Круглошлифовальный станок модели 3М151

 

Рис. 4. Структуры шлифовальных кругов:

а — закрытая, б - открытая, в — высокопористая

 

Алмазные круги имеют  алмазоносное кольцо толщиной 1,5—3 мм, которое закрепляют на корпусе. Материал корпуса — стали, алюминиевые  сплавы, пластмассы и др. Алмазный слой состоит из алмазных зерен, связки, наполнителя.

Материал или совокупность материалов, применяемых для закрепления  абразивных зерен в абразивном инструменте, называют связкой. Различают органические, минеральные (керамические) и металлические связки. К органическим связкам относятся бакелитовая, вулканитовая, эпоксидная, глифталиевая и др.

В бакелитовой связке (Б) главной составляющей является жидкий или порошкообразный бакелит (искусственная  смола). Круги на этой связке, работают на очень высоких скоростях (80 м/с и более), обладают высокой прочностью. При длительном воздействии температуры 250 - 300°С связка выгорает, при температуре 200°С и выше становится хрупкой, что приводит к разрушению кругов. Круги на бакелитовой связке используют главным образом без охлаждения, так как связка разрушается под действием щелочных растворов, содержащихся в СОЖ. Круги на бакелитовой связке можно изготовлять высотой 0,5 мм) и использовать для абразивной прорезки.

Вулканитовая связка (В) состоит в основном из синтетического каучука с различными добавками. Круги обладают большей (чем круги на бакелитовой связке) упругостью и используются для отрезки и прорезки.

Керамические связки (К) являются смесями огнеупорной  глины, полевого шпата, кварца, мела, талька и других составляющих. Круги на этой связке имеют наибольшую пористость, поэтому меньше засаливаются, обладают хорошей водоупорностью, работают с СОЖ, легко режут металл. Недостаток — чувствительность к ударным нагрузкам.

Силикатную связку (С) изготовляют из жидкого стекла в смеси с окисью цинка, мелом, глиной и др. Она обладает достаточной прочностью. Круги на этой связке быстро изнашиваются, но работают с малым выделением теплоты. Их обычно применяют без охлаждения.

Металлические связки (М) изготовляют из сплавов меди, олова, цинка, алюминия, никеля и используют в основном для алмазных инструментов.

Твердость абразивного  инструмента

 

Твердость абразивного  материала это величина, характеризующая свойство материала сопротивляться нарушению сцепления между зернами и связкой при сохранении характеристик в пределах установленных норм. Чем выше твердость абразивного инструмента, тем большие силы способны они воспринимать без выкрашивания. Поэтому более твердые круги изнашиваются меньше. Мягкими абразивными инструментами называют такие, в которых абразивные зерна удерживаются слабо. Твердость абразивных инструментов зернистостью 12—М14 определяют на приборе Роквелла путем вдавливания стального шарика (0 5— 10 мм) в тело инструмента под нагрузкой 981 или 1471 Н. Затем измеряют глубину лунки.

Назначение, применение и выбор шлифовальных кругов

 

Типы и основные размеры  шлифовальных кругов стандартизованы. Существует ряд типов и несколько  сотен типоразмеров кругов (рис. 5).

Шлифовальные круги  изготовляют классов точности АА, А и Б. Для кругов класса точности Б используют шлифовальные материалы с индексами В, П, Н, Д, характеризующими содержание основной фракции для кругов класса А — только с индексами В, П, Н, для кругов класса АА — только с индексами В и П. Предельные отклонения зависят от номинальных размеров инструмента D, H, d (см. рис. 5). Контроль размеров абразивного инструмента осуществляют универсальным измерительным инструментом, специальными калибрами и шаблонами.

 

Рис. 5. Формы сечений шлифовальных кругов:

а - прямого профиля (ПП), б - с двухсторонним коническим профилем (2П), в - с коническим профилем (ЗП). г  — с конической выточкой (ПВК), е  — с двухсторонней выточкой (ПВД), ж — с двухсторонней конической выточкой (ПВДК), з - специальный, и - кольцевой (К), к — чашечный цилиндрический (ЧЦ), л—чашечный конический (ЧК), м — тарельчатый (Т), н — с двухсторонней выточкой и ступицей (ПВДС);

D — наружный диаметр, Н — высота, d - диаметр посадочного отверстия

Крепление шлифовальных кругов на шпинделе станка необходимо выполнять тщательно. Неправильно закрепленный и неуравновешенный круг при работе может разорваться. Круги диаметром меньше 100 мм надевают на шпиндель свободно и крепят фланцами и гайкой (рис. 6, а). Между кругом и фланцами ставят упругие прокладки из резины или кожи для обеспечения равномерного зажимакруга. Круги диаметром от 100 до 1000 мм закрепляют на переходных фланцах (рис. 6,б); при этом необходимо, чтобы между кругом и шейкой фланца был зазор 0,1—0,3 мм. Фланцы 2 скрепляют винтами. По торцам круга устанавливают картонные прокладки. В кольцевом пазу 4 располагают балансировочные грузы

 

Рис. 6. Схемы крепления шлифовальных кругов:

а — фланцами; 1, 2 —  фланцы, 3 — гайки, 4 — прокладки, 5 — круг;

б — на переходных фланцах; 4 — кольцевой паз, 3 — прокладки

Силы резания  и мощность при шлифовании

 

При шлифовании одно зерно  круга снимает небольшой слой металла. Однако в работе одновременно участвует большое число зерен, поэтому суммарная сила резания  значительна. Эта сила (рис. 7) раскладывается на три составляющие: Р_х — сила, направленная вдоль оси шлифовального круга 1 (сила подачи) и необходимая для продольной подачи круга или заготовки 2; Р_у — сила, направленная по радиусу шлифовального круга и стремящаяся оттолкнуть круг от заготовки (в значительной степени влияет на точность обработки); Р_z — сила, направленная по касательной к кругу (по этой силе определяют мощность электродвигателя, необходимую для шлифования).

 

Рис. 7. Схема сил резания при шлифовании

 

 

Силу Р_z резания определяют по эмпирическим формулам, приведенным в справочниках. Сила

Р_у =(1¸3)Р_z; Р_x =(0,1 ¸ 0,2)Р_z. Мощность (в кВт) электродвигателя, необходимая для вращения шлифовального круга:

V_k - окружная скорость круга, м/с; h — КПД механизма главного движения. Мощность электродвигателя, необходимая для вращения шлифуемой заготовки, значительно меньше N_э.

Режущая способность  шлифовального круга  , где Q_M — объем металла, снимаемого в единицу времени

Выбор режимов  резания при шлифовании

 

Режимы резания при шлифовании подбирают так, чтобы обеспечить высокую производительность и заданную шероховатость обрабатываемой поверхности при наименьшей себестоимости. Скорость круга выбирают максимально допустимой, так как при этом увеличивается производительность и уменьшается шероховатость шлифуемой поверхности. Прочность кругов прямого профиля выше, чем прочность кругов фасонного профиля (поэтому допустимую частоту вращения последних принимают меньшей). При ручной подаче V_k принимают меньше, чем при механической подаче, поскольку последняя более равномерна. С увеличением скорости V₃ уменьшаются время контакта круга с обрабатываемой поверхностью и температура нагрева заготовки. Однако появляется опасность возникновения вибраций. Нижний предел V₃ должен ограничивать появление прижогов, а верхний — исключать вибрации. Глубина t шлифования должна быть не более 0,05 поперечного размера зерна. При большей t поры круга быстро заполняются стружкой и круг засаливается. При обдирочном шлифовании t больше, чем при чистовом. При шлифовании нежестких заготовок, а также заготовок из твердых металлов t также уменьшают. Продольную подачу S_пр принимают для обдирочного шлифования 0,4-0,85, а для чистового 0,2-0,4 высоты круга за один оборот заготовки. При увеличении продольной подачи растет производительность, но увеличивается шероховатость поверхности. Значения V_k, V₃, t, S_пр для определенных видов шлифования и материалов обрабатываемых заготовок выбирают по нормативам, приводимым в справочниках.

Использование СОЖ при шлифовании

 

В целях отвода из зоны резания выделяющейся теплоты, уменьшения трения и удаления абразива и стружки при шлифовании применяют СОЖ — эмульсии и масла. Чем больше площадь соприкосновения шлифовального круга с заготовкой и тверже ее материал, тем больше количество СОЖ необходимо подавать в зону резания. Подачу СОЖ следует осуществлять равномерно по высоте шлифовального круга (5—8 л на каждые 10 мм высоты круга).

Подачу свободнопадающей струей (рис. 8, а) применяют в основном на универсальных круглошлифовальных станках в единичном и мелкосерийном производстве при шлифовании заготовок из материалов, отличающихся хорошей шлифуемостью (например, закаленных углеродистых сталей). СОЖ подается в зону резания через сопло с щелевым или круговым отверстием.

СОЖ, обладающую хорошими смазывающими свойствами, подают в зону резания через поры шлифовального круга (рис. 8, б). СОЖ, подведенная к осевому отверстию круга, под действием центробежных сил протекает через поры круга на его периферию. Подачу производят только при вращающемся круге, после чего через 2—5 мин начинают шлифование (за это время происходит равномерное заполнение круга жидкостью). Подачу СОЖ прекращают за несколько минут до выключения станка. Этот способ неприемлем для кругов на бакелитовой и вулканитовой связке, не имеющих сквозных пор.

Подачу СОЖ струйно-напорным способом осуществляют через одно или несколько сопл (рис. 8, в). СОЖ, подаваемая под давлением на рабочую поверхность круга вне зоны резания, очищает поры и абразивные зерна от стружки и отходов шлифования.

Подача СОЖ контактным способом (рис. 8, г) заключается в том, что одновременно с поливом зоны резания свободно падающей струей на обрабатываемую поверхность наносят (вне зоны резания) тонкий слой активного смазочного материала.

Подача СОЖ гидроаэродинамическим  способом (рис. 8, д) заключается в использовании воздушных потоков, создаваемых кругом, для повышения скорости движения потоков жидкости относительно рабочей поверхности круга и шлифуемой поверхности. Этот способ особенно эффективен при скоростном и обдирочном шлифовании.

Шлифование в среде СОЖ (рис. 8, е) применяют в основном при ленточном и плоском шлифовании.

 

Рис. 8. Схемы подачи СОЖ при шлифовании:

1 — шлифовальный круг, 2 — кожух, 3 — заготовка, 4 — сопло, 5 — держатель, пористый элемент, 7 — насадка, 8—резервуар

 

В зависимости от обрабатываемого материала заготовки рекомендуется применять следующие СОЖ: для чугунных отливок и ковкого чугуна—1 %-ный содовый раствор или 1,5%-ный раствор эмульсола; для меди, конструкционной и легированной инструментальной стали— 1 %-ный содовый раствор, 1,5%-ный раствор эмульсола или 0,5 %-ный содовый раствор, содержащий 0,5 % мыла; для бронзы и латуни — 1 %-ный содовый раствор, 1,5%-ный раствор эмульсола или легкое минеральное масло; для дюралюминия, алюминия — 1 %-ный содовый раствор, легкое минеральное масло или эмульсию (15 % эмульсола, 5 % суль-фофрезола, 5 % скипидара и 75 % воды). В качестве СОЖ применяют также углеродистые масла ОСМ-3, МР-1, эмульсии «Кури-нол-1», «Аквол-2» и др.

Шероховатость шлифуемой поверхности  зависит от чистоты СОЖ, так как ее загрязнение приводит к засаливанию круга и как следствие к появлению прижогов. Для очистки СОЖ используют различные устройства: магнитный сепаратор; фильтры с пористым наполнителем; бумажную ленту, расположенную на сетке специального бака и перемещающуюся периодически по мере ее загрязнения.

 

Круглошлифовальные станки и их конструктивные особенности

 

К круглошлифовальным станков относятся: круглошлифовальные центровые станки, бесцентрово-шлифовальные станки, внутришлифовальные станки, профилешлифовальные станки. На станках этой группы можно выполнять: шлифование круглых и конических наружных поверхностей, круглых внутренних поверхностей, шлифование профильных поверхностей. Выбор способа шлифование определяется типом производства, конструкцией детали, величиной припуска и требованиями к точности и качеству обработки.

На рис. 9 показаны основные узлы круглошлифовального станка. Шлифовальный круг устанавливают и закрепляют на шпинделе шлифовальной бабки 3, которая может перемещаться относительно станины 6 в продольном или поперечном направлении с помощью стола 5 или суппорта. Заготовку 2 закрепляют в центрах 10 шпиндельной бабки 8 и задней бабки 4. Круг и заготовка 2 приводятся в движения приводами (электрическими или гидравлическим), управляемыми оператором посредством панели 7 [2, стр. 207]

 

 

Рис.9. Основные узлы круглошлифовального станка

 

По интенсивности съема припуска все операции круглого наружного  шлифования подразделяются обдирочное, предварительное и тонкое шлифование.

Обдирочное шлифование применяют для удаления с заготовок дефектного слоя (толщиной не более 1 мм на диаметр) после литья, ковки, штамповки, прокатки. Скорость круга v_к=35 – 60 м/с и более, точность обработки 8 – 9 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_а=2,5 – 5 мкм.

Предварительное шлифование выполняют  после токарной обработки, но перед  термической обработкой заготовок. Скорость круга v_к=40 – 60 м/с и более, точность обработки 6 – 9 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_а=1,2 – 2,5 мкм.

Окончательное шлифование производят после термической обработки  заготовки. Скорость круга v_к=35 – 40 м/с и более, точность обработки 5 – 6 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_а=0,2 – 1,2 мкм.

Тонкое шлифование (припуск 0,05 – 0,1 мм на диаметр) предназначено для обеспечения малой шероховатости поверхности R_а=0,025 – 0,1 мкм.

По классификатору группа шлифовальных станков обозначена цифрой 3 (первая цифра в обозначении  модели). Вторая цифра указывает  тип станка: 1 — круглошлифовальные (мод. 3161); 2 — внутри-шлифовальные станки (мод. 3228); 3 — обдирочно-шлифовальные (мод. 332); 4 — специализированные шлифовальные станки, например шлицешлифовальные (мод. 3451); 5 — не предусмотрено; 6 — заточные (мод. 364); 7 — плоскошлифовальные с прямоугольным (мод. 371) и круглым (мод. 3756) столом; 8 — притирочные и полировальные (мод. 3816); 9—различные станки, работающие с использованием абразивного инструмента (мод. 395). Если необходимо указать, что данная конструкция станка модернизирована, то в условное обозначение вводят букву А (мод. 5А64). Шлифовальные станки делят на универсальные и специальные. В промышленности наиболее распространены шлифовальные станки нормальной (Н) и повышенной (П) точности. [2, стр. 206-226]