Плоскошлифовальный станок обработка

Плоскошлифовальные станки — конструкция и способы шлифовки металла

Плоскошлифовальный станок – это устройство, посредством которого происходит обработка поверхности металлических изделий.

Общее описание

Данное устройство позволяет проводить шлифовку плоской металлической поверхности с высокой точностью. В ходе работы чистота обрабатываемой поверхности соответствует 9–10 классу. Такой результат сопоставляется со степенью шероховатости в 0,63–0,16 микрометров по ГОСТу 2789-73.

Если на плоскошлифовальном станке установлено дополнительное оснащение, на нем можно производить обработку не только плоских, но и фасонных поверхностей. Недавно также стали доступными плоскошлифовальные машины, которые позволяют обрабатывать конусообразные элементы.

Аппараты для плоской шлифовки металла представлены в разнообразных вариантах, благодаря чему можно работать с деталями разной формы. Так, станок с прямоугольным столом, суппортом и горизонтальным шпинделем подходит для обработки периферией круга. Он хорошо шлифует торцовые поверхности в границах, обозначенных кожухом устройства. Данный тип плоскошлифовальных станков можно встретить в инструментальных цехах.

Универсальные инструменты с прямоугольным столом могут иметь вертикальный и горизонтальный шпиндель. Точность шлифовки у них не самая высокая, зато для них характерна хорошая производительность благодаря мощным электродвигателям, большим шлифовальным кругам и повышенной жесткости конструкции. В этом заключается отличие универсального оборудования от аппаратов с крестовым суппортом.

Плоскошлифовальный станок с чпу

По степени автоматизма устройства общего назначения подразделяются на две категории:

• полуавтоматы, поддерживающие активную регулировку работы настольного аппарата;
• неавтоматизированные.

Способы шлифовки

Обработка металла на плоскошлифовальных станках проводится двумя путями:

В первом случае отмечается высокая производительность работы плоскошлифовального станка. При таком типе шлифовки дуга контакта детали и аппарата описывается незначительной величиной. В результате этого в зоне шлифования создается достаточно высокая температура, которая так или иначе снижает точность проведения операции (круговая подача способствует значительному уменьшению точности). Помимо этого возникают некоторые сложности с отводом стружки от плоскошлифовального станка.

Обработка заготовки торцом круга

Существуют следующие техники шлифовки с помощью плоскошлифовального станка.

Элемент фиксируется на поверхности и перемещается со скоростью около 45 метров в минуту. Изделие неоднократно передвигается под кругом, который постепенно поступает вглубь, пока полностью не снимется припуск. Последние ходы протекают без подачи или с небольшой вертикальной подачей.

Такой способ применим для устройств с круглыми столами, когда плоскошлифовальный станок идет вертикально во всю глубину за один проход. За счет этого одним оборотом поверхности снимается весь припуск. Если нужно удалить больший припуск с максимальной точностью шлифовки, лучше брать устройства с тремя головками. Они подходят для работы на больших объектах, где осуществляется массовое производство.

Техника предполагает синхронную шлифовку двух торцов детали. Чтобы полностью снять припуск, требуется не один проход. При таком методе основная подача идет благодаря круговой или прямолинейной подаче детали, а резка осуществляется за счет вращения инструмента.

Вне зависимости от того, какой тип обработки металла периферией выбран, он будет отличаться от описанных ранее техник незначительным образованием тепла и низким усилием резки. По этой причине периферией круга обрабатывают не слишком жесткие изделия. Следует отметить то, что производительность шлифовки торцом всегда больше, чем периферией.

Различают следующие методы шлифовки периферией круга.

С каждым ходом снимается значительный припуск, причем скорость продольной подачи в таком случае минимальна. Из-за того, что на располагающиеся у торца абразивы приходится вся тяжесть удаления, круг довольно быстро стирается.

С врезной непрерывной подачей

Шлифовка проводится в случае, если обрабатываемая поверхность ограничена буртами, а также используется для обработки элементов, у которых высота превосходит ширину. Поперечная подача при таком способе отсутствует, точность работы невысокая. Изнашивание происходит неравномерно, поэтому требуется постоянная правка.

С поперечной прерывистой подачей

При такой методике даже большие поверхности обрабатываются качественно. Высота шлифовального инструмента всегда должна быть выше показателя поперечной подачи. Поперечный реверс и подача круга вглубь происходят, как правило, одномоментно. Такой технике присуща высокая точность, она применяется на плоскошлифовальных станках с круглым столом и горизонтальным шпинделем.

Настольный плоскошлифовальный станок

Конструкция плоскошлифовального станка

Рассмотрим конструктивные особенности плоскошлифовального станка. Литая рама устройства закреплена на тумбе, отлитой со станиной как цельный элемент. Посередине рамы есть проем, по бокам от которого располагаются вертикальные направляющие. По ним продвигается каретка, оборудованная направляющими, необходимыми для ручного или гидравлического передвижения шлифовальной бабки. Такое расположение необходимо для увеличения жесткости агрегата.

Стабильные подачи плоскошлифовального станка обеспечиваются за счет кинематических коротких цепей, которые представлены в виде винта и гайки качения, а также направляющих. Специальное автоматическое приспособление, которое монтируется на передней стенке станины, обеспечивает вертикальное перемещение каретки и шлифовальной бабки. Сзади устанавливается еще один аналогичный механизм, благодаря которому происходит ускоренное движение по вертикали.

Плоскошлифовальный станок, как правило, содержит следующие элементы:

• различные блокирующие механизмы;
• оградительные блоки;
• приспособления отскока на случай вывода из строя шлифовальной бабки.

Перечисленные устройства обеспечивают безопасность при работе с плоскошлифовальным станком.

Технология обработки деталей на плоскошлифовальном станке.

Плоское шлифование является методом обработки закаленных и незакаленных деталей машин; иногда плоское шлифование применяют вместо чистового строгания и чистового фрезерования, а также такой трудоемкой операции, как шабрение. Оно отличается высокой производительностью, так как позволяет обрабатывать заготовки с большими габаритными размерами и имеет малые затраты времени на установку и закрепление заготовок благодаря тому, что применяют магнитные столы. Плоские поверхности можно шлифовать периферией и торцом шлифовального круга.

На рис. 7.7 приведены схемы обработки плоских поверхностей деталей на плоскошлифовальных станках.

Периферией круга обрабатывают, например, заготовки с жесткими допусками на отклонения от плоскостности (контрольные плиты, угольники, линейки, стыки ответственных деталей и др.); детали с буртиками и пазами; тонкие детали, подверженные короблению; детали, имеющие недостаточно жесткую опорную поверхность, что приводит к неустойчивому положению их на станке, а также детали, на торце которых следует сделать поднутрение или создать выпуклости, и др.

Основными технологическими факторами, определяющими режим шлифования, являются заданные точность и шероховатость поверхности, мощность двигателя главного привода и стойкость шлифовального круга. Режимы резания задает технолог или мастер или выбирают по справочникам.

Показателями режима резания при плоском шлифовании периферией круга являются: скорость круга; скорость подачи заготовки; поперечная (параллельная оси шпинделя) подача и глубина шлифования.

Скорость шлифовального круга выбирают в зависимости от вида шлифования (обычное или скоростное) и возможностей станка. Скорость подачи заготовок совпадает с продольным перемещением стола, на котором их закрепляют. Увеличение скорости подачи заготовки приводит к увеличению производительности обработки, поэтому выбирают высокие скорости подачи заготовки, особенно при предварительных операциях и снятии больших припусков. Повышение скорости подачи заготовки приводит к уменьшению нагрева и деформации обрабатываемого изделия. На чистовых операциях снижают скорость подачи заготовки.

При увеличении поперечной подачи повышается производительность, но увеличивается шероховатость обрабатываемой поверхности и износ круга, поэтому на чистовых операциях применяют меньшую поперечную подачу.

Глубина резания определяет в основном производительность обработки, однако она зависит от зернистости круга, требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности, мощности двигателя привода шлифовальной бабки и ряда других факторов. При обработке крупнозернистыми кругами применяют большую глубину резания. При шлифовании мелкозернистыми кругами с большой глубиной наблюдается значительный износ мягких кругов или быстрое засаливание твердых кругов. При выполнении черновых операций используют большие значения скорости и глубины резания, а на чистовых операциях их снижают.

Для повышения точности обработки и снижения шероховатости поверхности в конце цикла следует применять выхаживание.

Устройства для установки и закрепления шлифовальных кругов. Шлифовальные круги 3 (рис. 7.8, а) диаметром 30. 100 мм свободно надевают на шпиндель 1 станка и закрепляют при помощи фланцев 2 и гаек 5. Фланцы обязательно должны иметь выточки и упругие прокладки 4 из кожи или резины для обеспечения равномерности зажима круга.

Шлифовальные круги 3 диаметром свыше 100 мм закрепляют на переходных фланцах 6 и 7 (рис. 7.8, б) при свободной посадке круга на шейку фланцев. Между торцами фланцев и круга устанавливают картонные прокладки 4. Оба фланца соединяют винтами 9. В кольцевом пазу 8 фланца 7 размещают балансировочные грузики.

Устройства для установки и закрепления заготовок на плоскошлифовальных станках. Электромагнитная плита (рис. 7.9) состоит из стального литого или сварного корпуса 1, в котором закреплены сердечники 5 с немагнитными прослойками 2 между ними. На нижнюю часть сердечников надеты катушки 4 из медного эмалированного провода, к которым подается постоянный ток. Снизу к корпусу привинчена крышка 6. Включение плиты в работу производят рукояткой 3. Свободное пространство в корпусе заливают эпоксидной смолой для герметизации (предохранения от попадания СОЖ). Плиту закрепляют в Т-образных пазах стола и шлифуют рабочую поверхность стола для обеспечения параллельности плоскости зеркала плиты по отношению к направлению поперечной подачи.

Размагничивание электромагнитных плит. После шлифования заготовку необходимо снять с плиты и устранить ее остаточную намагниченность. Этого достигают размагничиванием. От качества и эффективности систем размагничивания зависят производительность станков и точность шлифования на них. Основной задачей системы размагничивания является обеспечение возможности легкого съема обработанной заготовки с плиты.

Доля времени размагничивания плиты в общем времени вспомогательно-подготовительных и заключительных работ составляет 8. 20%, следовательно, снижение длительности размагничивания существенно повышает производительность станка.

Магнитные плиты в отличие от электромагнитных не нуждаются в питании от источников энергии. Полюсами в них являются постоянные магниты из никель-алюминиевого сплава, намагниченные на специальных электрических установках. Магнитные плиты, как правило, притягивают заготовки слабее, чем электромагнитные.

На рис. 7.10 показан общий вид магнитной плиты. Верхняя часть сделана из железных пластин 1 и 2 с немагнитными прослойками 3 между ними. Сильные постоянные магниты 5 можно перемещать, попеременно замыкая их на железные пластины и на закрепляемую заготовку. Переключение магнитов производят рукояткой 4. Нижнюю часть плиты закрепляют на столе станка разными прихватами и болтами.

В шлифовальные станки, работающие по полуавтоматическому циклу, встраивают специальные автоматические устройства (демагнизаторы) для размагничивания шлифуемых стальных заготовок.

Кроме магнитных и электромагнитных плит для закрепления шлифуемых заготовок находят применение лекальные тиски, универсальные прижимы, установочные планки, плиты и т.п.

Лекальные тиски (рис. 7.11) отличаются от обычных машинных тисков точностью изготовления и возможностью кантования. Боковые поверхности лекальных тисков изготовляют параллельно одна другой и перпендикулярно основанию. Для закрепления тисков предусматривают резьбовые отверстия, но в основном их крепят на магнитной плите. Тиски изготовляют из стали, закаливают и шлифуют со всех сторон.

Для установки заготовки на магнитной плите применяют установочные планки и плитки, которые повышают надежность крепления заготовки к плите.

Правка шлифовального круга. В массовом и крупносерийном производствах правящие устройства располагают на шлифовальной бабке. В мелкосерийном и единичном производствах заданный профиль на шлифовальном круге можно получить с помощью съемного приспособления, устанавливаемого на столе станка (рис. 7.12). Правящий алмаз 2 закрепляют в подвижной державке 4. В нижней части державки имеется рабочий наконечник, который под действием пружины 5 поджат к копиру 6. Поворотом маховика 1 державка перемещается вдоль копира и передает его профиль шлифовальному кругу 3. Таким же устройством можно осуществить правку круга прямого профиля по гладкому копиру.

Контроль и средства контроля деталей в процессе шлифования. Установка на плоскошлифовальных станках прибора активного контроля позволяет повысить точность обработки деталей и безопасность обслуживания станка. В процессе шлифования применяют два способа контроля.

При первом способе, схема которого представлена на рис. 7.13, а, регистрируется высота шлифуемой детали в данный момент времени с помощью электронного или пневматического щупа 7, при этом результаты измерения передаются в регистрирующее устройство. При достижении заданного размера автоматически отключается движение подачи. Однако при таком способе измерения не учитывается износ круга и требуется периодическая подналадка устройства правки. Для получения точности измерения применяют щуп 1, дополнительно измеряющий расстояние до плоскости, на которой базируется деталь. При этом движение подачи на глубину отключается при достижении заранее установленной разности показаний обоих щупов, соответствующей абсолютной высоте детали.

При втором способе измерения (рис. 7.13, б) применяется индикаторная головка 1, соприкасающаяся с жестким упором 2, закрепленным на станке. Пробную деталь 3 шлифуют до требуемой высоты, после чего индикаторную головку устанавливают на ноль. Все остальные детали устанавливают на стол станка 4 и шлифуют до тех пор, пока стрелка индикатора не дойдет до нулевого положения, а затем выключают движение подачи на глубину шлифовального круга. При этом также не учитывается износ круга и требуется периодическая подналадка индикатора.

Первый способ измерения более точный, однако из-за того, что щуп работает непосредственно в зоне шлифования, существует опасность его загрязнения и большого износа. В этом случае целесообразно применять пневматические средства измерения. При шлифовании крупных деталей и особенно при работе шлифовщика с низкой квалификацией наличие автоматического контроля резко сокращает брак. Второй способ является более простым и дешевым. Его целесообразно применять в тех случаях, когда не предъявляют высоких требований к точности обработки.

Для повышения точности обработки на некоторых плоскошлифовальных станках применяют подналадчики, которые при увеличении высоты детали сверх определенного заданного предела дают команду на перемещение круга, что обеспечивает компенсацию его износа.

Многоцелевой станок с ЧПУ.

Многоцелевые станки с ЧПУ.

Наиболее полная автоматизация основных и вспомогательных процессов обработки отверстий может быть достигнута на многоцелевых станках с числовым программным управлением.

Многоцелевым станком (обрабатывающим центром) называется высокоавтоматизированный станок с ЧПУ, имеющий инструментальный магазин большой емкости, а также устройство автоматической смены инструмента в шпинделе и осуществляющий при одной установке заготовки механическую обработку большого числа поверхностей различными способами (фрезерованием, сверлением, точением).

Как правило, это фрезерно-сверлильно-расточные станки с большим числом координатных перемещений. На таких станках осуществляется автоматическое перемещение заготовки вдоль трех координатных осей и ее вращение вокруг оси поворотного стола.

Иногда многоцелевые станки снабжаются глобусным столом, имеющим не только вертикальную, но и горизонтальную ось поворота, что позволяет осуществлять обработку сложных корпусных заготовок с разных сторон при одном их закреплении.

Многоцелевые станки могут быть с одним шпинделем или с револьверными пятишпиндельными и восьмишпиндельными головками.

В первом случае инструменты размещаются в магазинах с числом ячеек до 138 и автоматически по программе заменяются в шпинделе станка, на что требуется 5—6 с.

Во втором случае замена инструментов производится быстрее (за 2—3 с) в результате поворота револьверной головки.

На многоцелевых станках осуществляются почти все процессы обработки резанием:

• сверление,
• зенкерование,
• развертывание,
• растачивание,
• нарезание резьбы,
• фрезерование плоскостей и сложных криволинейных поверхностей.

На станках можно обрабатывать всевозможные крепежные отверстия по разнообразным постоянным циклам:

• сверление,
• зенкование,
• нарезание резьбы,
• подрезка торцов бобышек и т. д.

При этом близкое расположение отверстий не является препятствием для их обработки.

Программное управление всеми движениями рабочих органов станка и автоматическая смена инструментов при большом числе программируемых координат позволяет осуществлять в автоматическом цикле обработку самых сложных корпусных деталей с одного закрепления со всех сторон, кроме поверхностей, по которым производятся базирование и закрепление заготовок. Это способствует достижению наивысшей точности взаимного расположения обработанных поверхностей.

Возможность быстрой замены затупившегося инструмента делает в отдельных случаях целесообразным использование настолько высоких режимов резания, что размерной стойкости инструмента хватает лишь на обработку одной, наиболее протяженной поверхности.

Стабильность размеров деталей, получаемых на многоцелевых станках, позволяет сократить число контрольных операций на 50—70%. С применением ручного труда выполняются только установка и закрепление заготовки, а также снятие детали.

Для снижения связанных с этим потерь времени многие конструкции многоцелевых станков снабжаются двумя столами. Пока на одном столе обрабатывается очередная заготовка, со второго стола снимается готовая деталь и на ее место устанавливается следующая заготовка. Требуется всего несколько секунд, чтобы новая заготовка была введена в рабочую зону станка после завершения предыдущей заготовки. В итоге производительность изготовления деталей на многоцелевых станках в 4—10 раз выше, чем на универсальных.

При этом простота наладки и переналадки многоцелевых станков, а также исключение сложной и дорогостоящей технологической оснастки (шаблонов, копиров, специальных приспособлений и т. п.) создаются условия, позволяющие применять такие станки в мелкосерийном и опытном производстве, особенно в случае подготовки управляющих программ с помощью ЭВМ.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Обработка на плоскошлифовальных станках

Плоское шлифование является высокопроизводительным методом обработки плоских поверхностей разнообразных деталей машин из закаленных и незакаленных сталей, твердых сплавов, керамики и других материалов. Плоское шлифование обеспечивает высокую точность размеров, формы и расположения шлифованных поверхностей, высокое качество их поверхностного слоя. Благодаря значительной производительности плоское шлифование применяют вместо чистового строгания и фрезерования, а также вместо такой трудоемкой операции, как шабрение.

В зависимости от того, какая из поверхностей круга является рабочей, различают плоское шлифование периферией и торцом круга (рис.7.5), при этом заготовки устанавливают на прямоугольном или круглом столе.

Плоское шлифование периферией круга (рис.7.5,а) выполняется при возвратно-поступательном или вращательном движении касательной подачи. Шпиндель круга располагается горизонтально. Возвратно-поступательное касательное движение подачи осуществляется прямоугольным столом станка 1, на котором устанавливают обрабатываемые заготовки 2. Осевое движение подачи осуществляется заготовкой или шлифовальным кругом периодически после каждого хода стола в касательном направлении или после каждого двойного хода. Подача на глубину (радиальная подача) осуществляется шлифовальным кругом периодически после завершения одного полного хода в осевом направлении перед началом другого хода.

Рис.7.5. Схемы шлифования плоскости периферией (а)
и торцом (б) круга

При плоском шлифовании с вращательным движением подачи обрабатываемые заготовки устанавливают на круглом вращающемся столе станка. Осевое движение подачи осуществляется шлифовальным кругом или заготовкой в направлении радиуса стола и является возвратно-поступательным; осевая подача задается в миллиметрах на оборот стола.

Станки, работающие периферией круга, отличаются универсальностью. Их применяют в средне- и мелкосерийном производствах.

Плоское шлифование торцом круга (рис.3.90,б) осуществляется при возвратно-поступательном, поступательном или вращательном касательном движении подачи. Шпиндель шлифовального круга располагается вертикально.

Возвратно-поступательное касательное движение подачи выполняет стол станка 1, на котором закрепляют обрабатываемые заготовки 2. При поступательном движении касательной подачи стол станка и шлифовальная бабка неподвижны, заготовку устанавливают на специальный транспортер, который опирается на рабочую поверхность стола станка. Транспортер осуществляет движение касательной подачи, перемещая заготовки вдоль стола через зону обработки. При вращательном движении подачи шлифование выполняется одним или несколькими кругами.

При торцовом шлифовании радиальное движение подачи обычно отсутствует, так как диаметр круга больше ширины рабочей зоны стола. Осевое движение подачи производится в большинстве случаев шлифовальным кругом.

Шлифование торцом является более производительным способом обработки, чем периферией круга, так как в резании одновременно участвует большее число режущих зерен. Однако увеличение площади контакта шлифовального круга с обрабатываемой заготовкой вызывает рост силы резания и интенсивное тепловыделение, что может явиться причиной деформации заготовки, образования прижогов и трещин на обработанной поверхности.

Плоскошлифовальные станки подразделяются на группы в зависимости от схемы обработки, характера движений подач и вида рабочей поверхности круга.

Плоскошлифовальные станки общего назначения с прямоугольным столом (рис.7.6) имеют шлифовальные бабки с горизонтальной или вертикальной осями вращения шпинделя. Такие станки различаются по степени автоматизации. Существуют неавтоматизированные станки и полуавтоматы с приборами активного контроля. Станки с вертикальным расположением шпинделя выполнены на базе станков с горизонтальным расположением шпинделя и отличаются только наличием каретки, на которой крепится шлифовальная бабка.

Рис.7.6. Плоскошлифовальный станок: 1 – станина; 2 – гидроцилиндры поперечной и продольной подач; 3 – поперечная каретка; 4 – продольный стол; 5 – шлифовальная бабка; 6 – стойка; 7 – шлифовальный круг; 8 – магнитная плита

Плоскошлифовальные станки с круглым вращающимся столом и горизонтальным расположением шпинделя подразделяются на неавтоматизированные и полуавтоматы. Такие станки целесообразно использовать для обработки колец, шайб, втулок, дисков в серийном и массовом производстве. Стол станка имеет наклон, что позволяет шлифовать не только плоские, но и наружные и внутренние конические поверхности. Важной особенностью конструкции станков является возможность автоматического регулирования частоты вращения стола, а также скорости его движения в осевом направлении в зависимости от расстояния между центром вращения стола и шлифовальным кругом.

Плоскошлифовальные станки с круглым вращающимся столом и вертикальным расположением шпинделя предназначены для шлифования торцом круга открытых плоскостей заготовок различной конфигурации в условиях серийного и массового производства. Схемы обработки на плоскошлифовальных станках с круглым вращающимся столом представлены на рис. 7.7.

Рис. 7.7. Схемы карусельно-шлифовальной обработки на станках:
а – с горизонтальным; б – с вертикальным расположением шпинделя

Двусторонние торцешлифовальные станки выпускают в двух модификациях: с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделя. Например, такие станки могут быть использованы для шлифования двух параллельных торцов деталей типа колец подшипников.

Продольношлифовальные станки предназначены в основном для шлифования направляющих станков и плоскостей корпусных деталей. Эти станки выпускают одностоечными и двухстоечными двух модификаций: с одной или двумя шлифовальными бабками для работы периферией круга или с двумя бабками для работы и периферией и торцом круга.

Существуют разнообразные способы и устройства для установки и закрепления заготовок при плоском шлифовании. Их выбор определяется формой, размерами и материалом обрабатываемых заготовок, моделью шлифовального станка, типом производства и т.д.

В большинстве случаев плоскошлифовальные станки оснащают электромагнитными плитами различных размеров и типов. На станках с возвратно-поступательным движением стола применяют прямоугольные электромагнитные плиты, на станках с вращающимся столом – круглые. В крупносерийном и массовом производствах могут быть использованы специальные приспособления.

Обработка деталей на плоскошлифовальном станке

Федеральное Агентство по образованию

Государственное общеобразовательное учреждение

Самарский Государственный Технический университет

К а ф е д р а «Технология машиностроения»

ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ НА ПЛОСКОШЛИФОВАЛЬНОМ СТАНКЕ

ГРИШИН, Н. В. НОСОВ

УДК 621.658.2 /075.8

Обработка деталей на плоскошлифовальном станке: Методические указания к лабораторной работе / Самарский гос. техн. ун-т; Сост. , . Самара, 2005, 18 с.

В методических указаниях приводятся методы и схемы обработки поверхностей на плоскошлифовальном станке, показана последовательность настройки станка, выбор характеристик шлифовальных кругов и режимов обработки, а также технологические возможности данного метода обработки, достигаемая точность и шероховатость поверхности. Полученные знания позволяют студентам на практике познакомиться с процессом обработки деталей на плоскошлифовальном станке.

Работа выполнена в соответствии с учебными планами СамГТУ по курсу «Технологические процессы машиностроительного производства» и предназначена для подготовки инженеров по специальности 1201, 1202, 1206, 2102 и бакалавров по направлению 552900

Ил. 8, Табл.1, Библ. — 8 назв., Прил. — 1

Рецензент: к. т. н. доцент

Цель работы: приобретение навыков практической работы на плоскошлифовальном станке, овладение методикой выбора оптимальных режимов шлифования.

Шлифование — технологический способ обработки материалов, позволяющий получать на заготовках поверхности с точностью размеров 8 – 6 квалитетов и шероховатостью с Ra = 0,32…0,08 мкм.

Режущим инструментом при шлифовании является шлифовальный круг. В отличие от лезвийных инструментов, шлифовальные круги режут абразивными зёрнами из минералов и сверхтвердых материалов.

Шлифовальные круги имеют следующие характеристики: форму круга, марка шлифовального материала, зернистость, твердость, номер структуры, связку.

Шлифовальный материал выбирают исходя из области применения (таблица П1)

Шлифовальный материал делят на группы в зависимости от размера зерен. ГОСТ 3647-80 устанавливает 4 группы шлифовальных материалов

· шлифзерно (2000 – 160 мкм),

· шлифпорошки (125 – 40 мкм),

· микропорошки (63 – 14 мкм),

· тонкие микрошлифпорошки (10 – 3 мкм).

Совокупность абразивных зерен шлифовального материала в установленном интервале называют фракцией. Фракцию, преобладающую по массе, объему или числу зерен, называют основной. Цифровое обозначение зернистости в зависимости от процентного содержания основной фракции дополняют буквенным индексом (таблица П2).

Характеристику конкретной совокупности абразивных зерен, выраженную размерами зерен основной фракции называют зернистостью, обозначение которой приводится в таблице П3.

Вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления зерен шлифовального материала в абразивном инструменте, называют связкой, которые подразделяются на:

керамические связки (К1, К2, К3, К4, К5, К6, К8, К10) – для всех основных видов шлифования и обдирочных работ; К2 — для инструмента из карбида кремния; К3 – для мелкозернистого инструмента; К1, К4, К5, К6, К8, К10 – для инструмента из электрокорунда.

бакелитовые связки (Б, Б1, Б2, Б3, Б4, БУ, Б156, БП2) – круги с упрочненными элементами (сеткой), для шлифования при скоростях круга 65, 80 и 100 м/с; кругов для скоростного обдирочного шлифования.

вулканитовые связки (В, В1, В2, В3, В5Гф) – круги для бесцентрового шлифования; гибкие круги для полирования и отделочного шлифования.

Твердостью абразивного инструмента называют величину, характеризующую свойство абразивного инструмента сопротивляться нарушению сцепления между зернами связкой при сохранении характеристик инструментов в пределах установленных норм. Твердость шлифовальных кругов на керамической, бакелитовой и вулканитовой связках определяют по ГОСТ , ГОСТ и ГОСТ . ГОСТ 3751-47 устанавливает шкалу твердости (таблица П5).

Связка должна удерживать зерна лишь до момента их затупления; затупившиеся зерна под действием возросших сил резания выкрашиваются. Так получается самозатачиваемость кругов. В работу вступают новые зерна, и процесс последовательно повторяется. Если же затупившиеся зерна продолжают удерживаться связкой круга, между ними налипает стружка и круг перестает резать. В этом случае круг засаливается, т. е. возможно появление прижогов. Поэтому твердые материалы – закаленные стали, твердые сплавы – шлифуют мягкими кругами. Вязкие материалы (красная медь, алюминиевые сплавы и др.) шлифуют очень мягкими кругами. Незакаленные стали и стали, с твердостью HRCэ 40 – 45 шлифуют твердыми кругами, так как режущие свойства их зерен сохраняются довольно долго.

Структура. Количественное соотношение абразивного зерна, связки и пор в абразивном инструменте характеризует структуру абразивного инструмента. Структура абразивного инструмента зависит от объемов зерна, связки и пор, входящих в него. Чем меньше номер структуры, тем меньше пористость. Структуре №1 соответствует объем зерна, составляющий 60%, каждый последующий номер имеет объем зерен меньше на 2%; соответственно с этим структуре №12 соответствует объем зерен в 38%. Структуры с №1 по 4 с большим содержанием зерна называются плотными, структуры с №5 по 6 – средними и структуры с №№7 по 12 – открытыми. С повышением твердости абразивного инструмента пористость его снижается; так при твердости М1 объем пор равен 46,5%, а при твердости ЧТ2 объем пор равен 24%. Абразивные инструменты с зернистостью 125 – 80 обычно изготавливают со структурами 3 и 4, зернистостью 50, 40 – со структурами 5 и 6, и с зернистостью– со структурами 6 и 7 (таблица П7).

Рис. 1 Геометрические параметры круга по ГОСТ :

Dнар – наружный диаметр, dвн – внутренний (посадочный) диаметр,

В – ширина, Td – допуск на размер

Пример маркировки шлифовального круга:

· 24А 25П СМ2 6 К5 35м/с А 1 350 × 100 × 35,

где: 24А – электрокорунд белый; 25П – зернистость; СМ2 – средне мягкий; 6 – средняя структура; К5 – керамическая связка; 35м/с – максимальная окружная скорость круга; А – класс точности; ПП – профиль (прямого профиля); 350×100×35 – размеры круга (Dнар × dвн × B) (рис.1).

Плоское шлифование производится на плоскошлифовальных станках периферией круга с прямоугольным возвратно-поступательным движением стола с заготовками.

Рис. 2 Внешний вид плоскошлифовального станка; 1 – станина, 2 – прямоугольный стол, 3 – магнитная плита,

4 – суппорт вертикальной подачи, 5 – кожух,

6 – шлифовальный круг, 7 – защитное ограждение

Плоскошлифовальные станки (рис.2) применяются для абразивной обработки плоских поверхностей, к которым предъявляются высокие требования по точности обработки и шероховатости поверхности.

Они снабжены электромагнитными или магнитными плитами, которые обеспечивают быстрое и надежное крепление деталей, обладающих магнитными свойствами. При обработке немагнитных деталей для их установки применяются более сложные приспособления. В серийном и массовом производстве широко применяется многоместная и многоинструментальная обработка (рис.3).

Рис. 3 Схемы установки при многоместной обработке: а – на магнитной плите,

б – с помощью специальных приспособлений (призм)

Для измерения полученный размеров при плоском шлифовании используют микрометры, а при серийном и массовом производстве – жесткий мерительный инструмент (калибры).

Схемы шлифования поверхности определяются конфигурацией, размерами и техническими требованиями деталей.

Во время обработки шлифовальный круг совершает следующие движения:

— вращение вокруг своей оси, которое является главным движением резания Dг;

— движение вертикальной подачи Dsв.

Обрабатываемая заготовка совершает:

— возвратно-поступательное движение продольной подачи Dsпр;

— движение поперечной подачи Dsп (рис.6).

— главного движения резания Dг является скорость вращения круга Vк

(м/с) (1)

где Dк – наружный диаметр круга, мм; n – число оборотов шпинделя станка, об/мин; при шлифовании обычно Vк = 25…80 м/с;

— вертикальной подачи Dsв является t – количество мм на двойной ход (мм/дв. х) или на ход (мм/ход); обычно принимают t = 0,005 – 0,02 мм;

— продольной подачи Dsпр является скорость продольного перемещения стола Vд (м/мин) (табл. П8);

— поперечной подачи Dsп является величина поперечного перемещения стола Sпоп, выраженная в долях ширины круга (0,1…0,7)В, где В – ширина круга, мм (рис.1) (табл. П8)

Рис.5 Движения при плоском шлифовании

В начале включается вращение шпинделя станка, затем вручную шлифовальный круг опускается до касания с поверхностью заготовки, отводится и, устанавливается требуемая величина t. Далее заготовка начинает свой первый возвратно-поступательный ход. Пройдя со скоростью продольной подачи путь до конечного положения, заготовка совершает обратное движение с той же скоростью. После завершения первого двойного хода автоматически включается движение поперечной подачи, и заготовка перемещается в положение второго двойного хода и затем производится второй двойной ход и т. д., пока плоскость не будет обработана и заготовка не займет конечное положение в поперечном направлении.

При шлифовании, как и при любой другой обработке, в процессе резания происходит отжим шлифовального круга. В результате весь припуск не срезается. Чтобы скомпенсировать это, в конце каждого цикла поперечных ходов производят «выхаживание», т. е. шлифование без вертикальной подачи (однократное или многократное). При этом заготовка перемещается в обратном направлении. Процесс шлифования производится до полного исчезновения искр. За эти проходы происходит съем металла, который не был снят в процессе принудительной вертикальной подачи. В итоге заготовка принимает свое исходное положение.

После этого автоматически срабатывает механизм вертикальной подачи, и шлифовальный круг перемещается на размер вертикальной подачи Dsв, и весь цикл обработки плоскости заготовки повторяется.

В такой последовательности продолжается плоское шлифование поверхности заготовки, пока не будет срезан весь припуск Zо.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Лабораторная работа проводится на плоскошлифовальном станке, работающем периферией круга, с крестовым столом модели 3Г71.

1. Ознакомиться с эскизом детали.

Рис.6 Эскиз детали

2. Составить схему обработки по эскизу.

3. Выбрать характеристики шлифовального круга (по табл. П1, П2, П3, П4, П5, П6, П7).

4. Из паспорта станка выписать основные данные для расчетов.

5. Назначить режимы шлифования (по табл. П8, П9).

6. Замерить исходную заготовку.

7. Установить заготовку на электромагнитную плиту станка наибольшим размером по направлению Dsпр.

8. Включить электромагниты.

9. Включить вращение шлифовального круга.

10.Отрегулировать положение продольных и поперечных упоров стола станка с учетом подвода (L1) и перебега (L3) круга. (рис.7)

Рис. 7 Наладка подвода и перебега круга (L1+L3 ≈ 80 – 100 мм)

11. Методом касания (по искре) установить вручную наивысшую точку шлифуемых заготовок. Вывести круг в правое крайнее положение.

12. Опустить круг на глубину резания t.

13. Включить движение продольной подачи стола. После каждого двойного хода перемещение на величину Sпоп производить вручную. В конце обработки произвести 1-3 кратное выхаживание. Заметить показания на лимбе вертикальной подачи шлифовального круга.

14. Выключить движение продольной подачи стола. Выключить вращение шлифовального круга. Вывести круг в правое крайнее положение. Выключить электромагниты. Снять деталь с электромагнитной плиты.

15. Произвести контроль размера обработанной детали.

16. Перевернуть заготовку и положить обработанной стороной на магнитную плиту. Обработать заготовку с обратной стороны, сняв оставшийся припуск, соблюдая пункты 7 – 15.

17. Произвести замеры в точках Н1, Н2, Н3, Н4 по схеме (рис8).

Рис. 8 Схема замеров

Найти среднюю величину Нср по формуле

, мм (2)

Найти непараллельность обрабатываемой поверхности Δ по формуле

, мм (3)

По эскизу обработки (рис.6) допуск непараллельности Td = 0,025 мм. Необходимое условие годности детали:

18. Проанализировать полученные результаты. Определить точность обработки, достигнутую на станке. Сравнить с заданным техническим условием. Сделать выводы по выполненной работе.

3. ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Отчет о выполненной работе должен содержать:

2. Описание работы, схемы обработки;

Паспортные данные станка: Vк, nк, Sпоп, Vд,

Материал заготовки, HRCэ:

Габаритные размеры заготовки:

3. Таблицу результатов замеров детали после обработки.