20 м/мин, при чистовом — 20—40 м/мин. Вертикальная подача s_t, определяю­щая глубину резания t, производится периодически перед началом нового прохода. При черновом шлифовании на один проход t = 0,015-0,15 мм_у а при чистовом t = 0,005-0,015 мм.

Величина поперечной подачи s_non назначается в долях ши­рины круга s_non= (0,2-0,7) В.

Производительность процесса шлифования, получение обра­ботанной поверхности высокого качества зависят от правильного выбора характеристики шлифовального круга.

Под характеристикой шлифовального круга подразумевают род абразивного материала, зернистость, род связки, твердость, структуру, форму и размеры.

1. Абразивные материалы. Абразивные материалы разделяются на естественные и искусственные.

К естественным абразивным материалам относятся минералы — алмаз, корунд, наждак. В настоящее время они редко исполь­зуются и заменяются искусственными материалами, как более качественными. К искусственным абразивным материалам отно­сятся электрокорунд, монокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз и эльбор.

Электрокорунд — это искусственный корунд, представляющий собой кристаллическую окись алюминия А1₂О₃, получаемую путем плавки бокситов в электропечах при высокой температуре (2000—2050° С). Различают электрокорунд нормальный (обозна­чается буквой Э); белый (ЭБ), хромистый (ЭХ). Электрокорунды применяют для обработки металлов с высоким пределом прочности на разрыв (сталь, ковкий чугун, твердая бронза).

Монокорунд — это разновидность электрокорунда, получается в результате плавки боксита с сернистым железом в электропечах. Зерна его состоят из отдельных кристаллов и их осколков. Микро­твердость монокорунда не выше, чем электрокорунда, но прочность выше

Монокорунд применяется для скоростного шлифования (при скорости круга до 50 м/сек), для изготовления микропорошков, обеспечивающих шероховатость обработанной поверхности до 13—14-х классов чистоты.

Карбид кремния (карборунд) является химическим соедине­нием кремния и углерода SiC, полученным в электропечах при высокой температуре (1800—1850° С) путем плавки кварцевого песка и материалов с высоким содержанием углерода (коксовый порошок). Различают карбид кремния зеленый КЗ и черный КЧ.

Карбид кремния имеет большую твердость, но меньшую вяз­кость и прочность по сравнению с электрокорундом.

Зеленый карбид кремния применяют при шлифовании твердых сплавов, заточки твердосплавных инструментов.

Черный карбид кремния применяют для обработки материалов с малым пределом прочности на разрыв (чугун и медные сплавы, алюминиевые сплавы, мягкая бронза, латунь и т. д.).

Карбид бора является химическим соединением бора с углеро­дом. Твердость карбида бора приближается к твердости алмаза, но он более хрупок. Карбид бора применяют в основном для до­водочных работ.

Синтетический алмаз является одной из многочисленных мо­дификаций углерода с определенным расположением атомов в кри­сталлической решетке.

Эльбор (кубический нитрид бора) имеет микротвердость (8000—10 000 кПмм²), соизмеримую с микротвердостью алмаза, и значительно превышает этот показатель у наиболее твердых абра­зивных материалов, например карбида бора (4000—4500 кГ/мм²). Термостойкость эльбора (1500° С) в два с лишнем раза выше термостойкости алмаза (700—800° С) и карбида бора (600—700° С). Высокие показатели эльбора по твердости и термостойкости обу­словливают применение изготовленных из него инструментов для шлифования деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов (нержавеющие, жаропрочные и т. д.).

2. Зернистость круга. Номер зернистости абразив­ного материала определяет крупность зерен по их размерам (вели­чина отверстия сита в сотых долях миллиметра). По размерной характеристике зерна абразивного материала, кроме алмазов, по ГОСТу 3647—59 разделяются на шлифзерно (номера зернистости 200—16), шлифпорошки (номера зернистости 12—3), микропоро­шки (номера М40—М5).

Крупнозернистые круги применяют для предварительного шлифования, для обработки мягких материалов (медь, латунь, алюминиевые сплавы и т. д.).

3. С в я з к и,. Шлифовальные зерна и порошки соединяются в одно целое (круги, бруски и т- ДО при помощи связующего вещества — связки. Связки бывают неорганические и органиче­ские.

К неорганическим связкам относятся керамическая К, сили­катная С и магнезиальная М.

Керамическая является основной связкой, применяемой для изготовления кругов. Она не теряет своих свойств при шлифова­нии с охлаждением, устойчива при высоких температурах, но из-за малой упругости и большой хрупкости ее не рекомендуется при­менять для отрезки и прорезки узких пазов.

Керамическая связка состоит из глины, шпата, кварца, талька, корундовой пыли и т. д. Твердость шлифовального круга зависит от состава и процентного содержания отдельных компонентов. Силикатная и магнезиальная связки примеяются, когда обраба­тываемая поверхность чувствительна к повышению температуры при работе без охлаждения.

К органическим связкам относятся бакелитовая Б и вулканитовая В.

Бакелитовая связка представляет собой смолу, полученную из фенола и формалина. Круги на бакелитовой связке обладают высокой прочностью и упругостью. Бакелитовые круги приме­няют при работе на высоких скоростях резания (свыше 35 м/сек) без охлаждения.

Вулканитовая связка состоит из каучука, подверженного вул­канизации. Абразивные круги на вулканитовой связке обладают высокой упругостью, но имеют низкую температуростойкость. Вулканитовые круги применяют в основном для отрезных, про­резных работ, резьбошлифования, бесцентрового шлифования (ведущий круг) и полирования.

4. Твердость абразивного инструмента. Под твердостью абразивного инструмента подразумевается способ­ность связки удерживать абразивные зерна в инструменте при воздействии на него внешних усилий. Твердость круга зависит от количества связки в нем и технологического процесса изготов­ления.

Твердость абразивного инструмента характеризуется и опре­деляется ГОСТом 3751—47, согласно которому установлена шкала твердости кругов: мягкий М, среднемягкий СМ, средний С, средне-твердый СТ, твердый Т, весьма твердый ВТ, чрезвычайно твердый ЧТ.

Для каждого конкретного случая обработки необходимо пра­вильно выбирать необходимую твердость круга.

Слишком мягкий круг будет быстро осыпаться и терять свою форму и размеры. Выбор твердости круга зависит от многих факторов, из которых основными являются: обрабатываемый ма­териал, размеры детали, метод шлифования, режимы шлифова­ния и характеристика круга.

При шлифовании твердых материалов (закаленная сталь, чу­гун, твердые сплавы) применяют мягкие круги вследствие быстрого износа зерен.

При обработке мягких материалов зерна более медленно теряют свою режущую способность, поэтому круг может быть выбран более твердым. Чем мягче материал, тем тверже круг. Однако для обработки весьма мягких и вязких материалов (медь, алюми­ниевые сплавы, мягкая бронза и латунь) следует выбирать более мягкие круги, в противном случае произойдет быстрое засали­вание рабочей поверхности круга.

При шлифовании прерывающихся или неровных поверхностей следует применять более твердые круги.

Тонкое чистовое шлифование производят более мягкими кру­гами. При точном профильном шлифовании применяют круги по­вышенной твердости.

5. Структура абразивного инструмента. Структура характеризует строение абразивного инструмента в за­висимости от количественного соотношения между зернами, связ­кой и порами в единице объема. Различная плотность расположе­ния зерен достигается путем изменения давления при прессовании заготовок абразивных инструментов.

Различают три группы структур с 13 номерами инструментов: плотные (№ 0—3), среднеплотные (№ 4—6), открытые (№ 7—12).

Для плоского, внутреннего и круглого шлифования периферией круга рекомендуется применять круги среднеплотной структуры. Для фасонных работ желательно выбирать круг повышенной плот­ности. При шлифовании хрупких материалов применяют круги среднеплотной структуры.

Абразивный инструмент изготовляют различной формы, раз­меров и конструкций в зависимости от характера обработки, типа станка, формы и размеров обрабатываемой детали и т. д.

Алмазные круги широко используют для заточных, шлифоваль­ных и доводочных операций при обработке твердосплавного ре­жущего и измерительного инструментов, деталей из твердых Спла­вов, стекла, керамики, кварца, ферритов, ситаллов и других труд­нообрабатываемых материалов.

Алмазные круги изготовляют не цельными, а состоящими из двух элементов: алмазоносного слоя и корпуса. Алмазоносный слой состоит из алмазных зерен, связки и наполнителя. По кон­центрации алмазных зерен круги имеют пять разновидностей: с кон­центрацией 25, 50, 100, 150 и 200%.

За 100%-ную концентрацию условно принято содержание 0,878 мг алмазного поршка в 1 мм³ алмазного слоя. По ГОСТу 9206—59 зернистость алмазных порошков изменяется от разме­ров менее 1 мкм (AMI) до 630 мкм (А50).

Для изготовления алмазных кругов используют две основные группы связок: органические (в основном бакелитовые) и ме­таллические (в основном бронзовые). Реже применяются связки керамическая, твердосплавная и электролитическая (никель, хром, серебро).

Круги с металлической связкой применяют для предваритель­ного шлифования деталей из твердого сплава, стекла, керамики, ситаллов, заточки твердосплавного инструмента, а с органиче­ской — для шлифования деталей из хрупких материалов и до­водочных работ. Зернистость алмазного круга определяется тре­бованиями, предъявленными к шероховатости обрабатываемых поверхностей. Для получения шероховатости поверхности 8—9-го класса чистоты применяют круги зернистостью А5—А6, для по­лучения шероховатости поверхности Ra=0,1б-0,04мкм — зернистостью АМ40-АМ20.