Как показано на рисунке 1. Обычно использование абразивов для обработки называют шлифовальным станком. Обычно используемые шлифовальные инструменты представляют собой консолидированные шлифовальные инструменты (например, шлифовальный круг, масляный камень и т. д.) и шлифовальные инструменты с покрытием (например, абразивная лента, абразивная ткань и т. д.). В соответствии с различными целями обработки шлифовальные станки можно разделить на круглошлифовальные станки, внутришлифовальные станки и плоскошлифовальные станки.

Рисунок 1 Шлифовка

Характерные элементы шлифовального круга

Шлифовальный круг представляет собой пористое тело, изготовленное путем прессования и спекания определенной доли зернистых абразивов и связующих с высокой твердостью. Является ли выбор шлифовального круга и шлифовального круга разумным или нет, очень важно. Способность шлифовального круга достичь высокого качества обработки и производительности является основным фактором его производительности. Это зависит от таких факторов, как абразив, размер частиц, связующее вещество, твердость, структура, форма и размер шлифовального круга. Их называют характерными элементами шлифовальных кругов. Как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 Шлифовальный круг

Процесс резки абразивных частиц

Суть процесса шлифования (как показано на рис. 3) заключается в комплексном процессе резки, царапания и фрикционной полировки, в результате чего можно получить меньшую шероховатость поверхности. Резка играет основную роль при грубом шлифовании, в то время как резка и фрикционная полировка сосуществуют при тонком шлифовании.

(1) Абразивные зерна с большей высотой выступа и более острой кромкой на поверхности шлифовального круга глубже врезаются в заготовку и образуют стружку, играющую режущую роль (рис. а).

(2) Маленькие и тупые абразивные частицы могут образовывать только тонкие канавки на поверхности заготовки, а материал заготовки выталкивается в обе стороны, чтобы подняться. В это время нет очевидного образования сколов, а есть только эффект царапания (рис. b).

(3) По сравнению с вогнутыми и пассивированными абразивными частицами они не режут и не вырезают, а могут лишь проскальзывать по поверхности заготовки и играть роль фрикционного полирования (рис. в).

Рисунок 3 Процесс измельчения абразивных частиц

Характеристики технологии измельчения

Высокая точность и низкая шероховатость поверхности

При шлифовании на поверхности шлифовального круга имеется много режущих кромок, а радиус дуги кромки мал. Острее на абразивах

Режущая кромка может резать очень тонкий слой металла, а толщина реза может составлять всего несколько микрон, что является одним из необходимых условий прецизионной обработки.

Шлифовальный станок, используемый при шлифовании, имеет более высокую точность, лучшую жесткость и стабильность, чем обычный режущий станок, и имеет механизм микроподачи, который может выполнять микрорезку, тем самым обеспечивая реализацию точной обработки.

При шлифовании скорость резания очень высока. Когда абразивные частицы срезаются с поверхности заготовки на высокой скорости резания, имеется множество режущих кромок для резки. Каждая шлифовальная кромка срезает с заготовки очень небольшое количество металла, а высота остаточной площади очень мала, что способствует формированию гладкой поверхности.

Точность обработки ИТ7-ИТ6, значение Ra шероховатости поверхности 0,2-0,8М.

Шлифовальный круг имеет эффект самозатачивания

В процессе шлифования эффект самозатачивания шлифовального круга является режущей кромкой обычных режущих инструментов, которых нет у других режущих инструментов. Если происходит тупое повреждение, резка не может продолжаться и должна быть заменена или переточена. Из-за самозатачивания шлифовального круга абразивные частицы могут резать детали с более острым краем. В практическом производстве этот принцип иногда используется для непрерывного измельчения для повышения эффективности измельчения.

В процессе шлифования под действием высокой скорости, высокого давления и высокой температуры абразивы постепенно изнашиваются и становятся круглыми и тупыми. Режущая способность круглых и тупых абразивов будет уменьшаться, а сила, действующая на абразивы, будет непрерывно увеличиваться. Когда эта сила превышает предел абразивной прочности, абразивные частицы разрушаются и образуют новые острые края и углы, чтобы заменить старые круглые тупые абразивные частицы для шлифования; когда эта сила превысит силу сцепления круговой связки, круглые тупые абразивные частицы отвалятся от поверхности круга, обнажив свежий острый слой абразивных частиц, и продолжат шлифование.

Усилие обратного шлифования Fp больше

Рис. 4 Суммарное усилие шлифования и его разложение

Как показано на рис. 4, сила, действующая на заготовку шлифовальным кругом во время шлифования, представляет собой общую шлифовальную силу F. F можно разложить на три вертикальные силы, а именно шлифовальную силу Fc, противодействующую силу Fp и силу подачи шлифования Ff. При шлифовании из-за небольшой величины обратной подачи усилие Fc шлифования меньше, а усилие Fc шлифования подачи меньше, чем обычно можно пренебречь. Но обратное шлифовальное усилие Fp очень велико.

Это связано с тем, что шлифовальный круг имеет большую ширину, а абразивные частицы срезаются под большим отрицательным передним углом. В процессе резания режущими инструментами сила резания Fc в целом является наибольшей, а сила обратного шлифования Fp является наибольшей при шлифовании, что является замечательной особенностью шлифования.

Влияние: Fp влияет на направление входа шлифовального круга, шлифовальный круг толкает заготовку с большой силой, ускоряет пассивацию шлифовального круга, вызывает деформацию изгиба вала шлифовального круга и заготовки, а заготовка склонна к ошибке цилиндричности, что напрямую влияет на точность формы и качество поверхности заготовки, как показано на рис. 5.

Рис. 5 Деформация заготовки до и после шлифования

Решение: Чтобы устранить или уменьшить ошибку формы, вызванную Fp, мы используем тонкую шлифовку, увеличиваем количество полировок или используем вспомогательную поддержку.

Сглаживание: Когда заготовка шлифуется близко к конечному размеру (припуск обычно 0,005-0,01мм), она уже не будет шлифоваться ножом. Полировка может улучшить точность формы заготовки и уменьшить шероховатость поверхности. Качество помола повышается с увеличением времени помола.

Высокая температура шлифования

Высокая скорость шлифования, которая в 1020 раз выше, чем у обычной резки, и резка с отрицательным передним углом. При такой высокой скорости резания энергия, потребляемая на трех этапах шлифования, скольжения, царапания и резания, чрезвычайно велика, а трение серьезно. Локально преобразуется в тепло в сочетании с большим количеством абразивов, и поскольку теплопередача самого шлифовального круга очень плохая, большое количество тепла шлифования не может быть распределено за короткое время, зона шлифования мгновенно образует высокую температуру, и большая часть тепло шлифования будет передаваться деталям. Как правило, 80% теплоты резания передается заготовке (режущий инструмент меньше 20%) и мгновенно собирается на поверхности заготовки, образуя большой температурный градиент. Температура поверхности заготовки может достигать 1000°С, а поверхностный слой толщиной менее 1 мм близок к комнатной температуре. При очень высокой местной температуре поверхность подвержена термической деформации, даже возгоранию. Поэтому для снижения температуры шлифования необходимо применять большое количество смазочно-охлаждающей жидкости.

Поверхностное деформационное упрочнение и серьезное остаточное напряжение

По сравнению с инструментальной резкой, поверхностная деформация и слой остаточного напряжения при шлифовании намного мельче, но степень более серьезная. Влияет технология обработки, точность и работоспособность деталей.

Решение: своевременная правка шлифовального круга алмазным инструментом, нанесение достаточного количества смазочно-охлаждающей жидкости, увеличение количества полировок.

Применение шлифования

1) Круглое шлифование:

Как правило, в обычном круглом шлифовальном станке или универсальном круглом шлифовальном станке круглое шлифование имеет вертикальный, горизонтальный, комплексный, глубокий метод шлифования и т. Д.

Метод продольного шлифования

Основное движение: высокоскоростное вращение шлифовального круга

Круговое движение подачи: вращательное движение заготовки;

Продольное движение подачи: возвратно-поступательное линейное движение заготовки и шлифовального стола;

Горизонтальное движение подачи: периодическая поперечная подача шлифовального круга.

Характеристика: небольшое количество шлифования, небольшое усилие шлифования, меньшее выделение тепла, лучшие условия отвода тепла. Хорошая точность обработки и качество поверхности. Обладает сильной приспособляемостью и низкой продуктивностью.

Применение: мелкосерийное производство единичных изделий, тонкое шлифование, особенно шлифование тонких валов. Он чаще всего используется на практике.

Метод поперечного шлифования

Движение резания: заготовка не перемещается в продольном направлении, а шлифовальный круг непрерывно и горизонтально подается с малой скоростью.

Характеристики: Высокая производительность. Площадь контакта заготовки и шлифовального круга большая, сила шлифования больше, тепло больше, температура шлифования выше, заготовка подвержена деформации и пригоранию.

Применение: Серийное и массовое производство, особенно формообразующая поверхность заготовки. Заготовка с менее широкой обработанной поверхностью и большей жесткостью. Шлифовка вала.

Комплексный метод шлифования

Сначала поверхность заготовки грубо шлифуется методом поперечного шлифования. Между двумя соседними участками имеется нахлест 5-10 мм, оставляя на заготовке запас 0,01-0,03 мм. Затем заготовка тонко шлифуется методом продольного шлифования.

Синтезированы преимущества поперечного шлифования и продольного шлифования.

Глубокое шлифование

При шлифовании все припуски снимаются за один ход с меньшей продольной подачей и большей обратной подачей (обычно около 0,3 мм).

Передняя поверхность конуса грубо отшлифована, а цилиндрическая часть тонко отшлифована и отполирована.

Применение: при массовом производстве обрабатывается заготовка с большей жесткостью, а два конца обрабатываемой поверхности находятся далеко друг от друга, что позволяет шлифовальному кругу врезаться внутрь и наружу.

2) Шлифование внешнего круга на бесцентровом цилиндрическом шлифовальном станке

Рис. 7 Бесцентровое круглое шлифование

При шлифовании заготовка помещается между двумя шлифовальными кругами, поддерживаемыми кронштейном снизу, без верхней опоры. Меньший изготовлен из резинового связующего, а абразивные зерна толще. Его называют направляющим колесом. Другой используется для шлифования заготовки, которая называется шлифовальным кругом. Ось направляющего круга наклонена на один угол относительно оси шлифовального круга, вращается с гораздо меньшей скоростью, чем шлифовальный круг, и приводит во вращение заготовку за счет силы трения. С одной стороны, заготовка вращается, совершая круговую подачу, с другой стороны, совершает осевое движение подачи, как показано на рис. 7.

Особенности бесцентровой круглошлифовальной машины:

Два конца заготовки не нужно предварительно пробивать центральное отверстие, поэтому установка более удобна.

После настройки станка его можно обрабатывать непрерывно, что упрощает автоматизацию и обеспечивает высокую эффективность производства.

Заготовка зажимается между двумя шлифовальными кругами и не изгибается из-за силы обратного шлифования, что способствует шлифованию тонких частей вала.

Бесцентровое круглое шлифование требует, чтобы наружная поверхность заготовки была сплошной по окружности. Если на цилиндрической поверхности есть длинный шпоночный паз или плоскость, направляющее колесо не сможет непрерывно вращать заготовку, поэтому ее нельзя будет шлифовать.

Поскольку заготовка поддерживается кронштейном и располагается на собственной цилиндрической поверхности, если заготовка с отверстиями отшлифована, соосность между цилиндрической поверхностью и отверстием не может быть гарантирована.

Наладка бесцентровой круглошлифовальной машины сложна.

3) Шлифование отверстий

Его можно проводить как на внутреннем шлифовальном станке, так и на универсальном внешнем шлифовальном станке. Он может обрабатывать цилиндрические отверстия, конические отверстия и формованные внутренние поверхности и т. д. Процесс шлифования:

При шлифовании цилиндрических отверстий продольно заготовка устанавливается на патрон и совершает возвратно-поступательное движение по прямой вдоль оси. Шлифовальный круг вращается с высокой скоростью и периодически подает горизонтально.

Если коническое отверстие шлифовано, то только половина конического угла станины головки шлифовального станка отклоняется по горизонтали.

4) плоское шлифование

Периферийное шлифование: шлифование внешней поверхностью шлифовального круга.

Особенности: Небольшая площадь контакта между шлифовальным кругом и заготовкой, хороший отвод тепла, охлаждение и удаление стружки, высокое качество обработки.

Применение: Обработка заготовок с высокими требованиями к качеству.

Оборудование: плоскошлифовальный станок с горизонтальной осью.

Торцевое шлифование: шлифование торцом шлифовального круга.

Характеристика: Шлифовальная головка имеет меньшую длину выдвижения и лучшую жесткость. Допускается использование большей дозировки помола и имеет более высокую производительность. Однако площадь контакта между шлифовальным кругом и заготовкой велика, тепловыделение велико, охлаждение затруднено, а качество обработки низкое.

Применение: Заготовка с низким требованием качества заменяется фрезерованием в качестве предварительной обработки перед шлифованием.

Оборудование: плоскошлифовальный станок с вертикальной осью.

Направление развития помола

Высокая точность и малая шероховатость шлифования

Например, прецизионное шлифование, сверхточное шлифование, зеркальное шлифование.

Требования: Точность шлифовального станка, стабильность движения, приемлемые параметры процесса, доводка шлифовального круга. Процесс шлифования: При шлифовании микрокромка абразивных частиц нарезает микростружку на поверхности заготовки. В то же время, при соответствующем давлении шлифования, с помощью полутупой микролезвия, на поверхности заготовки создается эффект фрикционной полировки, благодаря чему достигается высокая точность и малая шероховатость поверхности.

Высокоскоростное шлифование

Скорость шлифования VC (> 50 м/с). Увеличьте скорость съема металла и производительность за счет увеличения скорости заготовки. Из-за высокой скорости шлифования увеличивается количество абразивных частиц, проходящих через зону шлифования в единицу времени, толщина режущего слоя каждой абразивной частицы становится тоньше, нагрузка на резание снижается, а стойкость шлифования колесо будет значительно улучшено.

Поскольку толщина режущего слоя каждого абразива мала, высота остаточной площади поверхности заготовки мала,

и высота подъема, образованная абразивным царапанием, также мала при высокоскоростном шлифовании, поэтому шероховатость шлифовальной поверхности мала. И обратное усилие высокоскоростного шлифования соответственно уменьшается, что помогает обеспечить точность обработки заготовки (особенно заготовки с плохой жесткостью).

Мощный помол

Шлифование с большой обратной подачей и малой скоростью продольной подачи, также известное как медленное глубокое шлифование или глубокое шлифование. Подходит для обработки различных фасонных поверхностей и канавок, особенно для шлифования труднообрабатываемых материалов (например, жаропрочных сплавов). Он может шлифовать необходимые детали непосредственно из литейных и ковочных заготовок, что значительно повышает производительность. Как высокоскоростное шлифование, так и сильное шлифование требуют более высоких требований к станкам, шлифовальным кругам и методам охлаждения.

Абразивная лента для шлифования

Оборудование, как правило, относительно простое. Вращение ремня является основным движением. Заготовка подается конвейерной лентой. Заготовка проходит через зону шлифования над опорной плитой, то есть обработка завершается.

Ленточно-абразивное шлифование стало одним из направлений развития шлифования из-за его высокой производительности, хорошего качества обработки и легкости шлифования сложных поверхностей.