Выбор абразивного инструмента

Выбор абразивного инструмента

Общие сведения

Обрабатываемый  материал

Размер детали и форма шлифуемой поверхности

Припуск на шлифование

Станок

Режим работы

 

Общие сведения

 

Производительность  труда при шлифовании, себестоимость  и высокое качество обработки  детали в значительной степени зависят  от характеристики абразивного инструмента. Поэтому при его выборе должны учитываться следующие параметры:

 характеристика  обрабатываемого материала (химический  состав, структура, физико-механические  свойства);

 размеры  заготовки, форма обрабатываемой  поверхности (сплошная, прерывистая), необходимая точность обработки;

 величина  снимаемого припуска, исходная шероховатость  поверхности, требуемое качество  обработки детали (шероховатость  поверхности, структура поверхностного  слоя);

 тип станка (круглошлифовальный, плоскошлифовальный, заточный), размеры, жесткость, мощность электродвигателя, соответствие техническим требованиям;

 режим  работы: рабочая скорость круга  и скорость заготовки, величина  подачи и ее способ (автоматическая  или ручная), охлаждение (вид, количество, способ подачи в зону резания).

 

 Операции  абразивной обработки большей  частью являются заключающими  процесс механической обработки,  определяющими качество поверхности  и надежность при эксплуатации  обрабатываемых деталей. Поэтому  при выборе характеристики абразивного  инструмента и назначении режимов  обработки нужно учитывать большое  количество переменных факторов, участвующих в процессе резания  и формирования обрабатываемых  поверхностей заготовок.

 

 Неправильные  выбор характеристики инструмента  и назначение режимов работы  приводят к браку обрабатываемых заготовок, снижению экономической эффективности операций (уменьшению производительности труда и стойкостной наработки абразивного инструмента, повышению объемного износа инструмента, снимаемого при правке, и времени на ее проведение).

 

 

ОБРАБАТЫВАЕМЫЙ  МАТЕРИАЛ

 

Химический  состав обрабатываемого материала  существенно влияет на качество шлифования, которое определяется степенью окисления  стружки и обрабатываемой поверхности. Процесс коррозии зависит от природы  химических элементов, составляющих сплав. Например, алюминий, кремний, никель и  другие способны образовывать химически  устойчивую пленку, увеличивая стойкость  сплавов к окислению. Наоборот, повышение  содержания углерода снижает устойчивость сплавов против окисления и тем  самым способствует процессу образования  стружки и облегчает ее удаление с поверхности круга. Таким образом, повышение степени окисления  облегчает процесс шлифования, а  понижение- затрудняет. Поэтому углеродистые стали, например, лучше шлифуются, чем легированные конструкционные и инструментальные. Легирующие присадки способствуют образованию в сталях карбидных соединений, повышают их твердость и температуру плавления. Это ухудшает обрабатываемость сталей абразивными инструментами, увеличивает степень затупления абразивных зерен, понижает стойкостную наработку кругов.

 

 Немаловажное  значение для процесса шлифования  имеют и физико-механические свойства  материала- теплопроводность и теплостойкость, прочность и вязкость. Так, обработка сплавов с низкой теплопроводностью проходит при высоких температурах, что делает их труднообрабатываемыми. Высокая прочность в сочетании с большой вязкостью также затрудняет процессы шлифования. Например, серый чугун обрабатывается значительно легче, чем отбеленный или легированный.

 

 Большое  влияние на процесс шлифования  оказывают характеристика абразивного  инструмента и структура обрабатываемого  материала. Например, стали по  обрабатываемости шлифованием в  зависимости от структуры можно  расположить в следующем порядке:  аустенитные, мартенситные, трооститные, сорбитные, перлитные. Исходя из этого, шлифование аустенитных сталей целесообразнее осуществлять кругами из белого электрокорунда и монокорудна. При опасности появления прижогов и шлифовочных трещин применяются круги открытых структур, иногда - круги из зеленого карбида кремния.

 

 В настоящее  время для шлифования труднообрабатываемых  сталей и сплавов применяются  инструменты из эльбора. Они позволяют исключить при шлифовании термические удары и прижоги.

 

 Обработка  твердых сплавов производится  инструментами из карбида кремния  и алмазов. Применение алмазных  инструментов исключает появление  шлифовочных трещин, обеспечивает высокую точность и качество обработки.

 

 Большие  преимущества алмазных кругов  по сравнению с кругами из  электрокорунда, карбида кремния  и эльбора наблюдаются при шлифовании деталей из чугуна, твердых сплавов, титана, молибдена, ванадия, стекла, фарфора. Однако они не имеют преимущества при шлифовании сталей. Поэтому имеется строгое разделение области применения эльбора и алмазов при шлифовании сталей и твердых, но хрупких материалов.

 

 Многообразие  сочетаний обрабатываемых материалов  по химическому составу, физико-механическим  свойствам и структуре с геометрическими  параметрами деталей и кинематическими  связями при шлифовании не  позволяют однозначно устанавливать  характеристику абразивного инструмента.  Так, для обдирки стального литья и проката применяются круги на бакелитовой связке, для окончательного шлифования - на керамической. При шлифовании сталей лучшие результаты дают круги из белого или нормального злектрокорунда. Для операций доводки предпочтительнее использовать бруски из карбида кремния.

 

 Многочисленные  эксперименты и производственные  наблюдения подтверждают, что для  каждого конкретного обрабатываемого  материала и условий обработки  существует наиболее эффективный  абразивный материал.

 

РАЗМЕР ДЕТАЛИ И ФОРМА ШЛИФУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

 

 

 При выборе  абразивного инструмента, его  зернистости, степени твердости,  структуры, режима обработки немаловажное  значение имеют размеры и форма  шлифуемой поверхности. Так, для  обработки заготовок, имеющих  большую массу, хорошо отводящую  образующееся при шлифовании  тепло, применяют более твердые  круги и интенсивные режимы. Заготовки,  имеющие небольшую толщину стенок, обрабатывают мягкими кругами  открытых структур.

 

 При большой  площади соприкосновения шлифовального  круга с изделием требуются  мягкие круги, так как удельные  давления могут быть малы для  периодического обновления поверхности  круга, при малой площади контакта - наоборот. Если для круглого  центрового шлифования, когда поверхность  контакта незначительна, а удельные  давления между обрабатываемой  деталью и кругом велики, необходим,  например, круг степени твердости  С1 - С 2, то для внутреннего шлифования применяется круг степени твердости СМ1 - СМ2. При шлифовании отверстий малых диаметров из-за невозможности обеспечить скорость резания более 15-20 м/с выбираются круги более высоких степеней твердости.

 

 Шлифование  прерывистых поверхностей следует  производить более твердыми кругами  плотной структуры, так как  прерывистость поверхности способствует  повышению самозатачиваемости кругов. В случае обработки изделий торцом круга при большом контакте между обрабатываемой плоскостью и абразивным инструментом необходимы более мягкие крупнозернистые круги, чем в случае обработки периферией круга. При этом кольцевые круги должны быть мягче, чем сегментные.

 

 Для обеспечения  необходимых формы и размеров  профильное шлифование производится  более твердыми и относительно  крупнозернистыми кругами. При неровной, прерывистой поверхности (отливки, поковки, детали с выступами, пазами и т. п.), при небольших контактах и работе, сопровождающейся ударами, следует применять (устойчивые по профилю, т. е. относительно плотной структуры и твердые, шлифовальные круги. С увеличением диаметра обрабатываемой заготовки при постоянной окружной скорости соответственно уменьшается нагрузка на режущие абразивные зерна, что позволяет .применять круги более низких степеней твердости. Увеличение диаметра обрабатываемой поверхности, как правило, повышает жесткость системы "станок - круг - заготовка", что способствует повышению стойкостной наработки круга.

 

Припуск на шлифование

 

 

 Величина  припуска определяет характер  операции абразивной обработки:  обдирочное, предварительное и окончательное  шлифование.

 

 Для удаления больших припусков на операциях обдирочного и предварительного шлифования применяют крупнозернистые круги с открытой структурой на бакелитовой и керамической связках.

 

При обдирочном шлифовании обычно применяют среднетвердые и твердые круги.

 

 Для силового  обдирочного шлифования, осуществляемого  при высоких скоростях резания  и давлениях в зоне резания,  применяют специальные шлифовальные  круги высоких степеней твердости  и крупных размеров зерен на  органических связках. Припуск  на обработку, достигающий 6 - 12 мм, удаляется за один проход  инструмента без последующей  механической обработки.

 

 При окончательных  операциях, когда с заготовок  удаляются небольшие припуски, следует  применять круги относительно  мелкозернистые с более плотной  структурой. Во избежание поверхностных структурных изменений материала твердость инструмента должна быть понижена до среднемягкой или средней. Окончательное шлифование обычно ведется кругами на керамической связке, отделочное - на органической.

 

 Часто  предварительное и окончательное  шлифование осуществляются в  одной комбинированной операции. В этом случае инструментом  одной и той же характеристики  удаляется при более жестких  режимах шлифования основная  часть припуска (предварительная  обработка), а затем при сниженных  значениях подачи на глубину  и продольной подачи и выхаживания  осуществляется окончательная обработка  поверхности детали. При комбинированной  операции шлифования применяются  среднезернистые круги средних  степеней твердости.

 

 Обычно  распределение общего припуска (z) на шлифование осуществляется  следующим образом:

 

 предварительное  - (0,5-0,6) z;

 

 окончательное  - (0,05-0,15) z.

 

 

СТАНОК

 

 

 На выбор  шлифовального круга существенное  влияние оказывают тип, мощность  и состояние станка, на котором  производится операция шлифования. Нередко одна и та же операция  может быть выполнена па станках  различных по жесткости и мощности. Шлифовальный станок с жесткими  подшипниками, смонтированный на  жестком фундаменте, обеспечивает  спокойную, без вибраций работу, а следовательно, и равномерную нагрузку на режущие зерна круга. Для работы на таком станке можно применять более твердые круги, чем при работе на станках с пониженной жесткостью.

 

 При большой  мощности станка можно применять  более интенсивные и производительные  режимы шлифования и во избежание  большого износа использовать  более твердые абразивные инструменты.

 

 Автоматическая и механическая подачи обеспечивают более равномерную нагрузку на шлифовальный круг, чем ручная. Поэтому при ручной подаче следует применять более твердые круги.

 

 Применение  охлаждения на шлифовальных станках  существенно облегчает процесс  шлифования. Охлаждение способствует  снижению нагрева обрабатываемого  изделия, удалению стружки и  уменьшению ее спекания, а также  уменьшению засаливания рабочей  поверхности круга. Поэтому при  использовании СОЖ применяются  круги более твердые (примерно  на одну степень), чем при шлифовании  всухую.

 

 Высокие  эксплуатационные показатели инструментов  из алмаза и эльбора достигаются при их применении на станках высокой жесткости и виброустойчивости. Пониженные жесткость и виброустойчивость приводят к повышенному износу алмазно-эльборного слоя кругов. По нормам точности шлифовальные станки, предназначенные для работы этими инструментами, должны быть повышенной, высокой и особо высокой точности. Эти станки должны обеспечивать возможность осуществления автоматических продольной и поперечной подач при шлифовании с применением смазочно-охлаждающих жидкостей.

 

 Для повышения  эффективности шлифования следует  применять станки, позволяющие вести  обработку нескольких поверхностей  одновременно. В этом случае применяют  круги более низких степеней  твердости, обеспечивающие равномерную  нагрузку на режущие зерна  и стабильное качество обработанной  поверхности.

 

 

РЕЖИМ РАБОТЫ

 

 

 Немаловажное  значение для выбора абразивного  инструмента имеет режим работы  станка.

 С повышением  окружной скорости круга увеличивается  число абразивных зерен, участвующих  в процессе шлифования в единицу  времени, и, следовательно, уменьшаются  сечение стружки и величина  нагрузки, приходящейся на одно  зерно. Таким образом, абразивные  зерна изнашиваются меньше. Наоборот, с уменьшением скорости круга  участвует меньшее количество  зерен в единицу времени, нагрузка  на них возрастает, и круг изнашивается  быстрее. В этом случае следует  применять более твердые круги.

 

 Работа  на максимальных скоростях круга,  допустимых условиями его прочности  и типом станка, позволяет повысить  производительность шлифования. По  мере износа круга уменьшается  его окружная скорость, и он начинает работать как более мягкий. Для поддержания постоянной скорости на шлифовальных станках следует устанавливать приводы, которые обеспечивают увеличение частоты вращения круга по мере его срабатывания.