Лабораторная работа № 21

"Обработка заготовок на шлифовальных станках"

Цель работы

Ознакомиться с методом обработки заготовок на шлифовальных станках, изучить основные схемы шлифования, элементы процесса резания и их расчет, устройство и работу кругло- и плоскошлифовального станков, характеристики шлифовальных кругов.

1. Необходимое оборудование и инструменты

I. Круглошлифовальный станок.

2. Плоскошлифовальный станок.

3. Стенд со шлифовальными кругами.

4. Измерительные инструменты (рулетка, линейка, угольник).

5. Плакаты, схемы.

2. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с общей характеристикой метода шлифования.

2. Изучить основные схемы шлифования, моменты режима резания.

3. Изучить назначение и устройство кругло- и плоскошлифовальных станков.

4. Ознакомиться с работой шлифовальных станков (демонстриру­ется учебным мастером).

5. Определить некоторые паспортные данные кругло- и плоско-шлифовальных станков.

6. Изучить характеристики шлифовальных кругов.

7. Рассчитать режим резания при шлифовании и расшифровать маркировку

шлифовального круга (по индивидуальному заданию).

8. Составить отчет (см. приложение).

3. Основные теоретические представления

Шлифованиемназывается метод обработки заготовок резанием с помощью абразивного инструмента - шлифовальных кругов. Режущими элементам шлифовальных кругов являются абразивные зерна. Они расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При вращении круга часть его зерен в зоне контакта с заготовкой срезает материал в виде очень большого количества мелких стружек. Другая часть зерен вследствие своей ориентации в круге стружку срезать не может и скользит по поверхности резания.

Шлифование можно рассматривать как процесс суммарного микрорезания материала заготовки абразивными зернами инструмента. Обработанная поверхность имеет незначительную шероховатость и представляет собой совокупность мельчайших следов прохода абразивных зерен.

Скорость резания при шлифовании очень большая - 20-30 м/с и более. Процесс срезания стружки каждым зерном протекает почти мгновенно.

В зоне резания выделяется значительное количество теплоты, что приводит к структурным изменениям поверхностного слоя заготовки. На поверхностный слой оказывают также силовое воздейст­вие абразивные зерна, вызывая его пластическое деформирование. Все это приводит к изменению физико-механических свойств мате­риала обработанной поверхности. Поэтому с целью уменьшения теплового и силового воздействия на поверхностный слой заготовки шлифуют с подачей в зону резания смазочно-охлаждающей жидкости.

Шлифование широко распространено и в большинстве случаев применяется для чистовой обработки с высокой точностью деталей изготовленных из разнообразных материалов. В отдельных случаях шлифование используют и для черновой обработки, при которой срезается большой припуск материала.

4. Основные схемы обработки и элементы рехима резания при шлифовании

В зависимости от формы обрабатываемой поверхности деталей машин, например цилиндрическая наружная или внутренняя, плоская, наиболее часто применяют следующие основные технологические схе­мы обработки: круглое, внутреннее и плоское шлифование. Из способов круглого шлифования широко распространено шлифование с продольной подачей (рис.1,а) и бесцентровое шлифование напроход (рис.1,б), из внутреннего - шлифование с закреплением заготовки в патроне (рис. I, в),из плоского - шлифование периферией (рис.1, г) и торцом (рис.1, д) круга. Для каждой схемы обработки используются соответственно кругло- , бесцентрово- , внутри - и плоскошлифовальные станки. Шлифование поверхностей определенного вида (например, резьбы) и заточку некоторых инструментов (например, свёрл) выполняют на специализированных или заточных станках.

Различают следующие элементы режима резания: скорость резания, подачу и глубину резания (в совокупности эти величины называют режимом резания).

При всех схемах шлифования главным движением резания является вращение шлифовального круга. Движение подачи осуществляется заготовкой и шлифовальным кругом.

Скорость резания V_к(в м/с) для всех схем обработки прини­мается равной окружной скорости периферии шлифовального круга:

V_к= 3,14D_к n_k / 1000 x 60 (1)

где D_к- диаметр шлифовального круга, мм;

n_k- частота вращения шлифовального круга, об/мин.

При круглом шлифованиис продольной подачей (см. рис.1,а) заготовка получает круговую S_кр и продольную S_пр, а шлифовальный круг - подачу на глубину резания S_n.

Круговая подача S_кр(в м/мин) равна окружной скорости обрабатываемой поверхности заготовки:

S_кр = 3,14 d_з n_з / 1000 (2)

где d_з-диаметр шлифуемой поверхности, мм;

n_з- частота вращения заготовки, об/мин.

Продольная подача S_пр(в мм/об. заг или мм/мин) соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот или за одну минуту.

Подача на глубину резания S_n(в мм/ход или мм/дв. ход) осуществляется при крайних положениях заготовки перпендикулярно оси круга и равна величине перемещения круга за каждый одинарный или двойной ход заготовки.

Рис. 1. Схемы шлифования:

а) круглое с продольной подачей; б) бесцентровое шлифование напроход; в) внутреннее с закреплением заготовки в патроне; г) плоское периферией круга и д) плоское торцом круга.

При бесцентровом шлифовании напроход (см.рис .1 ,б) гладкая без выступов заготовка 3 устанавливается в незакрепленном виде на опорном ноже 2 между шлифующим 1 и ведущим 4 кругами, которые вращаются в одном направлении. Шлифующий круг име­ет окружную скорость V_к = 30-50 м/с. Скорость ведущего круга V_вк во много раз меньше. За счет трения заготовка увлекается во вращение со скоростью, близкой к окружной скорости ведущего круга и равной круговой подаче S_кр (в м/мин). Для сообщения заготовке продольной подачи S_пр (в мм/об. заг. или мм/мин) ведущий круг поворачивают на небольшой угол по отношению к шлифующему кругу.

При внутреннем шлифовании с закреплением заготовки в патроне (см. рис. I, в) заготовка получает круговую S_кр, а шлифовальный круг - продольную S_пр и подачу на глубину резания S_n .

Круговая подача S_кр (в м/мин) равна окружной скорости обрабатываемой поверхности. Её величина определяется по формуле (2).

Продольная подача S_пр (в мм/об.заг. или мм/мин) соответствует перемещение шлифовального круга в направлении его оси вращения за один оборот заготовки или за одну минуту.

Подача на глубину резания S_n (в мм/ход) осуществляется при крайнем положении круга, когда он выведен из заготовки и определя­ется как величина перемещения круга за каждый двойной ход в направ­лении, перпендикулярном его оси вращения.

При плоском шлифовании периферией круга (см.рис.1,г) заготовке сообщается продольная S_пр , а шлифовальному кругу - поперечная S_n и подача на глубину резания S_в .

Продольная подача S_пр (в м/мин) равна скорости возвратно-поступательного движения стола станка (заготовки).

Поперечная подача S_n (в мм/ход или мм/дв. ход) происходит при крайних положениях заготовки и равна величине перемеще­ния круга в направлении оси вращения за каждый одинарный или двой­ной ход заготовки.

Подача на глубину резания S_в (в мм) осуществляется перпен­дикулярно обработанной поверхности и сообщается кругу после обработки всей плоскости в конце поперечного хода.

Глубина резания t (в мм) при всех схемах обработки равна толщине слоя металла, срезаемого шлифовальным кругом за один проход.

При плоском шлифовании торцом круга (см. рис.1, д.), если его диаметр больше ширины обрабатываемой поверхности, то кругу поперечную подачу не сообщают. Шлифование торцом круга более производительно, чем периферией, но менее точно.

Кругло-, бесцентрово-, внутри- и плоскошлифовальные станки обеспечивают все движения резания, указанные на схемах рис.1, и позволяют выполнять обработку на необходимом режиме резания.