Как выполняется шлифование образцов механическим способом

Шлифование: особенности и виды обработки металла абразивами

При работе с металлическими изделиями (резка, сварка и другие процессы), на них зачастую образуются неровности, трещины. Устранить их позволяет шлифование – один из видов обработки поверхностей.

Общие сведения о процессе

По сути, шлифование – разновидность резки. Но при ее выполнении с металла снимают очень тонкий верхний слой, устраняя все бугры и сколы. Это позволяет выровнять контуры детали, «подогнать» изделие под заданные размеры, придать ему товарный вид.

Производят подобную обработку при помощи абразивов – материалов с зернистой поверхностью. Размер абразивных зерен может быть различным, а его выбор зависит от разновидности металла и требований к качеству готового изделия.

Классификация

Процесс шлифования металла достаточно разнообразен и может осуществляться вручную или выполняться при помощи сложных механических агрегатов.

Особенности ручного процесса

Ручная шлифовка, чаще всего, используется для обработки углов, кромок, изгибов – тех частей, что требуют «особого» подхода. При обработке данным способом шлифовальщик осуществляет 100% контроль над процессом, но для достижения необходимого результата ему потребуется приложить достаточно усилий.

Кроме того, качество ручной обработки напрямую зависит от соблюдения некоторых тонкостей в работе:

• для шлифовки сначала используют крупнозернистые абразивы, а затем материалы с меньшим зерном;
• для каждой поверхности применяют определенный вид абразивного материала;
• при сухом методе обработки часто чистят абразив, а при мокрой шлифовке – постоянно протирают рабочую поверхность.

Чаще всего, шлифование стали и других металлов вручную используют при подготовке поверхности к окрашиванию. Особенно если речь идет о покрытии изделия вторым слоем лакокрасочного состава.

Механическое шлифование

Процесс данной технологии практически не отличается от ручной работы, но выполняется при помощи специальных механизмов. Это позволяет повысить производительность процесса и ускорить его.

Данный вариант шлифовальной обработки актуален при работе с большим количеством металлических изделий, либо с объемными объектами.

Подготовка к процессу

Для того чтобы шлифование, обработка материалов абразивами дала максимально качественный результат, при ее выполнении необходимо четко соблюдать технологию. Одним из основных требований при этом является правильная подготовка изделий к процессу.

Подготовка состоит из нескольких последовательных этапов:

• Чернового обтачивания металлической заготовки. В результате этой операции деталь приобретает нужную форму и размеры с учетом припусков.
• Чистовое точение, в ходе которого изделие «подгоняется» под определенные размеры.
• Фрезерование – операция по обработке поверхностей. Чаще всего применяется при работе с корпусными деталями и шестернями.
• Термообработка, основная задача которой – повысить твердость металла и прочность готового изделия.

При этом, стоит отметить, что в процессе обработки могут быть и исключения. В частности, есть немало ситуаций, когда шлифование является единственной операцией, производимой над металлоизделием.

Выбор инструмента для шлифовки

Качество обработки шлифованием во многом зависит от правильного выбора абразивного инструмента. Поэтому при подборе кругов необходимо обращать внимание на:

• Форму. Она должна соответствовать роду обрабатываемой поверхности.
• Размеры. Круг должен быть соразмерен габаритам шлифуемой заготовки.
• Вид абразива. Его подбирают в зависимости от прочности металла, который необходимо отшлифовать. Абразив может быть природным или искусственным. Наибольшей устойчивостью к истиранию обладает алмазная крошка.
• Размер зерна. Зависит от задачи обработки. Для чистового шлифования требуется наименьший размер зерен. Однако при определении данного параметра важно помнить, что чем меньше зерно, тем больше времени займет процесс.

Все эти и другие необходимые для выбора параметры указываются в маркировке абразивных кругов, что позволяет быстрее сориентироваться при оснащении шлифовочного станка.

Виды шлифовальной обработки

На сегодняшний день существует несколько вариантов шлифовки металлов и сплавов. Каждый из них предполагает использование определенного оборудования и имеет свои отличительные особенности.

Плоское шлифование

Данный способ используется для обработки плоских поверхностей и выполняется на специализированном оборудовании, обеспечивающем:

• режущие движения;
• подачу обрабатываемой детали;
• поперечную подачу заготовки на глубину шлифовки;
• прямолинейное движение детали.

В отдельных случаях плоское шлифование может стать альтернативой фрезерования.

Есть два варианта ведения процесса: периферией шлифовального круга и его торцевой частью.

Первый метод позволяет использовать оборудование меньшей мощности (от 7 до 15 кВт). В качестве абразивного инструмента в данном случае используют шлифовальные круги типа ПП (прямой профиль) с наружным диаметром 17, — 50 см и высотой 2-7,5 см. если же шлифовальная обработка материалов требует использования более широко круга, применяют инструменты типа ПВД (с двумя выточками) и ПВ (с односторонней выточкой).

При обработке торцевой частью, в свою очередь, повышается производительность процесса. Поэтому данный метод нередко используют для обдирки — при необходимости снять достаточно большой слой металла. Торцевая обработка требует применения инструментов типа:

• ЧК (чашечный конический);
• ЧЦ (чашечный цилиндрический);
• ПН (с запрессованными крепежными элементами) и других.

При помощи торца круга, в том числе, выполняют глубинное шлифование – обработку, при которой предельная глубина среза в 10 и более раз превышает стандартные показатели (норму).

Круглое

Для такой шлифовки деталь устанавливают в центрах или патроне и приводят во вращение. Стружка металла с заготовки при этом снимается вращающимся шлифкругом. Подобная шлифовальная обработка металла используется при работе с цилиндрическими и коническими поверхностями валов и отверстий, а также для работы со ступенчатыми и фасонными изделиями.

По своему назначению круглошлифовальные станки бывают универсальными и специальными. Сам же процесс обработки может быть врезным или с продольной подачей.

Последний используется при шлифовке изделий, длина которых превосходит ширину круга. Врезной же вариант применяется в случаях, когда параметры обрабатываемой поверхности равны высоте круга или меньше нее.

Внутришлифовальная обработка

Относится к основным видам шлифования и используется при финишной обработке внутренних поверхностей конусов и цилиндров. При таком способе шлифовки абразивный круг располагается внутри заготовки. Само изделие при этом может вращаться или быть неподвижным.

На сегодняшний день используются три способа внутренней шлифовки:

• С продольной подачей, при которой абразивный круг и сама заготовка вращаются, а шлифовальная бабка, совершая возвратно-поступательные движения выдвигается на глубину резания.
• С поперечной подачей. В этом случае вращательная ось инструмента располагается под прямым углом к оси шлифуемого отверстия.
• С планетарным движением инструмента. При такой обработке шпиндель вращается вокруг своей оси и дополнительно совершает вращения относительно оси отверстия.

Независимо от способа вращения инструмента и заготовки, внутренняя шлифовальная обработка имеет ряд общих технологических особенностей.

1. Из-за быстрого вращения абразив и деталь быстро нагреваются. Чтобы не допустить перегрева, подается охлаждающая жидкость.
2. Для качественной обработки размер отверстия всегда должен быть больше диаметра абразивного круга.
3. Чем меньше диаметр инструмента, тем чаще он нуждается в настройке.

Кроме того, внутренняя шлифовка требует использования более мягких абразивных кругов, чем те, что применяются для наружной обработки.

Координатно-шлифовальный процесс

Сложная технологическая операция, шлифование с использованием точного шпинделя и устройства для максимально четкого перемещения обрабатываемой детали по заданным координатам. Шпиндель в специализированном оборудовании, предназначенном для координатной шлифовки приспособлен для работы абразивных кругом малого диаметра (от 3-х мм).

Данный способ шлифования позволяет обрабатывать как сквозные участки профиля, так и изделия с уступами и углублениями.

Резьбошлифование

Используется при обработке деталей с резьбовыми соединениями и производится на станках с кругами, рабочая поверхность которых соответствует профилю резьбы изделий.

Может применяться для шлифовки как внешних, так и внутренних поверхностей.

Зубошлифование

Принцип данного способа обработки схож с предыдущим за исключением того, что абразивные круги «приспосабливают» под зубья, а не под резьбу.

Бесцентровое шлифование

Бесцентровая обработка металла – шлифование при котором обрабатываемая деталь не закрепляется в центрах, а движется между абразивными кругами. В центральной части конструкции размещается нож, который предотвращает выпадение или заклинивание изделия. Также фиксация заготовки может обеспечиваться при помощи магнита.

Данный метод используется в серийном производстве цилиндрических изделий.

Основным преимуществом данного метода считается его скорость. Благодаря использованию сразу двух абразивных инструментов процесс идет значительно быстрее чем при других видах обработки.

Ленточное шлифование

Относится к наиболее перспективным типам шлифования металлических заготовок. В качестве рабочего инструмента в данном случае используется абразивная лента. Может применяться для промежуточной и финишной обработки деталей при единичном и серийном производстве металлоизделий.

К основным достоинствам метода относятся:

• высокая производительность;
• универсальность (позволяет обрабатывать прямо и криволинейные поверхности любой сложности);
• постоянная скорость;
• возможность изменять основные параметры процесса в большом диапазоне.

По сути этот вид шлифовки сочетает в себе преимущества плоского, бесцентрового и круглого процессов.

Особенно плюсы использования абразивных лент становятся заметны при шлифовании деталей сложных форм, крупногабаритных изделий, заготовок из вязких и мягких металлов и сплавов.

Выбор технологии обработки изделий может зависеть от ряда обстоятельств. Но, несмотря на существенные различия в процессах, все виды шлифования имеют одну общую особенность – использовать их можно только для изменения размеров детали лишь в небольшом диапазоне.

Более 8 лет на рынке инжиниринговых услуг во всех сферах машиностроения.

Источник

Виды шлифовальных операций, применяемое оборудование

Шлифовальные технологии: определение, назначение, виды шлифования и абразивных материалов. Что такое плоское и бесцентровое шлифование. Подготовка к операции шлифовки. Оборудование и инструмент.

Шлифовальные технологии применяются в машино- и станкостроительных отраслях, ювелирном деле, оптике, строительстве. Являются технологическими операциями по обработке материалов абразивами. Применяются для чистовой обработки поверхностей плоских, цилиндрических, торцевых, внутренних и наружных в деталях и изделиях, изготовленных из твердых материалов, а также восстановления режущей способности и конфигурации. Цель процесса – получить поверхность с необходимыми показателями шероховатости и чистоты. Шлифовка деталей – разновидность резательных операций, с помощью которых достигается подгонка размеров детали под необходимую величину, указываемую в конструкторских чертежах. Для обработки материалов разного назначения методом шлифовки используется большое количество абразивов, инструмента и оборудования. От правильности выбора метода шлифовальной технологии и необходимых компонентов зависит качество работ. Шлифованием достигается 1 и 2 классы точности и 6–10 классы чистоты поверхности.

Определение и назначение шлифования

Обработка шлифованием может быть окончательной операцией или предшествовать полированию. Полировка – технологический процесс отделочной обработки для снижения шероховатости. Придает изделию привлекательный внешний вид. Применяется для декоративной отделки, чистовой обработки поверхностей различного вида и перед металлопокрытием. Шлифовка и полировка придают поверхности детали или изделию гладкость, в некоторых случаях с помощью этих операций устраняют дефекты. Это могут быть неглубокие царапины, риски, остатки шлака или мелкой металлической пыли, следы температурной обработки. От геометрии шероховатости поверхности зависят эксплуатационные показатели машин, станков, приборов. К ним относят:

• надежность соединения с переходными и неподвижными посадками;
• износостойкость;
• контактную жесткость;
• теплопроводность;
• герметичность;
• электропроводность.

Обработка с применением шлифовального оборудования и материалов ведется путем снятия заданного припуска с исправлением погрешностей формы и положения поверхностей, которые шлифуются.

Виды шлифования металла

Каждый из этих видов шлифовки требует применения узкоспециализированного оборудования, инструмента, материалов и приемов шлифования.

Плоское шлифование

Таким способом обрабатываются плоские поверхности технической оснастки (направляющие станков, пресс-формы). Осуществляется на специализированных станках или электромагнитных плитах, где в работе задействован торец или периферия круга шлифовального. В зависимости от требований, предъявляемых к поверхности, различают следующие виды шлифования:

1. Черновое. Обеспечивает 3 класс точности обработки и шероховатость 5–6 классов. Применяют на заготовках с припуском на шлифовку не более 5 мм или на тех, которые имеют низкую степень обрабатываемости лезвийным инструментом.
2. Предварительное. Обеспечивает точность обработки 3 класса и шероховатость 6–7 классов, что достаточно для создания базовой поверхности или для подготовки поверхности к окончательной обработке.
3. Окончательное. Таким способом достигается 1–2 классы точности обработки и 7–9 классы шероховатости.
4. Тонкое. С помощью такой шлифовальной операции обеспечивается поверхность 10–12 классов шероховатости. Выполняется на специализированных станках: полировальных и микрофинишных.

Круглое шлифование

1. С продольной подачей. Предназначены для шлифовки деталей в виде цилиндра, имеющих длину более 80 мм.
2. Врезное. Применяют для шлифовки втулок, колец, шеек валов распределительных ступенчатых, коленчатых длиной менее 80 мм. При использовании специальных накладок длина обрабатываемой детали может достигать 200 мм. Врезное шлифование ведется на полуавтоматах врезного типа, которые обеспечивают точность поверхности 1–2 классов. Специальные торцекруглошлифовальные станки с угловой подачей обеспечивают одновременную шлифовку торца и шейки вала.
3. Для наружной и внутренней шлифовки. Осуществляется с помощью вращающегося шлифовального круга при вращении детали вокруг собственной оси. Необходимая точность внутреннего и наружного шлифования обеспечивается не только применением правильно подобранного абразивного инструмента, но и степенью его прижатия к заготовке. Внутришлифовальная операция улучшает качество шлифуемой поверхности, устраняет осевое смещение, придает детали необходимую форму, обеспечивает необходимый вид посадки (переходную, с натягом, с зазором).

Способом круглого шлифования обрабатывают валы разной формы и конфигурации, оси, пиноли и шпиндели станков, валы двигателей внутреннего сгорания.

Обдирочный вид шлифовки

Таким способом удаляют дефектный слой на заготовках, полученных методом литья, прокатки, ковки, штамповки. Для этих целей при шлифовке используют круги с крупным зерном.

Бесцентровое шлифование

Глубинный вид шлифовки

Процесс выполняется небольшими подачами продольного типа и является модификацией обдирочного вида. Используется для шлифовки канавок на сверлах, гребенках и других однотипных инструментах, изготовленных из сплавов повышенной твердости, включая изделия с резьбой.

Зубошлифование

Подготовка к шлифованию

Виды абразивов для шлифовки

Абразивы представляют собой мелкие частицы вещества, применяемые для механической обработки изделий, причем они могут быть как природного, так и искусственного происхождения. Основными характеристиками абразивов для шлифовки являются размер зерна, механическая прочность, микротвердость и хрупкость. Делятся по таким признакам: твердость (мягкие, твердые, сверхтвердые), величина зерна абразива (особо тонкое, тонкое, среднее и крупное). К природным абразивам относят мел, кварц, наждак, гранат, корунд, инфузорную землю, пемзу, полевой шпат, трепел, красный железняк и алмаз.

К материалам искусственного происхождения относят: окиси хрома и циркония;

• двуокиси титана, церия и олова;
• нитриды углерода, алюминия, кремния и бора;
• электрокорунд;
• сплавы бор – углерод – кремний и карбид титана – карбид скандия;
• синтетический алмаз.

Алмазная шлифовка является наиболее качественной по своим абразивным свойствам.

Применяемое оборудование

• плоскошлифовальные;
• внутришлифовальные;
• круглошлифовальные;
• бесцентрошлифовальные;
• комбинированные.

Шлифовальное оборудование подбирается в зависимости от мощности и производительности станка с учетом рабочей площади шлифующего элемента, площади заготовок, подвергающихся обработке, и габаритов.

Шлифовальный инструмент выпускают в виде насыпного материала и пастообразного, гибким и жестким. Пастообразный и насыпной абразив применяют для выполнения такой операции, как доводка. Паста – это смесь абразивного насыпного материала с неабразивным. Связующим веществом выступают жиры и масла. К гибким инструментам относят ленты, бумагу наждачную, щетки, круги лепестковые, диски фибрового и сетчатого типа. Жесткие инструменты – это различного диаметра головки, бруски разной формы и размеров, сегменты, кольца, рашпили, напильники, надфили. В состав входят абразивные, связующие и упрочняющие вещества. Такой инструмент и приспособления используются для выполнения ручной шлифовки.

Влияние скорости на качество обработки

Скоростью шлифования принято называть скорость вращения круга шлифовального. Измеряется в м/с. Производительность процесса растет с ее повышением. Выбирают скорость шлифовки с учетом диаметра круга, материала обрабатываемого изделия и шлифовального круга, вида шлифовки, конструкции станка. Обычно стараются подобрать круг наибольшего диаметра, допустимого для установки на конкретную модель станка, и подобрать по таблице, указанной в паспортных данных, необходимое число оборотов шпинделя. Высокая скорость приводит к появлению вибрации, что сказывается на качестве шлифовки, а также станет причиной износа круга. Чтобы избежать негативных последствий в результате перегрева, в некоторых случаях используют специальные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

На видео можно посмотреть, как ведется процесс шлифовки шестерни на станке с ЧПУ:

Просим тех, кто имел дело со шлифовкой, поделиться опытом и в комментариях к тексту рассказать о нюансах работы на станках и вручную.

Источник