/
Author: Кремень З.И.
Tags: общая технология машиностроения обработка металлов инженерия машиностроение шлифование технология машиностроения алмазные инструменты
ISBN: 5-217-00380-4
Year: 1989
Text
ДЛЯ ТЕХНИКУМОВ
БРАБОТКИ
БРАЗИВНЫМ
АЛМАЗНЫМ
НСТРУМЕНТО1
ДЛЯ ТЕХНИКУМОВ
Chipmaker.ru
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКИ
АБРАЗИВНЫМ
И АЛМАЗНЫМ
ИНСТРУМЕНТОМ
Под общей редакцией
д ра техн, наук 3. И. Кремня
Допущено Министерством станкостроительной
и инструментальной промышленности СССР
в качестве учебника
для машиностроительных техникума
Ленинград
„Машиностроение"
Ленинградское отделение
1989
ББК 34.59я723
Т38
УДК [621.9.04.025 + 621.922] (075.32)
Авторы: 3. И. Кремень, Г. И. Буторин, В. М. Колом азин, В. Г. Сафронов,
И. X. Стратиевский, В. Г. Юрьев
Рецензенты: канд. техн, наук И. С. Большаков, Э. Я. Дворецкая
Т38 Технология обработки абразивным и алмазным инстру-
ментом: Учебник для машиностроит. техникумов/3; И. Кре-
мень, Г И. Буторин, В. М. Коломазин и др.; Под общ. ред.
3. И. Кремня.— Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,
1989.— 207 с.: ил.
ISBN 5-217-00380-4
В учебнике рассмотрены физические основы абразивной обработки, ее
виды, особенности и области применения. Уделено внимание принципам вы-
бора инструментов и режимов резания в зависимости от требований к ка-
честву изготавливаемой детали и вида обрабатываемого материала. Даны
сведения о применении алмазных и эльборных Инструментов. Подробно
рассмотрены высокоэффективные виды обработки: высокоскоростное, глу-
бинное, ленточное шлифование, обработка потоком абразивных зерен.
Специальные главы посвящены обработке неметаллических материалов,
а также обработке лезвийным инструментом из сверхтвердых материалов.
Приведены характеристики современного шлифовального, полировального
и доводочного оборудования.
т 2704040000—156
т —noo/ni \—on—48 ~ Св. план для сРеД- спец, учебн.
(М»(01)-В9 заведений 1989
ББК 34.59я723
ISBN 5-217-00380-4
© 3. И. Кремень, Г И. Буторин,
В. М. Коломазин, В. Г Сафронов,
И. X. Стратиевский, В. Г Юрьев,
1989
ПРЕДИСЛОВИЕ
В принятых XXVII съездом КПСС «Основных направлениях экономи-
ческого и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период
до 2000 года» предусмотрено увеличение выпуска продукции машиностро-
ения и металлообрабатывающей промышленности на 40—45 %, для чего
производительность металлорежущего оборудования должна быть увели-
чена в 1,5—1,6 раза. Решение этих задач возможно только на основе
прогрессивных технологических процессов, применение которых в двенад-
цатой пятилетке должно быть расширено в 1,5—2 раза. Значительное
внимание должно быть уделено сокращению доли ручного труда за счет
внедрения средств механизации и автоматизации.
Опережающее развитие получает станкостроение, в особенности про-
изводство станков с ЧПУ, обрабатывающих центров и гибких производ-
ственных систем. В связи с этим предъявляются высокие требования
к уровню технологических процессов, обоснованному выбору характе-
ристик инструмента и режимов обработки.
Одним из основных направлений развития технологии машиностроения
является расширение областей применения абразивной обработки заго-
товок. Из общего парка металлорежущих станков 20—22 % станков рабо-
тают с использованием абразивного и алмазного инструмента; для стан-
ков-полуавтоматов и автоматов эти цифры значительно выше — 30—
33 %. В автомобильном, подшипниковом, инструментальном производ-
стве доля станков для абразивной обработки составляет 50—60 %.
Созданы станки с ЧПУ и многоцелевые центры для абразивной
обработки.
В результате абразивной обработки обеспечивается, как правило,
требуемое качество деталей: точность размеров и формы, шероховатость
поверхности, структура поверхностного слоя металла. Таким образом,
от правильного проектирования и выполнения технологических операций
абразивной обработки во многом зависит надежность и долговечность
машин.
В таких отраслях промышленности, как производство электронной
и вычислительной техники, абразивная обработка является основным
видом механической обработки деталей из полупроводниковых и магнит-
ных материалов, ферритов, специальной керамики.
Сложные задачи обработки коррозионно-стойких и быстрорежущих
сталей, жаропрочных и титановых сплавов также решаются путем совер-
шенствования технологии абразивной обработки. Большой вклад в ре-
1*
3
шение этих задач внесли работы советских ученых Г В. Бокучавы,
Г М. Ипполитова, С. Н. Корчака, Г. Б. Лурье, А. А. Маталина, Е. Н. Ма-
слова, М. С. Наермана, С. А. Попова, С. Г Редько, Л. В. Ходубина,
П. И. Ящерицина и др., работы Всесоюзного научно-исследовательского
института абразивов и шлифования (ВНИИаш).
В настоящем учебнике рассмотрены все основные процессы абразив-
ной обработки, их физическая сущность, основные закономерности, осно-
вы построения технологии. Значительное внимание уделено обоснован-
ному выбору характеристик абразивных инструментов и режимов обра-
ботки, обеспечивающих высокие производительность труда и качество
деталей. Рассмотрены вопросы рационального применения абразивных
инструментов из сверхтвердых материалов — синтетических алмазов,
кубического нитрида бора (эльбора).
Приведены основные технические данные различных групп станков для
абразивной обработки, рассмотрены вопросы кинематики и динамики
процесса шлифования, базирования деталей при обработке на шлифо-
вальных станках. Приведены примеры обработки на шлифовальных стан-
ках с ЧПУ.
Учебник содержит основные сведения о новых * технологических
процессах, позволяющих интенсифицировать обработку деталей, ме-
ханизировать трудоемкие ручные операции.
Разделы 1.1, 1.2, 1.6, 1.7 и гл. 9 написаны д. т. н. 3. И. Кремнем;
разд. 1.5, 1.8 и гл. 3, 4, 8, 12 — к. т. н. Г И. Буториным; разделы 1.3, 1.4,
11.4 и гл. 5, 6 — к. т. н. В. Г Юрьевым; разд. 7.1, 7.2, 11.1, 11.2 — к. т. н.
В. М. Коломазиным; разд. 2.1, 2.2, 2.3, 2.5, 6.4, 6.5 — к. т. н. И. X. Стра-
тиевским; разд. 2.4, 7.3, 7.4, 11.3 и гл. 10 — к. т. н. В. Г Сафроновым.
Глава 1
ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ
АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
§ 1.1. АБРАЗИВНАЯ ОБРАБОТКА
И ОБЛАСТИ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1.1. Основные виды абразивной обработки
Абразивная обработка — процесс обработки материалов ре-
занием, т. е. со снятием стружки. Слой металла (припуск) с заготовки
снимается в результате резания, осуществляемого абразивным инстру-
ментом с большим количеством микрорезцов — абразивных зерен. Как
правило, абразивную обработку выполняют после обработки лезвийным
режущим инструментом, электрофизическими методами и другими спо-
собами. В ряде случаев абразивную обработку осуществляют непосред-
ственно после получения заготовки методами штамповки, литья, порошко-
вой металлургии.
К абразивной относятся следующие виды обработки.
Шлифование — обработка вращающимся инструментом — шлифо-
вальным кругом. Вращение круга является главным движением резания
и осуществляется со скоростью 10—100 м/с. Шлифование применяют для
удаления определенного слоя металла (припуска), придания заготовке
требуемой формы, получения заданных чертежом размеров и формы
детали, а также требуемой шероховатости поверхности. Шлифование
обеспечивает 5—7-й квалитеты, 6—10-ю степени точности формы
(СТ СЭВ 636—77) и шероховатость по параметру Ra —1,24-0,1 мкм.
Доводка — обработка, осуществляемая, как правило, после шлифова-
ния и направленная на достижение наиболее высокой точности раз-
меров и формы детали, а также высокого качества поверхности. При
доводке инструмент и заготовка в большинстве случаев совершают одно-
временно несколько движений (вращательное, возвратно-поступатель-
ное, колебательное) со скоростью 0,1—3 м/с. Доводку используют как
финишную технологическую операцию при изготовлении наиболее точ-
ных деталей. Доводка обеспечивает 0,1—4-й квалитеты, 1—5-ю степени
точности и шероховатость по параметру Ra = 0,104-0,01 мкм.
Полирование — обработка деталей в целях уменьшения шерохова-
тости, получения зеркального блеска, а также удаления дефектного
слоя. В результате полирования микронеровности на поверхности детали
приобретают сглаженную, закругленную форму, что значительно увели-
чивает отражательную способность поверхности. Полирование выполня-
5
ют как по схеме, аналогичной шлифованию, при высокой (15—30 м/с)
скорости инструмента, так и по другой схеме при малой (0,2—0,5 м/с)
скорости. В качестве инструмента применяют диск с рабочей торцовой
поверхностью. В первом случае происходит интенсивное тепловыделение
в зоне контакта инструмента с заготовкой, тонкий слой металла размяг-
чается и течет, заполняя впадины микронеровностей. Во втором случае
удаляются тончайшие поверхностные пленки, образующиеся при взаимо-
действии кислорода воздуха и поверхностно-активных веществ с метал-
лом. Полированием получают блестящие поверхности с шероховатостью
по параметру /?а = 0,1 4-0,04 мкм.
Отрезка — разделение заготовки, например прутка, на части с помо-
щью специального отрезного круга. Отрезку используют также для удале-
ния литников, прибылей с заготовок, полученных литьем. Производитель-
ность абразивной отрезки, особенно при высокой (80—100 м/с) скорости,
значительно превосходит производительность других видов отрезки (фре-
зами, дисковыми пилами и др.).
Отделочная обработка — обработка, целью которой являются: уда-
ление поверхностного дефектного слоя металла; снятие заусенцев после
обработки резанием и облоя после штамповки и точного литья; закругле-
ние кромок; подготовка поверхностей под покрытия; удаление окалины,
образовавшейся при термообработке; придание деталям товарного вида.
В большинстве случаев отделочную обработку осуществляют путем воз-
действия на заготовку потока свободных абразивных зерен.
1.1.2. Виды шлифования, их особенности
и область применения
В зависимости от формы обрабатываемых поверхностей при-
меняют различные виды шлифования.
Круглое шлифование используют для обработки поверхностей вра-
щения (цилиндрических, конических и др.). Различают шлифование
круглое наружное и внутреннее, т. е. шлифование отверстий (рис. 1.1).
В зависимости от способа базирования заготовки производят круглое
шлифование в центрах, шлифование в патроне и бесцентровое шлифова-
ние. При бесцентровом шлифовании заготовку базируют обрабатыва-
емой поверхностью на специальном опорном ноже (рис. 1.2, а) или на
неподвижных опорах (рис. 1,2,6).
Круглое наружное шлифование применяют для обработки гладких
и ступенчатых валов, осей, штоков, шеек коленчатых и распределительных
валов двигателей внутреннего сгорания, шпинделей и пинолей станков,
валков прокатных станов, крупногабаритных (диаметром более 1 м и дли-
ной 6—12 м) валов бумагоделательных машин, калибров-пробок и др.
Бесцентровое шлифование используют для обработки роликов под-
шипников качения, поршневых пальцев, плунжеров, золотников, толкате-
лей и стержней клапанов двигателей. Бесцентровое шлифование на
неподвижных опорах применяют для обработки колец подшипников.
Внутреннее шлифование используют для обработки отверстий в штам-
пах и пресс-формах, в зубчатых колесах и зуборезных инструментах
6
Рис. 1.1. Схемы круглого наруж-
ного (а) и внутреннего (б) шли-
фования:
1 — заготовка; 2 — шлифовальный
круг
(фрезах, долбяках), высокоточных отверстий в деталях топливной ап-
паратуры и гидроаппаратуры, в кольцах подшипников, в гильзах цилин-
дров двигателей и др.
Плоское шлифование предназначено для обработки плоских поверх-
ностей, его широко используют при изготовлении технологической ос-
настки — приспособлений, штампов, пресс-форм, при обработке направ-
ляющих станин металлорежущих станков.
В зависимости от схемы снятия припуска различают: многоходовое
(маятниковое) шлифование, когда за каждый ход стола станка снима-
ется слой металла толщиной 0,02—0,1 мм; глубинное (одноходовое)
шлифование, когда за один ход снимается весь припуск либо слой
металла толщиной, равной 0,9—0,95 размера припуска. Глубинное шлифо-
вание высокопроизводительно, его применяют при обработке замков
лопаток турбин, компрессоров, точных пазов для получения канавок
сверл и метчиков. На специальных станках с повышенными жесткостью
и мощностью привода глубинное шлифование осуществляется со съемом
припуска 10—30 мм и более за один ход.
При шлифовании существуют следующие движения подачи: ради-
альное (в направлении радиуса шлифовального круга), обеспечивающее
определенную глубину шлифования; осевое (в направлении оси круга);
касательное (в направлении вектора скорости круга), обеспечивающее
обработку всей поверхности детали. При круглом шлифовании роль
касательного движения подачи играет вращение заготовки. Подробнее
о кинематике шлифования см. в § 1.4.
Если при круглом или плоском шлифовании отсутствует осевое дви-
жение подачи, то такое шлифование называется врезным.
Профильное шлифование — обработка поверхности, образующая ко-
торой представляет кривую или ломаную линию. Разновидностями
профильного шлифования являются резьбошлифование, сферошлифова-
ние, зубошлифование, шлифование желобов колец шариковых подшип-
ников.
По направлению векторов скорости шлифовального круга и скорости
касательного движения подачи заготовки различают: встречное шлифо-
вание, при котором эти векторы в точке контакта круга и заготовки
направлены в противоположные
о) 2 6) стороны; попутное шлифование,
Xl \ \ V Рис. Схемы бесцентрового шли-
\ фования:
/ — шлифовальный круг, 2 — заготовка;
х~ ведущий круг; 4 — опорный нож; 5 —
*тг опоры
Рис. 1.3. Схемы плоского
шлифования:
/ — заготовка; 2 — шлифоваль-
ный круг
при котором векторы скоростей в точке контакта направлены
в одну сторону. При встречном шлифовании каждое режущее абразив-
ное зерно снимает стружку большего сечения, чем при попутном, т. е.
процесс протекает более производительно, но с более интенсивным тепло-
выделением.
По форме рабочей поверхности инструмента различают шлифование
периферией круга (рис. 1.3, а) и шлифование торцом круга (рис. 1.3, б).
Разновидностью шлифования торцом круга является обработка сегмент-
ным, т. е. сборным кругом, состоящим из шлифовальных сегментов (ГОСТ
2464—82 *), установленных и закрепленных в планшайбе. Высокой
производительностью отличается одновременное двустороннее торцешли-
фование, при котором обрабатываемые заготовки перемещаются между
торцами двух шлифовальных кругов диаметром 700—900 мм. Этот вид
шлифования используют для обработки торцов колец и роликов под-
шипников.
В последнее время получили распространение высокопроизводитель-
ные виды шлифования: многокруговое, при котором несколькими шлифо-
вальными кругами одновременно обрабатывают несколько поверхностей
заготовки (рис. 1.4, а); совмещенное, когда одним кругом, расположен-
ным под углом и соответствующим образом профилированным, одновре-
менно или последовательно также обрабатывают несколько поверхностей
заготовки (рис. 1.4,6).
Для удаления дефектного слоя металла с исходных заготовок (про-
Рис. 1.4. Схемы многокругового (а) и совмещенного (б) шлифования:
/ — правящие ролики; 2 — шлифовальные круги; 3 — заготовка
8
Рис. 1.5. Схема
ленточного шли-
фования (Р —
сила прижима):
/ — шлифоваль-
ная лента; 2 — за-
готовка; 3 — при-
жимной ролик
лопаток, экранов
для мебели и др.
ката, поковок, отливок и т. п.) используют обди-
рочное шлифование крупнозернистыми кругами
(размеры абразивных зерен 1—3 мм). Обдирочное
шлифование, выполняемое при силе прижима круга
к заготовке 7—10 кН и скорости резания 60—
80 м/с, называется силовым.
Одним из основных направлений повышения
производительности шлифования является увели-
чение скорости резания, т. е. скорости шлифоваль-
ного круга. Широкое распространение получило
скоростное шлифование (и = 504-60 м/с); созданы
станки и круги для высокоскоростного шлифова-
ния (и = 804-100 м/с).
Все более широко применяют ленточное шлифо-
вание (рис. 1.5), при котором инструментом явля-
ется не круг, а бесконечная шлифовальная лента,
изготовленная из шлифовальной шкурки на тканевой
основе. Ленточное шлифование распространено при
обработке криволинейных поверхностей турбинных
кинескопов телевизоров, древесно-стружечных плит
Одной из разновидностей шлифования является заточка режущего
инструмента. Существуют различные схемы заточки резцов, фрез,
долбяков, сверл и других инструментов. В результате заточки режу-
щим кромкам инструмента придается необходимая форма и острота,
обеспечивается требуемое качество поверхностей лезвий инструмента.
В последние годы для повышения производительности шлифовальных
операций применяют метод электрохимического растворения металла,
заключающийся в следующем. К детали и кругу (который должен быть
токопроводящим) подводят электрический ток, причем деталь являет-
ся анодом, а круг — катодом. В зону обработки подают специальную
жидкость — электролит. При пропускании тока поверхностный слой ме-
талла детали взаимодействует с электролитом, разрыхляется и растворя-
ется. Этот разрыхленный слой удаляется шлифовальным кругом значи-
тельно более интенсивно, чем основной металл. Такой комбинированный
процесс (с использованием не только механической, но и электрической
энергии) называется электрохимическим шлифованием.
Большое количество разновидностей шлифования потребовало созда-
ния специального оборудования; как правило, каждый вид шлифования
осуществляется на специальных станках — круглошлифовальных, пло-
скошлифовальных, внутришлифовальных, разьбошлифовальных и др.
Разработаны универсальные станки, на которых можно производить
как круглое наружное, так и круглое внутреннее шлифование. В массовом
производстве используют шлифовальные станки-автоматы. В настоящее
время создаются специальные шлифовальные станки с числовым про-
граммным управлением, а также многоцелевые станки — обрабатыва-
ющие центры, на которых можно выполнять ряд различных шлифоваль-
ных операций.
9
1.1.3. Абразивная доводка
Доводку производят как с помощью инструментов из связан-
ных, закрепленных абразивных зерен, так и инструментов, состоящих
из двух компонентов: пасты из свободных абразивных зерен, осущест-
вляющих деформирование и резание металла; металлического притира,
обеспечивающего передачу рабочего давления на зерна и получение тре-
буемой точности формы деталей. Наиболее широко распространены
следующие виды доводки.
Хонингование — обработка точных отверстий специальным инстру-
ментом — хоном, представляющим собой головку с расположенными на
ней абразивными брусками. Хон вращается со скоростью 0,3—1,0 м/с
и одновременно совершает возвратно-поступательное движение со скоро-
стью 0,2—0,3 м/с. Хонингование производят после шлифования; в не-
которых случаях предварительное хонингование выполняют после раста-
чивания или зенкерования отверстия.
Хонингованием обрабатывают внутренние поверхности гильз цилинд-
ров двигателей, отверстия шатунов, зубчатых колес, фрез, долбяков,
деталей топливной аппаратуры и гидроаппаратуры.
Суперфиниширование — окончательная обработка поверхностей вра-
щения мелкозернистым абразивным бруском, которому придается колеба-
тельное движение с частотой 600—3000 мин-1 (10—50 Гц) и амплитудой
1—3 мм. Заготовка совершает вращение со скоростью v3 = 0,2-4- 1,5 м/с.
При необходимости брусок или заготовка совершают движение
осевой (продольной) подачи со скоростью 0,01—0,02 м/с. Суперфи-
ниширование производят после шлифования; оно обеспечивает полу-
чение волнистости менее 0,1 мкм и шероховатости по параметру
Ra = 0,104- 0,03 мкм. Суперфиниширование применяют как финишную
операцию при обработке дорожек качения колец подшипников, поверх-
ностей роликов, плунжеров, поршневых пальцев, штоков, шеек колен-
чатых и распределительных валов, валов коробок передач и других
деталей узлов трения.
Притирка — окончательная обработка поверхностей различной формы
с помощью металлического притира, имеющего форму обрабатываемой
поверхности, и абразивной пасты, нанесенной на поверхность притира.
При притирке плоских поверхностей в ряде случаев в качестве инстру-
мента используют абразивные мелкозернистые диски-притиры, работа-
ющие торцовой поверхностью. Рабочее движение при притирке склады-
вается из двух или нескольких движений притира и заготовки (враща-
тельных, возвратно-поступательных, колебательных). Скорость рабочего
движения составляет 0,2—1,0 м/с.
Наиболее широко применяют притирку при обработке плоских по-
верхностей у калибров, эталонов — концевых мер длины, торцов колец
и роликов подшипников качения, высокоточных отверстий малого диамет-
ра (менее 6—8 мм) в деталях топливной аппаратуры, а также поверх-
ности шаров, используемых в подшипниках качения.
Разновидностью притирки является взаимная притирка двух деталей,
10
работающих в парах трения; так, взаимной притирке подвергают в ряде
случаев пары зубчатых колес, пары плунжер—втулка, используемые
в топливной аппаратуре, клапаны, применяемые в двигателях внутрен-
него сгорания.
1.1.4. Виды полирования и отделочной обработки
В зависимости от используемых инструментов применя-
ют различные технологические схемы полирования. Штампован-
ные детали сложного профиля полируют кругами, вращающи-
мися со скоростью 20—30 м/с. Для этих целей используют круги
на эластичных органических связках или круги из ткани либо синтетиче-
ского волокна, на которые предварительно наносят или подают в процессе
обработки абразивную пасту.
Схема полирования абразивной лентой аналогична схеме ленточного
шлифования, т. е. на свободной ветви ленты либо с использованием
эластичных прижимных роликов. Ленточное полирование особенно эффек-
тивно при обработке турбинных и компрессорных лопаток, труб, греб-
ных винтов, металлических листов, экранов кинескопов.
Полирование торцом вращающегося диска-полировальника (у =
= 0,24-0,5 м/с) производят по схеме, аналогичной схеме плоской притир-
ки. В качестве инструмента используют мягкую подложку из ткани, поли-
мерных материалов, смолы; в зону обработки подают абразивную пасту
или суспензию. По такой схеме полируют различные плоские детали,
линзы, металлические зеркала, полупроводниковые пластины и др.
Еще одним способом полирования является обработка во вращающих-
ся барабанах, куда помещают абразивно-жидкостную рабочую смесь
и обрабатываемые заготовки. Отделочную обработку осуществляют либо
уплотненным, либо, наоборот, разреженным потоком свободных абразив-
ных зерен. К обработке уплотненным потоком относятся:
центробежно-планетарная обработка, при которой слой абразивных
зерен уплотняется центробежными силами при вращении барабана, а по-
груженные в этот слой заготовки также вращаются;
магнитно-абразивная обработка, при которой слой абразивных зерен
уплотняется силами магнитного поля; при этом способе используют
специальный абразивный материал, спеченный с железом и имеющий
высокую магнитную проницаемость;
экструзионно-абразивная обработка, заключающаяся в продавлива-
нии под высоким давлением (5—10 МПа) очень вязкой абразивной пасты.
К обработке разреженным потоком абразивных зерен относятся:
виброабразивная обработка, при которой обрабатываемые заготовки
и абразивно-жидкостная смесь находятся в рабочей камере, соверша-
ющей колебательные движения;
турбоабразивная обработка, при которой на вращающиеся в рабо-
чей камере заготовки воздействует воздушно-абразивный поток.
Преимуществом этих способов является возможность обработки слож-
нопрофильных заготовок при простой кинематике станка.
11
Применяют также струйно-абразивную обработку, при которой струю
абразивно-жидкостной смеси подают на заготовку из сопла под давлением
0,4—1,0 МПа. При этом способе сопло и заготовка должны иметь
относительные перемещения, что обеспечивается кинематикой станка.
Большое число разновидностей абразивной обработки обусловливает
их широкое применение при обработке заготовок из металлов и неметал-
лических материалов.
§ 1.2. АБРАЗИВНОЕ ЗЕРНО КАК РЕЖУЩИЙ ЭЛЕМЕНТ.
МИКРОРЕЗАНИЕ ЕДИНИЧНЫМ ЗЕРНОМ
И РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ИНСТРУМЕНТА
Абразивная обработка основана на воздействии абразивных
зерен на обрабатываемый материал. Абразивное зерно представляет
собой многогранник неправильной геометрической формы, все вершины
и ребра которого имеют закругление (рис. 1.6). Радиус закругления р,
а также угол заострения 0 характеризуют степень остроты зерна
и во многом влияют на характер взаимодействия зерна с обрабатыва-
емым материалом (в дальнейшем рассматривается обработка металлов).
Степень остроты зерен разных абразивных материалов неодинакова
(табл. 1.1). Наибольшую степень остроты имеют зерна сверхтвердых
материалов — алмаза и кубического нитрида бора (эльбора). Зерна элек-
трокорунда и карбида кремния характеризуются значительно большими
радиусами вершин и меньшим количеством острых углов.
В процессе абразивной обработки абразивные зерна, находящиеся
на рабочей поверхности инструмента, царапают поверхностный слой ме-
талла (рис. 1.7). Установлено, что характер взаимодействия зерна
с металлом зависит от отношения /г/р, где h — глубина внедрения зерна
в металл. При царапании закаленной стали резание с образованием
микростружек происходит при /г/р0,3 4-0,5; при 0,3 > /г/р > 0,02
происходит пластическое оттеснение (выдавливание) металла по краям
царапины без стружкообразования; при /г/р^0,02 — только упругое,
с последующим восстановлением, деформирование поверхностного слоя
металла, причем каких-либо заметных следов воздействия зерна в этом
случае не наблюдается. При царапании мягких и пластичных металлов,
например латуни, бронзы, алюминиевого сплава, значение отношения
/г/р, при котором начинается резание, увеличивается до 0,7—1,0.
Особенностью процесса микрорезания — царапания абразивными
зернами — является, как правило,
наличие отрицательных передних
углов у (рис. 1.7), обусловленное
малой глубиной резания и закруг-
лением режущих кромок зерен.
Это приводит к увеличению энерге-
тических затрат на съем единицы
Рис. 1.6. Профиль абразивных
зерен (увеличение 250х)
12
Таблица 1.1. Степень остроты зерен различных абразивных материалов
Характери- стика остроты зерна Алмаз Эльбор Электрокорунд Карбид кремния
Зернистость
250/200 60/53 160/125 60/53 25 16 25 16
Средний 7,8 2,6 9,5 4,6 21 14,5 17,5 12 радиус за- кругления _ вершины р, мкм Предель- 2,5—25 0,4—8 1—36 0,4—23 6—81 2,8—56 4—83 2,8—33 ные значения радиусов за- кругления, мкм Количество 61 74 54 68 20 23 18 28 углов в зер- не, меньших 90°, %
объема металла, к образованию зон пластически деформированного
металла впереди зерна (зона k), по краям царапины (зона /), ниже дна
царапины (зона h\). Передний угол определяется выражением у =
= arcsin (р — h)/р, из которого следует, что передний отрицательный угол
тем больше, чем больше радиус закругления режущей кромки и. чем
меньше глубина внедрения зерна в металл.
При резании закругленной режущей кромкой со значительным отри-
цательным передним углом нормальная составляющая силы разания
Ру больше касательной составляющей Pz; при у =—20° отношение
Ру/Рг=\,5-т-2, при у= — 40° Ру/Рг = 2,5-±-3. Этим абразивное резание
принципиально отличается от резания лезвийным инструментом с поло-
жительным передним углом, когда Ру меньше Рг.
При перемещении абразивного зерна, вдавленного в металл на глу-
бину (0,34-0,5)р, напряжения, возникающие в зоне металла перед
зерном, будут больше предела
прочности металла на срез, в ре-
зультате происходит разрушение
металла и отделение стружки.
Рис. 1.7 Схема царапания по-
верхности вершиной абразив-
ного зерна (у — передний угол;
а — задний угол; Рг, Ру — каса-
тельная и радиальная составляю-
щие силы резания; АСВ — пе-
редняя поверхность; BE — зад-
няя поверхность)
13
b
Рис. 1.8. Поперечное сечение цара-
пины — следа зерна (Ь — ширина ца-
рапины; Ьл — расстояние между нава-
лами; 6ВП — ширина впадины; h — глу-
бина царапины)
Поперечное сечение следа зерна — образовавшейся царапины — при-
ведено на рис. 1.8. По краям царапины всегда образуются пластически
оттесненные навалы металла. Для количественной оценки доли разру-
шенного металла используют коэффициент стружкообразования
= v< =1+
С S„,+S„2
где Vc — объем металла, удаленного в виде стружки; VH — объем нава-
лов металла; S — площадь поперечного сечения впадины шириной
6ВП; 5Н| и SH2 — площади поперечных сечений навалов.
Микростружки, снимаемые зернами, могут иметь форму запятых
(рис. 1.9) или сегментов. С ростом скорости шлифуемой заготовки
ширина Sz микростружек увеличивается.
На рабочей поверхности шлифовального круга абразивные зерна
расположены случайным образом и имеют разную высоту; так, для круга
зернистостью 40 (размер зерен основной фракции 320—400 мкм) разно-
круга зернистостью 25—0,22 мм,
для круга зернистостью 16—
0,15 мм. Поэтому глубина внедре-
высотность составляет 0,30 мм, для
Рис. 1.9. Схема резания
единичным абразивным
зерном при круглом на-
ружном шлифовании:
/ — шлифовальный круг;
2 — абразивное зерно; 3 —
заготовка
J 4
2
1
Рис. 1.10. Схема контакта по-
верхностей шлифовального кру-
га и заготовки:
/ — исходный микропрофиль заго-
товки; 2 — шлифовальный круг; 3 —
первый ряд зерен; 4 — второй ряд
зерен; 5 — окончательный микро-
профиль детали
14
ния отдельных зерен является различной. Очевидно, что резание осуще-
ствляет только часть зерен, для которых выполняется условие
^0,34-0,5. По данным исследований, число режущих зерен не превы-
шает 12—17 % от общего числа зерен, контактирующих с металлом.
Зона контакта рабочей поверхности шлифовального круга с обра-
батываемой поверхностью заготовки имеет вид, представленный на
рис. 1.10 (в сечении плоскостью, проходящей через ось шлифовального
круга перпендикулярно к обрабатываемой поверхности). При вращении
круга через зону контакта L последовательно проходят ряды зерен.
Количество таких рядов тем больше, чем больше скорость круга и время
обработки, а также чем меньше размер зерен (т. е. чем больше их число
на поверхности круга). Например, при круглом шлифовании вала диа-
метром 50 мм кругом диаметром 300 мм, вращающимся со скоростью
у = 30 м/с, и с глубиной внедрения зерен / = 0,25 мм длина дуги кон-
такта составляет около 1,1 мм, время контакта — 0,0035 с. За это время
с заготовкой контактирует участок поверхности круга длиною 105,2 мм.
При зернистости 25 через зону контакта пройдут 414 рядов зерен. В ре-
зультате последовательного наложения этих рядов зерен образуются
суммарный (условный) режущий профиль круга и формирующий микро-
профиль обработанной поверхности (рис. 1.10).
Таким образом, объем снимаемого при шлифовании мателла и мик-
рорельеф (шероховатость) шлифованной поверхности являются резуль-
татом суммарного воздействия очень большого числа абразивных зерен,
случайным образом расположенных на рабочей поверхности круга
и образующих его суммарный режущий профиль. Параметры суммарного
режущего профиля круга и связанного с ним микрорельефа поверх-
ности детали могут быть рассчитаны.
§ 1.3. ИЗНАШИВАНИЕ АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
И ИХ СТОЙКОСТЬ
Резание при шлифовании осуществляется большим числом
режущих кромок различных размеров и геометрической формы, неодина-
ково ориентированных на рабочей поверхности инструмента и в разной
мере участвующих в снятии материала. Все это в совокупности с пери-
одическими тепловыми и ударными нагрузками, а также с химическим
взаимодействием обусловливает изнашивание шлифовального круга.
Условия обработки определяют следующие виды изнашивания шлифо-
вального круга:
1) механическое истирание, сопровождающееся нагревом, которое
является причиной образования площадок износа на вершинах режущих
кромок (рис. 1.11,а);
2) хрупкое микроразрушение (поверхностное выкрашивание) режу-
щих кромок зерен, приводящее к образованию новых режущих кромок
(рис. 1.11,6);
3) хрупкое разрушение абразивных зерен на несколько частей
(рис. 1.11,в);
15
Рис. 1.11. Виды изнашивания абразивных зерен:
/ — абразивные зерна и их частицы; 2 — связка
4) вырывание из связки целых абразивных зерен или их блоков
(рис. 1.11, г).
В ходе работы шлифовального круга одновременно возникают все
виды изнашивания. В каждом отдельном случае преобладание какого-
либо вида изнашивания зависит от физико-механических свойств обра-
батываемого материала, материала абразивных зерен, вида связки, сило-
вых и температурных нагрузок, а также от условий обработки.
Вид изнашивания режущих кромок определяется режимом эксплуата-
ции шлифовального круга. Так, первый вид наблюдается в основном при
режиме затупления круга, характерном для чистового шлифования.
Под затуплением понимается образование площадок на поверхности
абразивных зерен, приводящее к изменению профиля рабочей поверх-
ности и уменьшению режущей способности абразивного инструмента.
Второй вид изнашивания наиболее характерен для режима самоза-
тачивания. Самозатачивание — это свойство шлифовального круга дли-
тельно сохранять работоспособное состояние за счет непрерывного обра-
зования новых выступов и режущих кромок абразивных зерен.
При самозатачивании наблюдается также третий вид изнашива-
ния, доля которого растет с увеличением нагрузок на абразивные зер-
на в зоне контакта с обрабатываемым материалом. Уменьшение твердости
шлифовального круга вызывает изнашивание четвертого вида, что
связано со снижением прочности мостиков связки. Преобладание треть-
его и особенно четвертого видов изнашивания оценивается обычно
как аварийный (катастрофический) износ; такое изнашивание следует
избегать из-за значительного расхода абразивных инструментов.
Интенсивное разрушение зерен и их вырывание из связки являются
нормальными видами изнашивания круга только при обдирочном шлифо-
Рис. 1.12. Влияние продолжительности
шлифования на износ круга
вании.
В режиме самозатачивания наи-
более часто работают круги на
органических связках, круги на
керамической связке из карбида
кремния, используемые при заточке
твердосплавных инструментов,
алмазные и эльборные круги.
В большинстве случаев изнаши-
вание круга можно разделить на
три этапа (рис. 1.12). На первом
16
этапе наблюдается более интенсивное изнашивание. С рабочей поверх-
ности круга выкрашиваются режущие зерна, имеющие неблагоприятную
ориентацию, с частично разрушенными при правке мостиками связки.
Первый этап кратковременный, его продолжительность определяется
в основном правкой круга.
Затем наступает этап нормальной работы. Интенсивность изнашива-
ния замедляется и сохраняется постоянной. Для этого этапа характерны
первый и второй виды изнашивания. При этом размерный износ круга
невелик, что является одним из необходимых условий для большинства
операций чистового шлифования кругами на керамической связке.
На третьем этапе интенсивность изнашивания усиливается, что обусловле-
но ростом силы резания в связи с затуплением режущих кромок, а так-
же увеличением уровня колебаний.
Затупленные абразивные зерна выкрашиваются из связки под дейст-
вием возросшей силы резания.
Кроме изнашивания режущих кромок при абразивной обработке
наблюдается засаливание рабочей поверхности круга. Засаливанием на-
зывают перенос на рабочую поверхность абразивного инструмента
частиц шлама (отходов шлифования) при абразивной обработке. При
засаливании обрабатываемый материал налипает на абразивные зерна
и заполняет пространство между зернами.
Засаливание и затупление рабочей поверхности круга снижают его
шлифующие свойства. Одновременно изменяется исходная геометриче-
ская форма рабочей поверхности круга. Для восстановления первона-
чального состояния рабочей поверхности используют правку круга. Под
правкой понимают приведение рабочей поверхности абразивного инстру-
мента в работоспособное состояние. Время работы абразивного инстру-
мента между двумя последовательными правками называют периодом
стойкости. Стойкость характеризует свойство абразивного инструмента
сохранять свою режущую способность при абразивной обработке. Она
зависит от условий шлифования, размеров и характеристики круга,
формы, размеров и материала обрабатываемой заготовки, динамических
характеристик шлифовального станка, режимов шлифования.
Для определения периода стойкости важным является выбор критерия
стойкости. Параметры шлифования, используемые для оценки периода
стойкости, можно объединять в две основные группы.
К первой группе относятся параметры, которые непосредственно ха-
рактеризуют качество шлифованных поверхностей: точность размеров
и формы, волнистость, шероховатость, структура и физико-механические
свойства поверхностного слоя.
Ко второй группе относятся параметры, тесно связанные на основе
установленных аналитических или экспериментальных зависимостей
с параметрами первой группы: составляющие силы резания Рг и Ру,
эффективная мощность шлифования, температура в зоне резания, ампли-
туда колебаний, уровень звука (шума), связанного с колебаниями.
Кратко остановимся на основных параметрах, используемых в ка-
честве критериев определения периода стойкости.
17
Точность формы. Изменение формы рабочей поверхности круга
вследствие неравномерного изнашивания, особенно при врезном шлифо-
вании, вызывает отклонения формы обрабатываемой поверхности. В ка-
честве критерия периода стойкости может служить предельное значение
соответствующего допуска формы, например допуска прямолинейности
образующей, допуска профиля продольного сечения при шлифовании
цилиндрических поверхностей, допуска угла конуса при шлифовании ко-
нических поверхностей. Данный критерий используют при зубо-, резьбо-
и шлицешлифовании.
Волнистость шлифованной поверхности. Развитие колебательного про-
цесса приводит к образованию волнистости на шлифованной поверх-
ности. Волнистость увеличивается пропорционально росту амплитуды ко-
лебаний. Некоторое предельное значение волнистости может быть принято
в качестве критерия стойкости. Обычно период стойкости определяют
при обработке пробных заготовок измерением волнистости обработанной
поверхности с помощью приборов — кругломеров. Нередко для определе-
ния периода стойкости используют визуальный контроль (на наличие
на поверхности заметных штрихов и пятен).
Шероховатость шлифованной поверхности. Для большинства слу-
чаев чистового шлифования характерным является увеличение шерохова-
тости шлифованной поверхности в ходе обработки. Критерием периода
стойкости служат предельные значения параметров шероховатости.
В условиях производства ухудшение шероховатости в процессе шлифо-
вания фиксируется визуально с использованием эталонов. В более ответ-
ственных случаях период стойкости определяется при шлифовании
пробных заготовок измерением шероховатости с помощью профило-
графа-профилометра.
Изменение физико-механических свойств поверхностного слоя.
Увеличение продолжительности шлифования кругом при его затуплении
и засаливании обусловливает рост составляющих силы резания и темпе-
ратуры в зоне взаимодействия круга с заготовкой, что приводит к не-
допустимым изменениям физико-механических свойств поверхностного
слоя материала, например появлению прижогов и трещин, изменению
микротвердости. В таких случаях период стойкости определяют, оцени-
вая свойства поверхностного слоя при шлифовании пробных заготовок.
Например, прижоги выявляют визуально по наличию на шлифованной по-
верхности пятен цвета побежалости или травлением поверхностного
слоя. Контроль микротвердости осуществляют микротвердомерами типа
ПМТ-3 или электронно-микроскопическими и ренгеноструктурными мето-
дами. Для выявления трещин на обработанной поверхности применяют
методы магнитной дефектоскопии.
Радиальная составляющая силы резания. Затупление и засаливание
рабочей поверхности круга при чистовом шлифовании вызывает увели-
чение радиальной составляющей силы резания Ру. Поэтому в ряде случаев
достижение заданного значения силы Ру может служить критерием
окончания периода стойкости круга.
Амплитуда вибрации в технологической системе. Уровень вибрации
18
в технологической системе растет с увеличением продолжительности
обработки. Для определения периода стойкости измеряют амплитуду коле-
баний в нормальном (радиальном) направлении для элемента технологи-
ческой системы, имеющего максимальную чувствительность к изменению
колебательного процесса; например, для круглого наружного шлифования
таким элементом может быть задний центр. Критерием периода стойкости
служит допустимое значение амплитуды колебаний. Этот критерий тесно
взаимосвязан с параметрами качества шлифованной поверхности. Его
использование возможно благодаря имеющимся измерительным при-
борам.
Интенсификация колебательного процесса при шлифовании всегда
сопровождается увеличением уровня шума. Определенное значение уров-
ня шума также может быть использовано в качестве критерия стой-
кости, что нередко применяется опытными рабочими-шлифовщиками.
Если при эксплуатации шлифовальные круги работают в режиме не-
прерывного равномерного самозатачивания, то они обычно не правятся.
Период стойкости круга в этом случае равен полному времени его рабо-
ты до предельного износа.
§ 1.4. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА
С ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ЗАГОТОВКОЙ
На металлорежущих станках различают главное движение
резания и движения подач. Главное движение осуществляет процесс реза-
ния, а движения подач обеспечивают контакт инструмента со всей обраба-
тываемой поверхностью. Главное движение резания совершается со зна-
чительно большей скоростью, чем движения подач. При шлифовании
главным движением является вращение шлифовального круга с угловой
скоростью со. Движения подач обычно вращательные или поступательные
и осуществляются в результате перемещения круга или заготовки.
Скорость главного движения резания (скорость шлифования) v —
скорость перемещения режущих кромок круга (м/с) при его вращении —
определяется по формуле
_ o)DK _ nDKn
V~ 2-1000 — 1000-60 ’ ' ’ *
где £)к — диаметр шлифовального круга, мм; со — угловая скорость круга,
рад/с; п — частота вращения круга, мин-1
При шлифовании различают три вида движений подач: касательное,
осевое и радиальное (рис. 1.13).
Касательное движение подачи — движение подачи, осуществляемое
в плоскости, касательной к рабочей поверхности круга и проходящей
через линию контакта круга с заготовкой.
Осевое движение подачи — движение подачи, выполняемое в направ-
лении оси шлифовального круга.
Радиальное движение подачи — движение подачи, осуществляемое
19
Рис. 1.13. Схемы рабочих движений при плоском шлифовании периферией (а) и
торцом (б) круга, при круглом наружном шлифовании (в)
в направлении радиуса круга в точке его взаимодействия с заготовкой 1
При круглом и плоском шлифовании на станках с вращающимся
столом касательная подача осуществляется вращением заготовки с угло-
вой скоростью (о3. В остальных случаях движения подач обычно явля-
ются поступательными.
Обозначение скоростей движений подач: vSk — скорость движения ка-
сательной подачи; aSoc — скорость движения осевой подачи; — ско-
рость движения радиальной подачи.
Под подачей понимают расстояние, пройденное заготовкой или шлифо-
вальным кругом в данном направлении движения подачи за один цикл
(ход, двойной ход, оборот) другого движения. Подачи обозначают
следующим образом: касательная — sK, осевая — sOc, радиальная —
$р. Они измеряются в миллиметрах на ход, миллиметрах на двойной
ход, миллиметрах на оборот. Ход — это движение подачи в одну сторону
при возвратно-поступательном движении.
Скорость движений подач имеет существенно меньшие значения по
сравнению с v, поэтому за скорость резания принимают скорость глав-
ного движения резания.
Глубина резания t — расстояние между обрабатываемой и обрабо-
танной поверхностями, измеренное перпендикулярно к последней, за один
ход или оборот касательного движения подачи. При шлифовании пери-
ферией круга глубина шлифования равна радиальной подаче, при шли-
фовании торцом круга — осевой подаче.
Для снятия заданного слоя материала (припуска /7) при плоском
врезном шлифовании после каждого хода или двойного хода касатель-
ного движения подачи стола с заготовкой периодически осуществляется
радиальная подача sp. При круглом врезном шлифовании для снятия при-
пуска П радиальное движение подачи выполняется непрерывно при
перемещении круга в радиальном направлении с заданной скоростью
1 В ранее используемой терминологии при плоском шлифовании касательная
подача называлась продольной, осевая — поперечной, радиальная — вертикаль-
ной; при круглом шлифовании касательная подача называлась круговой, осе-
вая — продольной, радиальная — поперечной.
20
Рис. 1.14. Схема круглого наруж-
ного врезного шлифования:
/ — положение круга в начале шлифо-
вания; // — промежуточное положение
круга; /// — положение круга в конце
шлифования
vSp (рис. 1.14). Радиальная подача
(мм/об) в этом случае определя-
ется по формуле
«р = ^/«з. (1-2)
где — скорость радиального движения подачи шлифовальной бабки
с кругом, мм/мин; п3 — частота вращения заготовки, мин-1
При круглом наружном шлифовании скорость касательного движения
подачи (м/мин) определяется по формуле
u)3d3 nd3n3
Vs*= 1000-2 = 1000 ’ (1 '3)
где d3 — диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм; ю3 — угло-
вая скорость вращения заготовки, рад/с; п3 — частота вращения заготов-
ки, мин”1
Если длина (ширина) шлифуемой поверхности превышает высоту
круга, то используют осевое движение подачи (рис. 1.13). Осевое движе-
ние подачи при плоском шлифовании осуществляется периодически
после завершения каждого хода или каждого двойного хода стола
с заготовкой в касательном движении подачи. При круглом шлифовании
осевое движение подачи представляет собой возвратно-поступательное
движение, направление которого изменяется на противоположное после
каждого хода, причем в этот момент осуществляется движение радиаль-
ной подачи круга.
Зона контакта шлифовального круга с заготовкой определяется также
длиной дуги контакта L (рис. 1.14), которая может быть найдена из
выражения
Знак « + » относится к круглому наружному шлифованию, знак
« —» — к внутреннему шлифованию.
Важным параметром, характеризующим производительность про-
цесса шлифования, является интенсивность съема материала заготовки
(мм3/с)
= 1000/60 (1.5)
или интенсивность съема материала, приведенная к единице высоты
шлифовального круга,
21
Рис. 1.15. Действие составля-
ющих силы резания на обраба-
тываемую заготовку и шлифо-
вальный круг:
1 — шлифовальный круг; 2 — за-
готовка
Qm пр--Qm/^K,
(1.6)
где Вк — высота круга, мм.
При шлифовании круг воздействует на обрабатываемую заготовку
с некоторой силой, превышающей силу сопротивления обрабатываемого
материала деформированию и разрушению. Эту силу называют силой
резания Р. Она является равнодействующей всех сил, действующих со сто-
роны контактирующих абразивных зерен круга на обрабатываемую
заготовку. Силу резания Р в соответствии с направлениями движений
подач раскладывают по трем взаимно перпендикулярным осям на три
составляющие: касательную Рг, радиальную Ry и осевую Рх (рис. 1.15).
При врезном шлифовании Рх обычно равно нулю.
Для врезного шлифования удобно использовать значения составля-
ющих силы резания, приведенные к 1 мм ширины шлифования (Н/мм):
Р?=Рг/Вш; Р'У = РУ/ВШ, (1.7)
где Вш — ширина шлифования, мм.
Сила резания определяется свойствами (прочностью, пластичностью)
обрабатываемого материала, количеством режущих кромок круга, одно-
временно участвующих в работе, коэффициентом трения между взаимо-
действующими поверхностями заготовки и инструмента. Снижение твер-
дости шлифовальных кругов сопровождается уменьшением силы резания.
Характерной особенностью шлифования является то, что касательная
составляющая силы резания Р? меньше радиальной составляющей силы
резания Ру. Для большинства случаев значения отношения Py/Pz нахо-
дятся в пределах 1,5—3. Основными причинами этого являются малая
толщина срезов и преобладание отрицательных передних углов резания.
Осевая составляющая силы резания Рх, как правило, существенно мень-
ше Рг и Ру.
Второй характерной особенностью шлифования является непостоян-
ство значений силы резания в процессе обработки. При тонкой правке кру-
га может наблюдаться снижение силы резания, при грубой — увеличение.
При Шлифовании труднообрабатываемых материалов может происходить
периодическое увеличение и снижение сил резания.
Колебания, возникающие в процессе резания, можно разделить на два
основных вида: вынужденные и самовозбуждающиеся (часто их называют
автоколебаниями).
Вынужденные колебания — это колебания, передаваемые на станок
22
Рис. 1.16. Влияние неуравновешен-
ности круга на процесс шлифова-
ния:
/ — шлифовальный круг; 2 — заготовка
через фундамент от другого рабо-
тающего оборудования, либо коле-
бания, возникающие на данном
станке при работе зубчатых и клиноременных передач, гидросистем,
электроприводов.
Колебания при шлифовании вызывают периодическое смещение рабо-
чей поверхности круга относительно обрабатываемой поверхности.
При этом глубина шлифования также периодически изменяется, что при-
водит к образованию волнистости и увеличению шероховатости на
обрабатываемой поверхности. Влияние вынужденных колебаний на шли-
фование можно уменьшить, ликвидируя их источники и используя
специальные устройства для демпфирования (гашения) колебаний.
Неуравновешенность 1 шлифовального круга в большинстве случаев
является основным источником вынужденных колебаний при шлифовании.
Балансировка шлифовального круга при эксплуатации станков — необ-
ходимое условие получения высокого качества шлифованных поверхно-
стей, повышения надежности шпиндельного узла, снижения износа абра-
зивного и правящего инструментов.
Влияние неуравновешенности круга на шлифование можно проследить
по схеме на рис. 1.16. Предположим, что шлифовальный круг, имеющий
дисбаланс 2 * * Д, установлен на шпиндель плоскошлифовального станка
так, что ось его цилиндрической рабочей поверхности совпадает с осью
вращения. При вращении шпинделя с рабочей скоростью неуравнове-
шенность круга вызывает появление центробежной силы (Н):
/7ц = т/(о2 = Д(о2,
(1.8)
где т — неуравновешенная масса, кг; / — расстояние от оси вращения до
центра неуравновешенной массы, м; со — угловая скорость шпинделя
с кругом, рад/с; Д — дисбаланс круга, кг-м (Д = т/).
Сила вызывает деформацию шпинделя и смещение оси круга на
значение y^F^/c, где с — коэффициент жесткости шпиндельного узла,
Н/м. Траектория перемещения оси рабочей поверхности круга представ-
ляет собой окружность с радиусом г/д, высота волнистости шлифованной
поверхности /iB может достичь значения 2 уА за счет колебаний образу-
ющей круга в зоне шлифования. Чтобы избежать влияния дисбаланса,
1 Неуравновешенность — состояние круга, характеризующееся неравномер-
ным распределением его массы, которое во время вращения вызывает перемен-
ные нагрузки на опорах шпинделя.
2 Дисбаланс — векторная величина, числовое значение которой равно про-
изведению неуравновешенной массы на расстояние от центра этой массы до оси
вращения.
23
Рис. 1.17. Волнистость рабочей поверхности круга:
1 — шлифовальный круг; 2 — заготовка
требуется правка круга. После правки рабочая поверхность круга не будет
иметь колебаний по отношению к шлифуемой поверхности при вращении
с рабочей скоростью, так как центр вращения О и центр цилиндрической
рабочей поверхности круга О' будут совпадать.
Автоколебания, самовозбуждающиеся при шлифовании, наиболее яр-
ко проявляются при шлифовании периферией круга, когда длина дуги
контакта абразивного инструмента с обрабатываемой заготовкой мала.
Амплитуда автоколебаний всегда растет с увеличением продолжительно-
сти шлифования после правки круга.
Рабочая поверхность круга после правки не является идеальной, она
имеет небольшую волнистость с различным шагом /, и высотой /гк
(рис. 1.17, а). Волнистость поверхности круга является причиной периоди-
ческого изменения силы резания, действующей на обрабатываемую заго-
товку с частотой (Гц) Vi = v/li, где Ц задана в метрах, v — в метрах в се-
кунду. При шлифовании периодически изменяющаяся сила резания вы-
зывает виброперемещение заготовки в центрах.
С увеличением продолжительности обработки волнистость на рабочей
поверхности круга интенсивно увеличивается (рис. 1.17,6). Волнистость
рабочей поверхности круга и колебания заготовки имеют взаимную связь
и влияют друг на друга.
§ 1.5. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ.
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ
Шлифование сопровождается значительным выделением те-
плоты в зоне контакта шлифовочного круга с металлом, в результате
чего происходит нагрев контактирующих слоев шлифовального круга
и обрабатываемого материала. Теплота, выделяющаяся при шлифовании,
слагается:
из теплоты, возникающей вследствие пластической деформации обра-
батываемого материала в зоне стружкообразования;
теплоты, возникающей при трении абразивных зерен, связки и напол-
нителя шлифовального круга об обрабатываемую поверхность.
Количество теплоты зависит от режима шлифования, физико-механи-
24
Qcmp
Рис. 1.18. Распределе-
ние теплоты, выделя-
ющейся при шлифова-
нии:
1 — шлифовальный круг;
2 — заготовка
вокр
@заг
----
ческих и теплофизических свойств обрабаты-
ваемого материала, характеристики шлифо-
вального круга, а также от состава СОЖ и
способа ее подачи.
Выделившаяся в процессе шлифования теп-
лота распределяется между обрабатываемой
заготовкой Q3, шлифовальным кругом QK,
стружкой QCTp, окружающей средой QOkP и
смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ).
При этом приблизительно 60—65 % от общего
количества теплоты переходит в обрабатывае-
мую заготовку, 12—30 % в шлифовальный
круг и 5—15 % «уносится» стружкой
(рис. 1.18).
Мгновенная температура в точке поверхно-
сти, где происходит в данный момент резание
абразивным зерном, достигает значительных
значений и доходит до температуры плавления обрабатываемого металла.
Средняя температура зоны контакта шлифовального круга с обрабатыва-
емой заготовкой значительно ниже, однако она может достигать несколь-
ких сот градусов (600—800 °C) и превышать критические точки фазовых
превращений, приводя к изменениям в структуре металла. Средняя
температура поверхности заготовки достигает нескольких десятков гра-
дусов в зависимости от условий и времени шлифования и вызывает
тепловые деформации шлифуемой заготовки.
Интенсивные тепловые процессы, развивающиеся в поверхностных
слоях металла, способствуют их отпуску либо вторичной закалке с обра-
зованием структур со свойствами, отличающимися от свойств основного
обрабатываемого металла. Так, при шлифовании закаленной стали бы-
стрый нагрев исходной структуры до температуры выше критической
может вызвать вторичную закалку поверхностного слоя. Верхний, вторич-
но-закаленный, твердый слой лежит обычно на более мягком слое от-
пущенного металла, который по мере углубления постепенно переходит
в исходную структуру закалки. В поверхностном слое металла образуют-
ся растягивающие остаточные напряжения, а в нижележащем слое —
уравновешивающие их напряжения сжатия. В результате влияния вы-
сокотемпературного поля при шлифовании на обработанной поверхности
могут возникать дефекты в виде прижогов (участков с измененной
структурой) и трещин.
Большое тепловыделение и высокие температуры нагрева поверх-
ностного слоя металла требуют охлаждения с помощью СОЖ, так как это
способствует улучшению качества поверхностного слоя обрабатыва-
емой заготовки.
Кроме охлаждающего СОЖ обладает еще и смазочным действием, ко-
торое заключается в уменьшении влияния трения в зоне контакта абразив-
ных зерен как с обрабатываемой поверхностью, так и со стружкой.
СОЖ применяют и для удаления (вымывания) отходов обработки
25
с рабочей поверхности круга и из зоны шлифования. Благодаря содер-
жанию в СОЖ поверхностно-активных веществ (ПАВ) на поверхностях
частиц отходов шлифования образуются пленки, в результате чего пред-
отвращается слипание частиц и прилипание их к рабочей поверхности
шлифовального круга, облегчает удаление их из зоны шлифования.
Частицы металла смываются СОЖ с поверхности абразивных зерен
и вымываются из пор шлифовального круга, чем предотвращается или
замедляется его засаливание.
Применяемые в машиностроении СОЖ можно классифицировать на
водные жидкости, эмульсии и углеводородные составы.
Водные СОЖ представляют собой растворы солей или ПАВ; час-
то используют комбинированные составы, содержащие одновременно
растворы солей и ПАВ.
Эмульсиями называют системы, состоящие из двух жидкостей, не
растворимых или мало растворимых друг в друге. При шлифовании при-
меняют водные эмульсии масла. Концентрат, разбавляемый водой, назы-
вается эмульсолом; он распределен в воде в виде мельчайших капель.
К углеводородным составам относятся минеральные масла. Часто
используют минеральные масла с присадками. К углеводородным СОЖ
относятся также органические растворители, например четыреххлористый
углерод, керосин.
Каждая СОЖ должна удовлетворять эксплуатационным требованиям,
важнейшими из которых являются нетоксичность, антикоррозионность,
бгктерицидность и гигиеничность. Кроме того, СОЖ не должна разъе-
дать краску на оборудовании и трубопроводы, разрушать изоляцию
электрооборудования, сильно испаряться и должна быть пожаро-
и взрывобезопасна.
При сильном нагреве шлифуемой заготовки применяют водные раст-
воры и эмульсии. Если необходимо как можно дольше сохранить точный
профиль шлифовального круга, обеспечить высокое качество шлифован-
ной поверхности, уменьшить интенсивность химического взаимодействия
между абразивными зернами и обрабатываемым материалом, в качестве
СОЖ используют различные масла и композиции на основе масел. На
операциях предварительного шлифования конструкционных сталей про-
изводительность обработки и стойкость круга повышаются путем введе-
ния в СОЖ химически активных соединений хлора и серы. При зубошли-
фовании рекомендуется использовать масла, содержащие присадки, резь-
бошлифование всегда выполняют с использованием масел.
В настоящее время при шлифовании применяют следующие способы
подачи СОЖ в зону резания.
Подача СОЖ свободно падающей струей (охлаждение поливом)
широко используется на шлифовальных станках всех типов. К зоне
резания СОЖ подается насосом под небольшим давлением через сопло,
имеющее щелевое выходное отверстие. Расход жидкости зависит от
длины контакта круга с заготовкой: примерно 5—8 л/мин на каждые 10 м
длины контакта. При таком способе подачи СОЖ в большинстве случаев
обеспечивается значительное охлаждение обрабатываемой заготовки, од-
26
нако смазочные и моющие свойства исполь-
зуются не в полной мере.
Подача СО Ж через поры шлифовального
круга (рис. 1.19), исключая влияние воздуш-
ных потоков, создает благоприятные условия
для образования на рабочей поверхности круга
прочных смазочных пленок и резко повышает
моющее действие жидкости. Этот способ по
сравнению с подачей СОЖ свободно падающей
струей имеет ряд преимуществ: увеличивается
стойкость круга, снижается интенсивность из-
нашивания круга, уменьшается шероховатость
шлифовальной поверхности, создаются условия
для повышения режимов резания и произво-
дительности обработки. Однако такой способ
приемлем для плотных кругов с малой пори-
стостью и кругов на органических связках,
а также требует очистки СОЖ от механиче-
ских примесей для предотвращения засорения
пор круга.
Струйно-напорный внезонный способ пода-
си СОЖ заключается в следующем. СОЖ под
давлением дополнительно подается на рабочую
поверхность шлифовального круга вне зоны
резания через одно или несколько сопел. Струя
абразивные зерна рабочей поверхности круга от
дов шлифования. Засаливание круга сводится
Рис. 1.19. Схема пода-
чи СОЖ через поры
шлифовального круга:
1 — переходная втулка;
2 — планшайба; 3 по-
дающий канал; 4 — от-
верстия в планшайбе;
5 — шлифовальный круг;
6 — трубопровод
СОЖ очищает поры и
частиц металла и отхо-
к минимуму, а трение
между кругом и деталью уменьшается. Для усиления охлаждающего
действия СОЖ подают свободно падающей струей через стандартное
Рис. 1.20. Схема комбинирован-
ной подачи СОЖ:
1 — кожух; 2 — шлифовальный
круг; 3 — сопло подачи СОЖ сво-
бодной струей; 4 — заготовка; 5 —
сопло подачи СОЖ под давлением
Рис. 1.21. Схема подачи
СОЖ свободно падающей
струей при одновременной
контактной смазке заготовки:
/ — сопло подачи СОЖ; 2 —
устройство подвода смазочного
материала; 3 — контактный ро-
лик; 4 заготовка; 5 — шлифо-
вальный круг
сопло (рис. 1.20). Этот комбинированный способ является наиболее
эффективным.
На практике часто применяют дополнительное контактное смачивание
СОЖ рабочих поверхностей инструментов (кругов, брусков) и обрабаты-
ваемых поверхностей. Для этого используют вращающиеся ролики, про-
питанные смазочным материалом (рис. 1.21).
§ 1.6. ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИКИ
АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА
Характеристика абразивного инструмента включает следую-
щие основные элементы: типоразмер инструмента; вид, марку и зерни-
стость абразивного материала; степень твердости инструмента; номер
структуры инструмента; вид и марку связки; класс точности. Для ин-
струментов из алмаза и кубического нитрида бора обязательно указыва-
ется концентрация зерен в рабочем слое. Кроме указанных основных
элементов характеристики могут также задаваться: звуковой индекс ин-
струмента, определенный акустическим методом; основной размер и про-
центное содержание пор в высокопористых кругах, вид пропитки ин-
струмента.
При выборе наиболее рациональной характеристики инструмента для
абразивной обработки необходимо учитывать: вид операции; вид и марку
обрабатываемого материала, способ его термообработки и твердость; тре-
бования к точности детали и качеству поверхности (шероховатость, от-
сутствие прижогов).
Типоразмер абразивного инструмента (ГОСТ 2424 83) определяется
видом операции, типом оборудования, размерами обрабатываемой поверх-
ности. Круглое наружное, бесцентровое и плоское (периферией круга)
шлифование производится кругами типа ПП, внутреннее шлифование —
кругами типов ПП и Г (головками), плоское (торцом круга) шлифование
и заточка инструмента — кругами типов ПН, ЧЦ, ЧК, сегментными
кругами, резьбошлифование — кругами типа 2П, зубошлифование —
кругами типа Т и типа «абразивный червяк», отрезка — кругами типа Д,
профильное шлифование — кругами типов УП и ФП, а также кругами
типа ПП, спрофилированными соответствующим образом; хонингование
и суперфиниширование — брусками типа БКв, БП и БС. Требования
к кругам из абразивных материалов регламентированы ГОСТ 2424—83 *,
к кругам из алмаза — ГОСТ 16181—82*, к кругам из эльбора — ГОСТ
24106-80* Е.
Если шлифование выполняют методом врезания без осевого движения
подачи, то высота круга должна быть равна длине обрабатываемой
поверхности. При внутреннем шлифовании диаметр круга выбирают рав-
ным 0,8—0,9 диаметра обрабатываемого отверстия.
Вид и марку абразивного материала выбирают в первую очередь в
зависимости от свойств обрабатываемого материала. Для абразивных
материалов общее правило выбора таково: шлифование пластичных ма-
териалов с высоким сопротивлением разрыву, т. е. всех марок сталей, про-
28
изводят инструментом из электрокорундовых материалов; шлифование
твердых хрупких материалов с низким сопротивлением разрыву, т. е. чугу-
на, твердого сплава, керамики, стекла, а также мягких алюминиевых и
медных сплавов — инструментом из карбида кремния. Алмазный инстру-
мент применяют в основном для обработки твердых сплавов, керамики,
полупроводниковых материалов, технических камней, стекла, а также
для чистовой обработки цветных сплавов и сталей. Инструмент из куби-
ческого нитрида бора (эльбора, кубонита) используют для шлифования
легированных высокотвердых (^55 —65 HRC3) сталей, в особенности ин-
струментальных, быстрорежущих, жаропрочных.
Необходимо учитывать химическое сродство обрабатываемого и абра-
зивного материала. Так, алмаз не может использоваться для интенсив-
ного шлифования стали из-за сродства углерода и железа; электрокорунд
неэффективен для шлифования титановых сплавов из-за сродства алю-
миния и титана. Кубический нитрид бора, с этой точки зрения, имеет важ-
ное преимущество вследствие высокой химической инертности.
Марка абразивного материала определяет более точно его примене-
ние на различных операциях. Так, циркониевый электрокорунд марки
38А как наиболее прочный применяют при обдирочном шлифовании. Элек-
трокорунд марок 91А и 92А, легированный хромом и титаном, обладает
меньшей хрупкостью; его используют при черновом и получистовом шли-
фовании; более хрупкий белый электрокорунд марок 24А и 25А — при чи-
стовом шлифовании. Нормальный электрокорунд марок 14А, 15А и 16А ис-
пользуют при шлифовании нетермообработанных сталей, алюминиевых
сплавов, бронзы. Монокорунд марки 44А применяют для профильного
шлифования деталей из закаленных легированных сталей. В ряде случаев
инструмент из карбида кремния марок 63С и 64С используют для чисто-
вого шлифования с малыми припусками и суперфиниширования сталь-
ных деталей.
Зерна шлифпорошков из природных алмазов марок Al, А2, АЗ, А5 и А8
имеют размеры от 40 до 630 мкм; эти марки различаются процентным
содержанием зерен изометричной формы (от 10 до 80 %). Размеры изо-
метрического зерна в трех взаимно перпендикулярных направлениях
отличаются не более, чем на 30 %, поэтому оно обладает повышенной
прочностью. Из шлифпорошков природных алмазов изготавливают ин-
струмент на металлической связке для обработки стекла, керамики, бе-
тона, камня, а также правящий и буровой инструмент.
Шлифпорошки из синтетических алмазов различаются по строению
зерен и, следовательно, прочности. Шлифпорошки марок АС2, АС4 и АС6
содержат в основном агрегатные зерна повышенной хрупкости размером
40—250 мкм. Инструмент из этих шлифпорошков предназначен для
чистового шлифования. Шлифпорошки марок АС 15 и АС20 содержат
кристаллы с коэффициентом изометричности 1,5 — 1,6, шлифпорошки ма-
рок АС32, АС50, АС65 и АС80 — кристаллы с коэффициентом изометрич-
ности 1,15—1,20. Инструмент из этих шлифпорошков работает в более
тяжелых условиях на черновых операциях отрезки, шлифования, хонинго-
вания.
29
Шлифпорошки марок АРВ1, АРК4 и АРСЗ изготавливают путем дро-
бления синтетических поликристаллических алмазов, зерна которых обла-
дают высокой прочностью. Инструмент из этих материалов работает в тя-
желых условиях, под воздействием высоких нагрузок и температур:
при бурении, камнеобработке, отрезке.
При доводке и полировании используют алмазные микропорошки ма-
рок AM, АН (из природных алмазов) и АСМ, АСН ( из синтетических
алмазов); размер зерен микропорошков 1—50 мкм. При наиболее тонких
операциях применяют субмикропорошки марок АМ5, АСМ5, АМ1 и АСМ!.
частицы которых имеют размеры 0,1—0,7 мкм. При финишной обработке
деталей из высокотвердых закаленных сталей, твердых сплавов, кера-
мики, полупроводниковых материалов используют алмазные микропо-
рошки.
Зернистость абразивного материала выбирают в зависимости от раз-
мера снимаемого припуска и требуемой шероховатости поверхности. Об-
дирочное, наиболее грубое, шлифование производят кругами зернисто-
стью 125—250, черновое шлифование с припусками 0,5—1,0 мм — круга-
ми зернистостью 25—50, чистовое шлифование с припусками 0,2—0,3 мм —
кругами зернистостью 10—16, тонкое шлифование с припусками
0,05—0,10 мм — кругами зернистостью М28—6. Предварительное хонин-
гование выполняют брусками зернистостью 8—12, окончательное — бру-
сками зернистостью М14—4. Для суперфиниширования используют бру-
ски из микропорошков зернистостью М28—М5.
В табл. 1.2 приведены значения параметра шероховатости поверх-
ности Ra, получаемые при шлифовании кругами различной зернистости.
При хонинговании брусками зернистостью 10—4 Ra = 0,4 4- 0,1 мкм, при
суперфинишировании брусками зернистостью М14—М7 /?а = 0,1б4-
4-0,04 мкм.
Круги из кубического нитрида бора применяют в большинстве случаев
зернистостью 80/63—160/125, для наиболее тонкого шлифования — зер-
нистостью 28/20—50/40; алмазные круги используют для грубых опера-
ций— зернистостью 125/100—250/200, для тонких — зернистостью
50/40—100/80.
Таблица 1.2. Влияние зернистости абразивного материала на шероховатость
шлифованной поверхности
Абразивный материал Зернистость Параметр шерохова- тости Ra, МКМ
Электрокорунд 25—40 0,50—1,25
Карбид кремния 10—16 М40—6 0,20—0,50 0,08—0,16
Алмаз 125/100—200/160 0,63—1,25
Кубический нитрид бора 50/40-100/80 40/28—50/40 0,16—0,32 0,08—0,16
30
Твердость шлифовальных кругов выбирают, исходя из следующих пра-
вил: 1) чем выше твердость обрабатываемого материала, тем более мяг-
ким должен быть инструмент (исключение составляет шлифование цвет-
ных сплавов, сплавов на никелевой основе, коррозионно-стойкой стали,
для которого используют мягкий инструмент) ; 2) чем выше скорость шли-
фования, тем ниже должна быть твердость круга; 3) чем меньше зерни-
стость круга, тем ниже должна быть его твердость; 4) для более грубых
операций необходимо использовать более мягкие круги; 5) чем больше
зона контакта круга и детали, тем меньше должна быть твердость
круга.
Для круглого наружного и внутреннего шлифования стальных деталей
выбирают круги твердостью М3—С2, для плоского шлифования — круги
твердостью на одну-две степени ниже. Твердость кругов из кубического
нитрида бора на керамической связке составляет С2—Т1. Твердость ал-
мазных кругов на металлической связке не нормируется.
Стуктуру шлифовального круга выбирают, исходя из следующих
общих рекомендаций: для чернового шлифования требуются круги с боль-
шим содержанием зерен — структур № 4—6, для получистового и чистово-
го шлифования — круги структур № 6—8, для профильного шлифова-
ния — мелкозернистые круги структур № 10—12.
Вид связки шлифовального круга определяется видом шлифования
и требованиями к шероховатости поверхности. Обдирочное шлифование
и отрезку выполняют кругами на органических (бакелитовой, вулкани-
товой) связках, способных выдерживать переменные нагрузки. Большин-
ство видов шлифования производят кругами на керамических связках,
более жестких и обеспечивающих требуемую точность обработки. Тонкое
шлифование и полирование для получения шероховатости поверхности по
параметру Ra 0,10 мкм выполняют кругами на специальных органиче-
ских связках с повышенной эластичностью. Алмазные круги изготовляют
в основном на металлических и металлокерамических связках, круги из
кубического нитрида бора — на керамической связке, а для заточки —
на органической связке.
Для хонингования и суперфиниширования применяют бруски преиму-
щественно на керамической связке, для чернового хонингования — бруски
на бакелитовой связке. Алмазные бруски используют преимущественно на
металлической связке.
Керамические связки различают по составу, в зависимости от назна-
чения (применяемого абразивного материала), скорости шлифования;
марки связок обозначают цифровыми индексами по ТУ 2-036-984—86.
Класс точности шлифовального круга задают в зависимости от вида
операции и требований к точности обрабатываемых деталей. Для боль-
шинства видов шлифования точных деталей, а также для шлифования
с повышенными скоростями следует применять круги класса точности А;
для зубошлифования, для обработки высокоточных деталей — круги
класса точности АА.
Для инструмента из алмаза и кубического нитрида бора основным
элементом характеристики является также концентрация зерен сверх-
31
твердого материала в рабочем слое круга. В большинстве случаев исполь-
зуют инструмент с концентрацией зерен 100 % (4,4 карата в 1 см3 кру-
га); для доводочных операций применяют инструмент с концентрацией зе-
рен 50 и 75 %, для профильного шлифования — круги с концентрацией
15(1%.
Для более точного выбора абразивного инструмента используют до-
полнительные элементы характеристики:
звуковой индекс, определяемый акустическим методом измерения ско-
рости распространения звуковых колебаний в инструменте (ГОСТ
25961—83);
размер пор и их процентное объемное содержание (для высокопори-
стых шлифовальных кругов);
вид пропитки инструмента, например жидкий бакелит (обозначение Б)
или расплавленная сера (обозначение S).
Правильный выбор характеристики абразивного инструмента обеспе-
чивает наряду с состоянием станка, составом и условиями подачи СОЖ
достижение высоких показателей производительности и качества обра-
ботки.
§ 1.7. КАЧЕСТВО ШЛИФОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Шлифование, как правило, является окончательной опера-
цией технологического процесса механической обработки деталей либо
предшествующей операцией доводке (или полированию), при которых
снимается припуск, равный 0,01—0,03 мм. Поэтому к технологии шлифо-
вания предъявляется как одно из важнейших требование обеспечения
высокого качества поверхности детали, которое оценивается параметрами,
характеризующими шероховатость (микрорельеф) поверхности и состоя-
ние поверхностного слоя металла.
Для оценки шероховатости используют следующие параметры
(ГОСТ 2789—73 *): Ra — среднее арифметическое отклонение профиля от
его средней линии; Rz — средняя высота неровностей, измеряемая по пяти
наиболее высоким выступам и пяти наиболее глубоким впадинам; /?тах —
наибольшая высота неровностей, измеряемая от самого высокого выступа
до самой глубокой впадины. Между параметрами шероховатости сущест-
вуют следующие соотношения:
/?г = 5/?а; /?тах= (8vl0)/?fl.
Как правило, на черновых операциях шлифования Ra = 0,63-? 2,5 мкм,
на чистовых Ra = 0,634-0,16 мкм. Параметры шероховатости зависят
от характеристики шлифовалвного круга: чем больше зернистость
шлифовального материала, тем больше значения параметров Rai Rz и /?тах
(рис. 1.22, а).
Зависимость параметров шероховатости шлифованной поверхности от
твердости круга сложная (рис. 1.22,6)—каждому конкретному виду
шлифования соответствует оптимальная твердость круга, при которой
достигается минимальная шероховатость; с уменьшением и увеличением
32
Рис. 1.22. Зависимость параметра ше-
роховатости Ra шлифованной поверх-
ности от зернистости Z (а) и твердости
Н(б) шлифовального круга
твердости круга шероховатость увеличивается.
Значительное влияние на шероховатость оказывает правка круга: чем
больше глубина правки и осевая подача, тем больше шероховатость
обработанной поверхности. При тонком шлифовании правку осущест-
вляют с глубиной 0,01 мм и осевой подачей 0,01—0,02 мм/об.
Высота неровностей шлифованной поверхности во многом определяет-
ся режимами шлифования. Уменьшению шероховатости способствуют
(рис. 1.23): повышение скорости шлифования, уменьшение радиальной
подачи (глубины), уменьшение касательной подачи (скорости заготовки
при круглом шлифовании). Эффективным средством уменьшения шерохо-
ватости является введение в рабочий цикл шлифования заключитель-
ного этапа без радиальной подачи — выхаживания, при котором толщина
слоя металла, снимаемого за каждый ход (оборот) заготовки, уменьшает-
ся с уменьшением натяга (упругой деформации) системы круг — заготов-
ка. Поэтому с увеличением времени выхаживания до некоторого предела
шероховатость детали уменьшается, а затем остается постоянной (рис.
1.23, г).
Шероховатость зависит от состава и свойств СОЖ, а также от сте-
пени ее очистки от отходов шлифования. Использование в качестве
СОЖ минерального масла и эмульсией снижает шероховатость на
50—30 % по сравнению с водными растворами.
На высоту микронеровностей, образующихся при шлифовании, су-
щественно влияют физико-механические свойства обрабатываемых мате-
риалов. На термообработанных до высокой твердости (^60 HRC3)
сталях достигается наименьшая высота неровностей; при обработке
сталей пониженной твердости (45—55 HRC3) и особенно нетермо-
обработанных сталей высота неровностей увеличивается на 25—40 %.
Рис. 1.23. Зависимость параметра шероховатости Ra шлифованной поверхно-
сти от скорости круга v(a), радиальной подачи sp(6), скорости движения каса-
тельной подачи vSK(e), времени выхаживания тВЫх (г).
2 Под ред. 3. И. Кремня
33
Наибольшая шероховатость получается при шлифовании мягких,
высокопластичных сплавов: латуни, бронзы, алюминиевых сплавов.
Такое увеличение шероховатости объясняется тем, что при микро-
резании металлов низкой твердости увеличивается глубина внедрения
абразивных зерен, а также высота вытесненных навалов металла.
Параметром, характеризующим микрорельеф поверхности с точки
зрения износостойкости, является относительная опорная длина профиля
tp, которая определяется по ГОСТ 2789—73* как отношение суммарной
длины £Л/ = Л/| +Л/2 + ---4-A/i сечений неровностей линией, проведен-
ной на расстоянии а от наибольшего выступа, к номинальной длине
профиля /. Зависимость tp от величины p = a/RmaK выражается фор-
мулой
tP = bp\ (1.10)
где b и v — параметры, определяемые экспериментально.
Для шлифованных поверхностей 6 = 0,64-2,3, v = 2,04-l,6; для поли-
рованных поверхностей 6 = 2,04-3,5, v= 1,74-1,5; для поверхностей, об-
работанных методом доводки, 6 = 2,44-4,5, v= 1,64-1,1.
Состояние поверхностного слоя металла характеризуется значением
и знаком остаточных напряжений, а также микротвердостью. Оста-
точные напряжения возникают в поверхностном слое в результате
температурных и пластических деформаций этого слоя при воздействии
абразивного инструмента. Температурные деформации приводят к
возникновению остаточных растягивающих напряжений +о, пластиче-
ские деформации — к возникновению остаточных сжимающих напряже-
ний — о. С точки зрения эксплуатационных свойств детали (износо-
стойкости, усталостной прочности) благоприятным является образование
сжимающих остаточных напряжений.
Как правило, после шлифования в поверхностном слое металла
образуются растягивающие остаточные напряжения, составляющие
50—400 МПа. Чем меньше зернистость и твер-
дость шлифовального круга, чем он более острый,
тем меньше значения + о.
При увеличении режимов резания остаточные
растягивающие напряжения увеличиваются. Вы-
хаживание способствует уменьшению остаточных
растягивающих напряжений и образованию сжи-
мающих напряжений. На рис. 1.24 показаны
характерные графики изменения остаточных на-
пряжений по глубине поверхностного слоя
металла. Толщина напряженного слоя достигает
0,1 мм и более.
Увеличение микротвердости (образование на-
клепа) поверхностного слоя металла связано с ин-
тенсивной пластической деформацией. При шли-
фовании закаленной стали вследствие нагрева
поверхностного слоя до температуры 400—600 °C
может наблюдаться уменьшение микротвердости
Рис. 1.24. Распре-
деление остаточных
напряжений в по-
верхностном слое
металла после шли-
фования:
/ — без выхажива-
ния; 2 — с выхажи-
ванием
34
из-за изменения структуры (отпуска) металла в поверхностном слое.
Такое снижение микротвердости отрицательно влияет на эксплуатацион-
ные свойства деталей, тогда как некоторое (на 10—20 %) увеличение
микротвердости способствует повышению износостойкости поверхности.
Грубыми дефектами поверхностного слоя металла являются так на-
зываемые шлифовочные прижоги, т. е. участки с измененной струк-
турой, а также микротрещины. Эти дефекты образуются, если шли-
фование выполняют при недопустимо высоких режимах, затупившимся
кругом, при недостаточной подаче СОЖ. Образование прижогов и микро-
трещин является технологическим браком, поэтому необходимо разра-
ботать такую технологию шлифовальных операций, которая исключа-
ла бы возможность появления этих дефектов. Контролировать их обра-
зование можно с помощью металлографического микроскопа, а также
применяя метод травления поверхности специальными химическими ре-
активами.
При низкотемпературной абразивной обработке (доводке, отделоч-
ных операциях) в поверхностном слое, как правило, образуются
сжимающие остаточные напряжения — о = 2004-600 МПа с глубиной
напряженного слоя 15—30 мкм. Микротвердость поверхностного слоя
после такой обработки повышается. Поэтому низкотемпературную абра-
зивную обработку следует использовать при изготовлении наиболее от-
ветственных деталей, работающих в узлах машин в условиях трения
качения и скольжения, высоких усталостных и контактных нагрузок.
§ 1.8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Совокупность всех действий людей и орудий производства,
необходимых на данном предприятии для изготовления изделий, назы-
вается производственным процессом.
•Технологический процесс механической обработки — это один из эта-
пов производственного процесса изготовления изделия, который заклю-
чается в превращении заготовки на металлорежущих станках в гото-
вую деталь путем последовательного изменения формы, размеров заго-
товки и шероховатости поверхностей. Технологический процесс состоит
из технологических операций, выполняемых над определенной заготов-
кой непрерывно на одном рабочем месте. Количество технологических
операций и виды механической обработки зависят от того, насколько
требуемые точность размеров и формы, а также шероховатость по-
верхностей готовой детали отличаются от таковых в заготовке. Только
в отдельных случаях за одну операцию могут быть обеспечены требо-
вания к точности и качеству поверхности, в большинстве случаев возни-
кает необходимость обработки одной поверхности несколько раз (и за-
частую различными способами), пока не будут достигнуты показатели
качества детали, заданные чертежом.
Толщина слоя материала, удаляемого с поверхности заготовки в
2* 35
процессе механической обработки в целях получения готовой стали,
называется припуском. Толщина слоя материала, удаляемого с заго-
товки при выполнении одной технологической операции, называется
операционным припуском. Его размер определяется в зависимости от
высоты микронеровностей Rz, оставшихся после предыдущих операций,
толщины дефектного слоя Т (рис. 1.25, а), погрешностей формы, поло-
жения обрабатываемых поверхностей р (рис. 1.25,6) и установки при
обработке е (рис. 1.25, в).
При обработке на станках заготовки должны быть правильно ориен-
тированы относительно траекторий движений подач обрабатывающих
инструментов. Придание заготовке при установке на станке требуемого
положения называется базированием (ГОСТ 21495—76*).
Для выполнения технологической операции часто требуется не только
осуществить базирование обрабатываемой заготовки, но и обеспечить ее
неподвижность относительно приспособления. Это достигается за-
креплением заготовки.
Для полного исключения подвижности твердого тела в заданной
системе координат необходимо лишить его шести степеней свободы: трех
поступательных перемещений вдоль осей координат и трех вращений
вокруг этих осей. Это условие называют правилом шести точек (рис. 1.26).
Лишение степеней свободы достигается наложением двусторонних
связей при соприкосновении поверхностей тела с поверхностями других
тел и приложением сил и пар сил для обеспечения контакта между
ними. В реальных условиях базирование заготовки в приспособлении
осуществляется непосредственным контактом поверхностей или опорных
точек заготовки и приспособления. При этом число опорных точек,
обеспечивающих базирование заготовки, должно быть равным числу
заменяемых ими двусторонних связей. При установке заготовок каждая
из опорных точек приспособлений реализует только одну односторон-
нюю связь и поэтому обязательно дополняется силой (прижима).
При этом под опорной точкой подразумевается точка контакта поверх-
ностей заготовки и приспособления, лишающая заготовку одной сте-
пени свободы.
Все опорные точки на схеме базирования изображают условными
знаками и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на ко-
торой располагается наибольшее количество опорных точек (рис. 1.27).
При наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на
другую изображается одна точка и около нее проставляют номера
совмещенных точек. Число проекций заготовки на схеме базирования
должно быть достаточным для четкого представления о размещении
опорных точек.
Поверхности заготовок, используемые при базировании, называются
базами. В зависимости от числа опорных точек, с которыми база нахо-
дится в контакте, и, следовательно, числа отнимаемых при этом степе-
ней свободы у заготовок различают:
установочную базу, находящуюся в контакте с тремя опорными
точками и лишающую заготовку трех степеней свободы — перемеще-
36
Рис. 1.25. Составляющие элементы операционного припуска
Рис. 1.26. Установка
призматической заго-
товки на шесть точек
Рис. 1.27 Условное обозначение
опорных точек на базах заготовки:а—
изображение опорных точек; б — схе-
ма базирования призматической заго-
товки;
/, //, /// — базы заготовки; 1—6 — опорные
точки
I LZ 1
Рис. 1.29. Базирование длинной
цилиндрической заготовки:
а — в прямоугольной координатной
системе; б — в призме
Рис. 1.28. Комплект технологических
баз:
/— установочная база; //— направля-
ющая база; /// — опорная база; 1 — заго-
товка; 2 — опоры приспособления
37
Z.
Рис. 1.30. Базиро-
вание короткой ци-
линдрической заго-
товки
ния вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг
двух других осей;
направляющую базу, находящуюся в контакте
с двумя опорными точками и лишающую заготовку
двух степеней свободы — перемещения вдоль одной
координатной оси и поворота вокруг другой оси;
опорную базу, находящуюся в контакте с одной
опорной точкой и лишающую заготовку одной степени
свободы — перемещения вдоль одной координатной
оси или поворота вокруг оси.
Очевидно, что для полной ориентировки заго-
товки в приспособлении необходимо использовать
все три базы, совокупность которых называется комплектом баз
(рис. 1.28).
В реальных условиях базирования заготовок (например, при круглом
шлифовании) должна быть одна степень свободы — вращение вокруг оси
обрабатываемой поверхности; в некоторых случаях (например, при бес-
центровом шлифовании) должны быть две степени свободы — враще-
ние и движение вдоль оси. Исходя из этого подрабатывают техноло-
гию круглого шлифования и проектируют приспособления для уста-
новки и закрепления заготовок.
Так, для базирования деталей типа вала, длина которых значи-
тельно больше диаметра, необходимо установить ее цилиндрическую по-
верхность на четыре опорные точки /—4, находящиеся в двух коорди-
натных плоскостях XOY и YOZ (рис. 1.29), лишая этим заготовку четы-
рех степеней свободы (возможности перемещения вдоль осей ОХ и OZ,
а также поворотов вокруг осей ОХ и OZ). Эта цилиндрическая поверх-
ность вала, лишающая заготовку указанных четырех степеней свободы,
называется двойной направляющей базой. Для устранения возможности
перемещения заготовки вдоль оси OY необходимо использовать его то-
рец в качестве опорной базы. При этом опорная точка 5 находится в
плоскости XOZ.
Иначе базируются детали типа тонких дисков, длина которых значи-
тельно меньше диаметра. В этом случае цилиндрическая поверхность не
может выполнять функции двойной направляющей базы. Зато большие
размеры торцовой поверхности дают возможность размещения на ней
трех опорных точек /—3, и она служит установочной базой. Цилиндри-
ческая же поверхность, контактирующая с двумя опорными точками
4 и 5, отбирающими у диска две степени свободы, называется двойной
опорной базой (рис. 1.30). В качестве приспособления для этого исполь-
зуют самоцентрирующие патроны.
При базировании по длинной конической поверхности с небольшой
конусностью (например, отверстия в шпинделях станков, конусные
хвостовики режущих инструментов, конические оправки) коническая по-
верхность лишает заготовку пяти степеней свободы, оставляя только
одну степень свободы — возможность поворота вокруг собственной оси.
В этом случае коническая поверхность совмещает функции двойной
38
направляющей и опорной поверхности.
Очень часто при шлифовании базирование заготовок производят по
коническим поверхностям переднего и заднего центров станка. Функции
переднего и заднего центров различны. Переднее центровое отверстие,
соприкасающееся с неподвижным в осевом направлении центром перед-
ней бабки, выполняет функции центрирования и определяет положение
заготовки в осевом направлении. Таким образом, оно лишает заго-
товку трех степеней свободы (перемещения вдоль трех осей координат)
И- имеет три опорные точки, совмещая двойную опорную и опорную
базы. Заднее центровое отверстие, соприкасающееся с подвижным в осе-
вом направлении центром задней бабки, лишает заготовку двух степе-
Таблица 1.3. Условные обозначения опор и зажимов (ГОСТ 3.1107—83*)
Устройство Условные обозначения Число лишаемых степеней свободы
Опора неподвижная Л 1
Опора подвижная Л 1
Опора плавающая уу 1
Опора регулируемая —
Опора регулируемая со сферической выпук- —
лой рабочей поверхностью
Опора неподвижная с призматической ра- бочей поверхностью \_у Л 2
Опора подвижная (зажим) с призматиче- ской рабочей поверхностью 1
Центр неподвижный (гладкий) 3
Центр вращающийся %)| 3
Центр плавающий 2
39
Продолжение табл. 1.3
Устройство Условные обозначения Число лишаемых степеней свободы
Центр рифленый
Центр обратный вращающийся с рифленой
поверхностью
Патроны двух-, трех- и четырехкулачковые с механическим зажимом .2 14 2 или 4
Патроны и оправки цанговые 2 или 4
Патрон поводковый —
Люнет неподвижный —
Люнет подвижный
Оправка цилиндрическая гладкая
Оправки цилиндрические: резьбовая (а)
шлицевая (б)
Оправка коническая роликовая
Зажим одиночный (механический)
Зажим сблокированный двойной (механи-
ческий)
Зажим пневматический с цилиндрической
рифленой рабочей поверхностью
2 или 4
2 или 4
40
Таблица 1.4. Схемы базирования и установки заготовок в приспособлениях и на станках
Характеристика установки Схема базирования Число ли- шаемых степеней свободы Пример конструктивной реализации схемы бази- рования Изображение на технологическом эскизе (ГОСТ 3.1107—81)
Установка вала в неподвижном переднем центре
с поводковым патроном и вращающемся заднем
центре с подвижным люнетом
Установка вала в двух- или трехкулачковом само-
центрирующем патроне с длинными кулачками без
упора по торцу
Установка вала в самоцентрирующем трехкулач-
ковом патроне с механическим зажимом с упором
в торец и во вращающемся центре с неподвижным
люнетом
Установка гладкого валика при бесцентровом
шлифовании
Продолжение табл. 1.4
Характеристика установки
Схема базирования
Число ли-
шаемых
степеней
свободы
Пример конструктивной
реализации схемы бази-
рования
Изображение на
технологическом
эскизе
(ГОСТ 3.1107—81)
Установка диска в двух- или трехкулачковом па-
троне с базированием по торцу
Установка короткой втулки-диска на разжимной
(цанговой) оправке (а) или в трехкулачковом па-
троне (б) с базированием по торцу
Установка короткой втулки-диска на гладкой ци-
линдрической оправке с базированием по торцу
Установка длинной втулки на разжимной (цанго-
вой) оправке с упором по торцу
Установка втулки на цилиндрической оправке с
гидропластовым зажимом с упором в торец на риф-
леную поверхность и с поджимом вращающимся
центром
Установка длинной цилиндрической втулки на
конусной жесткой оправке («оправке трения»)
Продолжение табл. 1.4
Характеристика установки
Схема базирования
Число ли-
шаемых
степеней
свободы
Пример конструктивной
реализации схемы бази-
рования
Изображение на
технологическом
эскизе
(ГОСТ 3.1107—81)
Установка длинной втулки на гладкой цилиндри-
ческой оправке с гайкой
Установка втулки при хонинговании (притирке)
длинного отверстия
Установка втулки при хонинговании (притирке)
короткого отверстия
Установка плоской заготовки на магнитном столе | ] 3
плоскошлифовального станка АЛЛ
Установка заготовки в тисках на столе плоско-
шлифовального станка
Установка вала на призме
ней свободы (поворотов вокруг осей OY и OZ). Таким образом, зад-
нее центровое отверстие является двойной опорной базой; установка
заготовки в центрах лишает ее пяти степеней свободы, сохраняя воз-
можность вращения вокруг собственной оси.
В рабочей технологической документации (в операционных картах)
в операционных эскизах указывают условные обозначения опор, зажи-
мов и установочных устройств (табл. 1.3). Необходимо помнить, что при
закреплении в патронах и на разжимных оправках по длинной цилиндри-
ческой поверхности (двойная направляющая база), независимо от числа
кулачков и вида зажимного устройства, заготовка лишается четырех сте-
пеней свободы. При закреплении по короткой цилиндрической поверх-
ности патроны и оправки только центрируют заготовку в плоскости
приложения кулачков (двойная опорная база) и лишают ее двух степе-
ней свободы. Направление оси заготовки при этом не определяется.
В связи с этим в табл. 1.3 в соответствующих случаях в графе 3 ука-
зано: 2 или 4.
Контакт базовых поверхностей заготовки с опорными точками приспо-
собления и полная неподвижность заготовки относительно приспособле-
ния в процессе ее обработки достигаются при использовании необхо-
димых зажимных устройств: механических, гидравлических, пневмати-
ческих, магнитных.
В табл. 1.4 приведены наиболее часто применяемые пр'и шлифова-
нии схемы базирования заготовок.
Данные о технологических процессах оформляют в виде соответст-
вующих графических и текстовых технологических документов, степень
подробности которых зависит от типа и характера производства, а
также от сложности и точности обрабатываемых деталей.
Основными технологическими документами являются: маршрутная
карта (ГОСТ 3.1118—82), операционная карта механической обработки
(ГОСТ 3.1404—86), карта эскизов (ГОСТ 3.1105—84) и операцион-
ная карта технического контроля (ГОСТ 3.1502—85). Все эти документы
являются частью «Единой системы технологической документации» —
ЕСТД.
Графическая документация технологического процесса (карты эски-
зов) включает операционные эскизы, которые заменяют рабочему, вы-
полняющему данную операцию, рабочий чертеж детали, а также тех-
нические требования, определенные чертежом, схемы наладки и таблицы,
необходимые для выполнения технологического процесса.
Текстовые документы (маршрутная и операционная карты) содер-
жат описание технологического процесса по всем операциям в техноло-
гической последовательности и данные об оборудовании, изготовляемой
детали и заготовке, режущем, измерительном, вспомогательном инстру-
ментах и приспособлениях, режимах резания, нормы времени и разряды
(квалификация) работы.
Глава 2
ПОДГОТОВКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ кругов
К ЭКСПЛУАТАЦИИ
§ 2.1. КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ кругов
Для обеспечения безопасной работы шлифовальные круги
предварительно испытывают на прочность. Для этого их приводят во
вращение на специальных испытательных стендах, где нагрузка на ин-
струмент обеспечивается за счет возникающих центробежных сил.
Нарушение правила обязательных испытаний на прочность может
привести к аварийным случаям в процессе эксплуатации кругов:
разрыву шлифовального круга, отрыву эльборосодержащего слоя от кор-
пуса круга. Такие случаи могут явиться причинами тяжелых травм
людей и повреждений шлифовальных станков.
Согласно требованиям техники безопасности (ГОСТ 12.3.028 — 82*
и ГОСТ 12.3.023—80) шлифовальные круги подвергают контролю на
испытательной скорости уисп (табл. 2.1).
Испытательный стенд состоит из станины и смонтированных на ней
рабочей камеры и шпинделя с приводом вращения. Камера снабжена
дверью, которая надежно закрывается. Толщина стенок камеры и двери
обеспечивает защиту испытателя от осколков круга при его возможном
разрыве. Радиальное биение шпинделя не должно превышать 0,03 мм.
Испытательный стенд снабжен регулятором частоты вращения
круга, тахометром для ее контроля, блокировкой, исключающей вклю-
чение привода шпинделя при открытой двери камеры и открытие
камеры до полной остановки шпинделя.
Перед испытаниями шлифовальные круги подвергают тщательному
осмотру. Круги из эльбора не должны иметь трещин и отслаиваний
эльборосодержащего слоя. Круги на керамической связке проверяют на
отсутствие трещин простукиванием. Для этого круги подвешивают и про-
стукивают деревянным молоточком массой 150—200 г. При этом круг без
трещин издает звонкий чистый звук.
Продолжительность вращения инструментов при испытании на проч-
ность зависит от материала зерна, геометрических размеров кругов и
материала связок. Для кругов из карбида кремния и электрокорунда
на керамических и органических связках, а также для алмазных кругов
на всех видах связок диаметром до 150 мм продолжительность вра-
щения составляет 3 мин, диаметром свыше 150 мм — 5 мин, для эльбор-
ных кругов диаметром до 150 мм на керамической связке— 1,5 мин,
на органической и металлической связках — 3 мин, диаметром свыше
45
Таблица 2.1. Испытательная скорость для различных абразивных кругов
Вид круга Наруж- ный диа- метр кру- га, мм, не менее Рабочая скорость и, м/с Испыта- тельная скорость Уисп, м/с
Шлифовальные круги на керамиче- ской и органической связках, в том числе эльборные, лепестковые, фибро- вые шлифовальные диски 150 До 40 1,5и
30 Свыше 40 до 80
Свыше 80 до 120 1,4 v
Отрезные круги 250 120
Отрезные круги для ручных шлифо- вальных машинок 150 1,3 v
Гибкие полировальные круги на вул- канитовой связке 200 25
Алмазные круги: на металлической связке 150 30—40 1,5 и
на органической и керамической связках 125 25-35
150 мм на керамической связке — 3 мин, на органической и металли-
ческой связках — 5 мин.
В практике контроля инструментов (кроме эльборных кругов на
органической и металлической связках) допускается испытывать круги,
работающие со скоростью до 50 м/с, без выдержки времени. В этом слу-
чае должно соблюдаться соотношение уИсп=1,65 v. В аналогичных усло-
виях могут испытываться круги на бакелитовой связке, работающие
со скоростью до 60 м/с.
Не все виды инструментов, работающих на шлифовальных стан-
ках, проходят испытания на механическую прочность. Так, круги
типов ПН, ПР, ПНР, ПНВ, К и шарошлифовальные круги контролю не
подвергают.
Наряду со шлифовальными кругами контролю на прочность под-
вергают шлифовальную шкурку. Прочность шлифовальной шкурки на
тканевой основе на разрыв определяют приложением разрывной на-
грузки на специальной разрывной машине, например модели РТ-250.
Показания машины снимают по шкале нагрузок с точностью до 0,1 Н.
Разрывную нагрузку определяют при испытании трех полосок
продольного направления и четырех полосок поперечного направления
шириной 50 мм каждая. Расстояние между зажимами машины состав-
ляет 200 мм.
Разрывной нагрузкой образца в продольном или поперечном на-
правлении является среднее арифметическое результатов испытания
46
всех полосок продольного и поперечного направлений, подсчитанное
с точностью до 0,1 Н.
Испытание прочности на разрыв образцов шлифовальной шкурки
на тканевой основе производят при относительной влажности воздуха
65 ±5 % и температуре 20 ±5 °C. Образцы перед испытанием должны
быть выдержаны в развернутом виде в вышеуказанных условиях в
течение суток.
Прочность шлифовальной шкурки на бумажной основе опреде-
ляют также методом испытания на растяжение. Образцы для испыта-
ния (полоски) вырезают в продольном и поперечном направлениях
шириной 15 + 0,1 мм, длиной 180 мм с припуском для закрепления
в зажимах.
§ 2.2. КОНТРОЛЬ ТВЕРДОСТИ
АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА
Твердость абразивного инструмента является одним из основ-
ных параметров, определяющих его эксплуатационные качества. Спо-
собность инструмента самозатачиваться и сохранять в процессе об-
работки свою форму во многом зависит от его твердости.
Под твердостью абразивного инструмента в соответствии с
ГОСТ 21445—84 понимают свойство его связки оказывать сопротив-
ление прониканию в инструмент другого тела. В абразивной отрасли
установлено 16 степеней твердости инструмента: ВМ1 и ВМ2 —
весьма мягкий; Ml, М2 и М3 — мягкий; СМ1 и СМ2 — среднемягкий;
С1 и С2 — средний; СТ1, СТ2 и СТЗ — среднетвердый; Т1 и Т2 — твер-
дый; ВТ — весьма твердый; ЧТ — чрезвычайно твердый. Степень твер-
дости определяют в соответствии с ГОСТ 18118—79* (СТ СЭВ 1594—79),
ГОСТ 19202—80 (СТ СЭВ 1784—79), ГОСТ 21323—75.
Твердость абразивного инструмента из электрокорунда и карбида
кремния на керамической и бакелитовой’связках в основном опреде-
ляют пескоструйным методом. Исключение составляют шлифоваль-
ные бруски зернистостью 12 и менее; шлифовальные круги высотой
менее 8 мм зернистостью 12 и менее; шлифовальные круги, армиро-
ванные стеклосеткой.
Для контроля твердости абразивных инструментов пескоструйным
методом используют твердомеры моделей 909 и 910. Твердомер модели
909 (ТП-1100) предназначен для измерения твердости инструментов диа-
метром от 400 до 1100 мм, твердомер модели 910 (ТП-400) — диаметром
до 400 мм.
Контроль производят при давлении воздуха в камере прибора
0,05 или 0,15 МПа в зависимости от предполагаемой твердости инст-
румента. Подготовку и проверку пескоструйного прибора осуществляют
на листовом зеркальном стекле толщиной не менее 5,5 мм. При дав-
лении воздуха в камере 0,15 МПа должна получиться лунка глубиной
2,15 + 0,05 мм, а при давлении воздуха 0,05 МПа — лунка глубиной
0,5 + 0,05 мм.
47
Степерь твердости по глу-
бине лунки устанавливают
в соответствии с
ГОСТ 18118—79*. Чем мень-
ше глубина лунки, тем тверже
инструмент (табл. 2.2).
Степень твердости опре-
деляют расчетом среднего
арифметического значения
не менее трех глубин лунок
в максимально удаленных
друг от друга точках.
Твердость шлифовальных
брусков и кругов из электро-
корунда и карбида кремния
на керамической и бакелито-
Т а б л и ц а 2.2. Соотношение между глуби-
ной лунки и степенью твердости инструмента
зернистостью 25 и 16 из электрокорунда
Глубина лунки, мм Степень твердости Глубина лунки, мм Степень твердости
При давлении При давлении
в камере 0,05 МПа в камере 0,15 МПа
8,7—7,7 ВМ1 6,4—5,6 СМ1
7,7—6,7 ВМ2 5,6—4,9 СМ2
6,7—5,8 Ml 4,9-4,3 С1
5,8—4,9 М2 4,3—3,7 С2
4,9—4,0 М3 3,7—3,2 СТ1
4,0—3,3 СМ1 3,2—2,8 СТ2
3,3—2,6 СМ2 2,8—2,4 СТЗ
— — 2,4—2,1 Т1
— — 2,1 —1,8 Т2
вой связках высотой не менее 8 мм регламентируется ГОСТ 19202—80. При
этом твердость определяют согласно ГОСТ 23677—79* на приботе типа ТР
(«Роквелл») измерением глубины лунки, образованной на поверхности
инструмента от вдавливания стального шарика под действием нагрузки.
При измерении твердости поверхность инструмента должна быть пер-
пендикулярна к направлению приложения нагрузки. В зависимости от
твердости инструмента используют шарики диаметром 5 или 10 мм и уста-
навливают нагрузки 981 или 147 Н.
Измерение производят следующим образом. Вначале прикладывают
предварительную нагрузку, равную 98 Н, затем прикладывают основную
нагрузку, которая должна плавно возрастать до установленной (981
или 147 Н) и сниматься через 4—7 с после резкого замедления движения
стрелки индикатора. Результаты измерений отсчитывают по шкале инди-
катора прибора.
Степень твердости инструментов в этом случае также определяют
расчетом среднего арифметического значения не менее трех измерений в
различных, наиболее удаленных друг от друга точках инструмента. В со-
ответствии с полученными результатами измерений по ГОСТ 19202—80
устанавливают степень твердости инструментов.
Твердость инструментов из эльбора на керамической связке регла-
ментируется ГОСТ 24106—80* Е и ОСТ 2И72-2—83. Ее определяют
также с помощью прибора типа ТР, но при этом используют шарики
диаметром 3,2 мм (1/8") и устанавливают рабочую нагрузку 588 Н.
Твердость эльборных инструментов на органической связке не конт-
ролируют.
Твердость абразивных инструментов на вулканитовой связке регла-
ментируется ГОСТ 21323—75; ее определяют с помощью прибора
типа ТКВ, созданного на основе прибора типа «Роквелл». В этом случае
вдавливают конус, имеющий следующие параметры: угол при вершине
60±5°С; радиус закругления вершины 0,05±0,01 мм; параметр шеро-
ховатости поверхности /?а^0,32 мкм. При измерении твердости к конусу
48
прикладывают две последователь-
ные нагрузки: предварительную,
равную 98 Н, и окончательную,
равную 588 Н. Окончательную
нагрузку прикладывают плавно
в течение 3—4 с.
Измерение производят в трех
точках; равномерно расположен-
ных по поверхности инструмента.
Затем по среднему арифметиче-
скому значению показаний прибора
на основе следующих соотношений:
Рис. 2.1. Схема контроля прибором
типа «Звук-202»
определяют степень твердости
Показания прибора
Степень твердости
410—350 350—300 300—250 250—200
СМ С СТ Т
Для контроля физико-механических свойств инструментов в ряде
случаев применяют акустический метод (ГОСТ 25961—83). Физико-ме-
ханические свойства характеризуются скоростью распространения упру-
гих продольных колебаний С/. Этот параметр связан с модулем упру-
гости Е и плотностью ри инструмента следующей зависимостью:
С/ =
£/р.
Для акустического контроля абразивных инструментов различных
степеней твердости используют шкалу звуковых индексов (ЗИ). Уста-
новлена шкала звуковых индексов от 19 до 47.
Акустический контроль абразивных инструментов производят с по-
мощью приборов типов «Звук-202» и «Звук-107», имеющих следующие
технические характеристики:
«Звук-107—01» «Звук-107—02» «Звук-202—01» «Звук-202—02»
Частота колеба-
ний, кГц 5—500 0,5—50 0,9—10,4 0,3—4,44
Диаметр конт-
ролируемого из-
делия, мм 3—100 50—250 250—1100 250—1100
Принцип действия приборов типа «Звук-202» основан на возбуж-
дении в иструменте свободных колебаний, а приборов типа «Звук-107» —
на возбуждении в инструменте вынужденных колебаний.
Схема контроля с помощью прибора типа «Звук-202» приведена на
рис. 2.1. Круг 2 устанавливают вертикально на любой опоре и под-
держивают в точке А. Ударником 1 наносят удар по цилиндрической
поверхности круга. Возникающие в нем механические колебания прини-
маются микрофоном 3 и преобразуются в электрический сигнал, кото-
рый усиливается усилителем 4. Затем сигнал попадает в фильтр 5, с по-
мощью которого из него выделяются собственные колебания круга,
49
регистрируемые частотомером 7 Включение- частотомера производится
синхронизатором 6.
По установленному значению частоты собственных колебаний ин-
струмента определяют его ЗИ. Существует взаимосвязь между ЗИ и
твердостью. Ориентировочное соотношение между ЗИ и степенью твер-
дости для инструментов из электрокорунда на вулканитовой связке сле-
дующее:
Звуковой индекс 19; 21 23; 25 27; 29; 31 33; 35
Степень твердости СМ С СТ Т
$ 2.3. БАЛАНСИРОВКА ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА
Одним из основных факторов, влияющих на уровень вибрации
технологической системы, является неуравновешенность шлифоваль-
ного круга. Погрешность, вносимая неуравновешеннстью круга, на-
пример, при бесцентровом шлифовании, может достигать 70 % от об-
щей погрешности обработки.
Возникающие вследствие неуравновешенности шлифовального круга
значительные центробежные силы вызывают вибрацию, которая отрица-
тельно влияет на качество шлифованной поверхности, точность обра-
ботки, срок службы шлифовального станка. При вращении круга диа-
метром 500 мм с частотой вращения 1150 мин-1, имеющего неурав-
новешенную массу, равную 200 г, центробежная сила достигает 730 Н.
Неуравновешенность круга вызывает смещение его центра тяжести,
что может привести к возникновению в круге напряжений, превосхо-
дящих предел прочности, и, следовательно, к разрыву круга. Основными
причинами неуравновешенности круга являются неравномерная плот-
ность и отклонения формы (овальность, непараллельность торцов, ра-
диальное биение).
На абразивных заводах при изготовлении шлифовальных кругов
определяют степень их статической неуравновешенности (ГОСТ 3060—
86). В зависимости от геометрических размеров, материала, связки и
структуры шлифовальных кругов установлены четыре класса неуравно-
вешенности. В табл. 2.3 приведены значения допустимых неуравнове-
шенных масс шлифовальных кругов на вулканитовой связке для трех
классов неуравновешенности.
Для определения неуравновешенной массы шлифовальные круги
подвергают статической балансировке на балансировочных станках,
Таблица 2.3. Значения допустимых неуравновешенных масс шлифовальных
кругов на вулканитовой связке высотой от 63 до 4000 мм, г
Диаметр шлифовального круга, мм Классы неуравновешенности
1 2 3
От 250 до 400 50—100 80—160 120—250
Св. 400 » 630 60—120 100—200 160—320
» 630 » 800 80—160 120—250 200—400
50
основной рабочей частью которых являются
два стальных цилиндрических валика, уста-
новленных параллельно в одной горизонталь-
ной плоскости (рис. 2.2). Для балансировки
тонких кругов диаметром 250—350 мм вместо
устройства с валиками может быть использо-
вано устройство с дисками.
Неуравновешенную массу определяют сле-
дующим образом (рис. 2.2). Балансировочную
оправку 2 с надетым на нее шлифовальным
кругом 3 устанавливают на направляющие
валики 1 и легким толчком придают кругу вра-
щение. После остановки круга к верхней точке
его периферии прикрепляют специальный
зажим для крепления груза. Затем круг
Рис. 2.2. Балансиро-
вочный станок для ста-
тической балансировки
поворачивают на 90° и к зажиму крепят груз. Путем подбора грузов
добиваются равновесия круга при повороте его на любой угол. Масса
грузов и зажима составляет неуравновешенную массу круга.
При контроле неуравновешенности круга после поворота его на
90° к зажиму крепят грузы массой (с учетом массы зажима), рав-
ной допустимой неуравновешенной массе в соответствии с ГОСТ 3060—86.
Если под действием этого груза круг остается в покое или начинает
поворачиваться вокруг оси, опуская груз вниз, то он удовлетворяет
данному классу неуравновешенности. Если же круг поворачивается
вокруг оси, поднимая груз вверх, то его неуравновешенность превосхо-
дит требования стандарта.
Технические средства, используемые при контроле неуравновешен-
ности кругов, должны отвечать следующим требованиям:
шероховатость поверхности направляющих балансировочного уст-
ройства и цапф балансировочных оправок по параметру Ra — не более
2,5 мкм;
допускаемая непрямолинейность направляющих на участке длиной
500 мм — не более 0,08 мм, цапф балансировочных оправок на участке
длиной 250 мм — не более 0,1 мм;
отклонение направляющих от горизонтальной плоскости на участке
длиной 1м — не более 0,5 мм.
Согласно ГОСТ 12.3.028—82* шлифовальные круги перед уста-
новкой на станок необходимо балансировать. Все круги диаметром
250 мм и более, а также круги диаметром 125 мм и более, пред-
назначенные для работы со скоростью более 50 м/с, должны быть
отбалансированы в сборе с планшайбой. Если после первой правки или
в процессе работы неуравновешенность шлифовальных кругов увели-
чится, их следует подвергать повторной балансировке.
Статическая балансировка может быть проведена по схеме, описан-
ной на стр. 50. При этом в качестве грузов используют специальные балан-
сировочные сухарики, которые могут перемещаться в пазах по периферии
фланцев планшайбы и крепиться в требуемом месте.
51
Таблица 2.4. Основные технические характеристики балансировочных станков
Параметр Модели станка
9710 ДБ-10 ДБ-60 ЭД-725 ЭД-730
Масса ба- лансируемого узла, кг 0,3-3 0,3—10 5—50 10—100 30—300
Наибольший диаметр круга, мм 270 500 540 800 1200
Частота вра- щения при ба- лансировке, мин-' 1400—2800 1500-2500 1000—2000 800—1600 600—900
Мощность привода, кВт 0,8 1,0 1,7 1,7 4,5
Для более полного устранения неуравновешенности наряду со ста-
тической применяют динамическую балансировку. В этом случае не-
уравновешенность обнаруживается в результате действия центробежных
неуравновешенных сил, возникающих во вращающемся круге. Основные
технические характеристики отечественных балансировочных станков
приведены в табл. 2.4.
Для динамической балансировки шлифовальный круг с помощью
фланцев устанавливает на оправку и в сборе с ней на опоры станка.
Оправка с кругом приводится во вращение. В результате неуравно-
вешенности круга в опорах возникают вибрации, частота которых совпа-
дает с частотой вращения балансируемого круга. Колебания опор вы-
зывают в датчиках, связанных с ними, электрические сигналы, пропор-
циональные амплитуде и частоте колебаний. Значение неуравновешен-
ной массы определяют по стрелочному прибору, а ее положение — с по-
мощью стробоскопической лампы. Обязательной динамической баланси-
ровке подвергают алмазные круги диаметром 100 мм и более, с толщиной
корпуса 5 мм и более; допустимые значения неуравновешенности (г-см)
приведены в ГОСТ 16181-82*
$ 2.4. ПРОФИЛИРОВАНИЕ И ПРАВКА
ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА
Абразивные инструменты должны подвергаться периоди-
ческой правке в целях восстановления режущей способности и рабочей
поверхности, что особенно важно при профильном шлифовании.
Правящим инструментом удаляют с абразивного инструмента опре-
деленный слой. Для получения высокой точности формы рабочей поверх-
ности износ правящего инструмента должен быть минимальным. Поэтому
целесообразно применять правящий инструмент с износостойкой алмаз-
ной рабочей поверхностью. В то же время в ряде случаев целесообраз-
но использовать безалмазные правящие инструменты. В табл. 2.5 при-
52
ведены основные конструкции алмазных правящих инструментов.
По расположению алмазов алмазные карандаши подразделяются на
следующие типы (ГОСТ 607—80* Е):
01 — алмазы расположены цепочкой по оси карандаша;
02 — алмазы расположены слоями;
03 — алмазы расположены по сфере;
04 — алмазы расположены произвольно.
В каждом из типов алмазных карандашей могут использоваться
алмазы различной крупности.
Общее содержание алмазов в карандаше следующее (карат):
тип 01 —0,5; 1,0 и 0,31 —0,5 (с одним зерном);
тип 02 — 1,0; 2,0;
тип 03 — 1,2; 1,5;
тип 04 — 0,5; 1,0; 2,0; 2,5.
Таблица 2.5. Виды алмазных правящих инструментов и области их при-
менения
Инструмент
Конструкция
Основные конструктив-
ные особенности ин-
струмента
Область применения
Алмазный
карандаш
Стержень, на тор-
це которого закреп-
лены алмазные зерна
Правка кругов для
всех видов шлифова-
ния (круглого, врез-
ного для получения
R(l = 1,25 мкм, с про-
дольной подачей для
/?а = 0,63 МКМ)
Алмаз в оп-
раве
Стержень, на тор-
це которого закреп-
лен кристалл алмаза
с определенной ори-
ентацией по отноше-
нию к оси инструмен-
та
Правка кругов для
финишной обработки
фасонных поверхно-
стей
Алмазная иг-
ла
Тонкий стержень,
на торце которого за-
креплен обработан-
ный алмаз
Правка однопро-
фильных резьбошли-
фовальных кругов
Алмазный
правящий ре-
зец
Резец, режущей
частью которого яв-
ляется обработанный
кристалл алмаза
Профильная прав-
ка кругов; правка кру-
гов для резьбо- и зу-
бошлифования
Алмазная
пластина
Стержень, на тор-
це которого закреп-
лена специально ори-
ентированная алмаз-
ная пластина
Правка кругов для
финишной обработки
фасонных поверхно-
стей, скоростного
шлифования
53
Продолжение табл. 2.5
Основные конструктив
ные особенности ин-
струмента
Инструмент
Конструкция
Область применения
Алмазная гребенка ‘О Инструмент, рабо- чей частью которого является спеченная металлическая пла- стина с алмазными столбиками, распо- ложенными рядами в одной плоскости Профильная прав- ка для профилей с ра- диусами перехода не менее 0,5 мм, канавок для выхода круга ши- риной не менее 1,5 мм
Алмазные бруски эд 1 эд Алмазно-абразив- ный инструмент в Правка кругов для плоского шлифования
форме бруска, рабо- чая грань которого выполнена в виде плоской или про- фильной поверхности и работающих пери- ферией для получения Ra = 1,25 мкм
Алмазные
ролики прямо-
го профиля
Инструмент, рабо-
чая часть которого
имеет форму цилинд-
ра с закрепленными
зернами алмаза
Профильная прав-
ка кругов по копиру
для шлифования ше-
ек коленчатого вала
Алмазные
фасонные ро-
лики
Инструмент, рабо-
чей частью которого
является поверх-
ность вращения, в
осевом сечении соот-
ветствующая профи-
лю обрабатываемой
заготовки
Профильная прав-
ка кругов в массовом
и крупносерийном
производстве для
врезного шлифования
деталей сложной
формы
Алмазный Удлиненный стер- Ручная правка кру-
инструмент для жень, на рабочем гов в мелкосерийном
ручной правки Ь* торце которого за- производстве, в основ-
креплены зерна ал- ном при заточных ра-
маза ботах
Тип алмазного карандаша выбирают в зависимости от вида шли-
фования.
Алмазные карандаши типа 01, у которых при правке работает
только одно зерно, обеспечивают наименьшее усилие правки, и поэтому
рекомендуется их использовать при правке кругов для внутреннего шли-
фования, а также при профильной правке кругов для круглого наруж-
ного шлифования и плоского шлифования периферией круга.
Алмазные карандаши типа 02 используют в наиболее трудных усло-
виях, так как они имеют несколько одновременно работающих алмаз-
ных зерен. Их применение целесообразно при правке абразивных кру-
54
гов с наружным диаметром более 200—250 мм всех степеней твер-
дости.
Алмазные карандаши типа 03 рекомендуется использовать при правке
мягких абразивных кругов твердостью С1 и мягче.
Алмазные карандаши типа 04 применяют в основном при правке кру-
гов для резьбошлифования, круглого и плоского шлифования, а также
кругов диаметром до 600 мм, зернистостью 12—40 и твердостью СМ 1 —С1.
Крупность алмазного зерна в правящих карандашах выбирают в
зависимости от характеристики круга, подлежащего правке: зерна
должны быть тем крупнее, чем крупнее зернистость абразивного круга,
чем выше его степень твердости и чем больше его диаметр.
Прежде чем приступить к правке шлифовального круга, необходимо
проверить состояние станка, правящего устройства, абразивного круга и
их соответствие техническим требованиям. Алмаз обладает повышенной
хрупкостью, вследствие этого недостаточная жесткость узлов правящего
механизма, удары и вибрация могут привести к раскалыванию кристалла
алмаза либо к интенсивному изнашиванию алмазного правящего инстру-
мента.
Алмазные карандаши типов 01 и 03 устанавливают с наклоном
алмазоносной части на 10—15° в сторону вращения абразивного круга,
а карандаши типов 02 и 04 — без наклона.
При правке абразивного круга алмазным правящим инструмен-
том необходимо обеспечить обильное охлаждение зоны контакта алмаза
с абразивным кругом. Интенсивность подачи СОЖ должна состав-
лять 15—20 л/мин.
Рекомендуется за одну правку снимать слой круга толщиной 0,10—
0,12 мм при ручной правке (для внутреннего шлифования 0,05—0,07 ум)
и 0,03—0,05 мм — при автоматической правке, кроме случаев, когда тре-
буется увеличить толщину снимаемого слоя из-за необходимости восста-
новить профиль круга (при резьбо-, зубошлифовании и др.).
Другим распространенным видом алмазного правящего инструмента
является алмаз в оправе, представляющий собой кристалл алмаза с
острой вершиной, закрепленный по оси державки. Алмазы в оправе ис-
пользуют при правке кругов для всех видов чистового шлифования.
Для правки кругов фасонного профиля алмазы в оправе изготавли-
вают с углом а = 90°, для правки кругов прямого профиля — с углом
а = 120° (см. табл. 2.5).
Различные типы алмазов в оправе отличаются друг от друга разме-
рами кристаллов, конфигурацией и размерами державок (ГОСТ 22908—
78). Выбор конструкции и размера державки определяется посадоч-
ными отверстиями устройства для правки на конкретном станке, а масса
кристаллов алмаза — размерами шлифовального круга, подлежащего
правке (табл. 2.6).
Алмазы в оправах следует применять только в тех случаях, когда
использование алмазных карандашей не гарантирует требуемого ка-
чества и точности обработки.
При правке абразивных кругов прямого профиля алмазы в оправе
55
Т а б л и ц а 2.6. Рекомендуемые значения массы кристалла алмаза в правящем
инструменте
Размеры абразивного круга, мм Масса кристалла алмаза, карат
Диаметр Высота Алмаз в оправе Алмазная пластина
До 40 0,02—0,10 0,05-0,20
50—125 До 63 0,10—0,20 0,11—0,20
150—250 0,21—0,30 0,21—0,30
300—400 0,31—0,40 0,31—0,60
Свыше 63 0,41—0,85 0,41—0,60
До 63 0,61 — 1,10
400—600 От 63 до 200 1,10—1,60 0,61—0,85
Свыше 200 1,61-2,10 0,86—1.35
750—1060 До 63
Свыше 63 2,11—3,00 1,11 — 1,35
необходимо устанавливать с наклоном алмаза в сторону вращения
на угол 10—15°, при этом вершина должна быть опущена на 1—2 мм ниже
исходного осевого сечения круга. При правке кругов фасонного про-
филя алмазы в оправе следует устанавливать по осевому сечению круга
во избежание искажения профиля круга.
Кристаллы алмаза имеют различную износостойкость в разных
кристаллографических направлениях, поэтому на державке алмаза в
оправе наносят риску. При установке алмаза в оправе риска должна
занимать вертикальное верхнее положение. При правке кристалл алмаза
изнашивается, на нем образуется площадка износа. Если ее площадь
превышает 1 мм2, то алмаз в оправе следует повернуть вокруг собствен-
ной оси на 90° Поскольку кристаллы алмаза могут иметь несколько
острых вершин, то при окончательном затуплении одной вершины кри-
сталл алмаза извлекают из державки и устанавливают новую рабочую
вершину.
В ряде случаев используют алмазные пластины, в которых вместо
кристалла алмаза с острой вершиной применяют специально вырезан-
ные пластины природного алмаза, закрепленные в державке. Площадь
зоны контакта алмазной пластины с кругом остается постоянной бла-
годаря постоянной длине линии контакта алмаза и круга, равной тол-
щине пластины алмаза. Тем самым значительно возрастает общая стой-
кость правящего инструмента.
Наиболее эффективно применение алмазных пластин при правке
кругов для врезного шлифования дорожек качения шариковых и роли-
ковых подшипников. Как и в других случаях профильной обработки,
56
1
Рис. 2.3. Схемы правки алмазной гребенкой:
/ — шлифовальный круг; 2 — гребенка
1
ось оправки алмазной пластины устанавливают в плоскости радиаль-
ного сечения шлифовального круга. Алмазные пластины являются более
перспективным инструментом для правки при скоростном шлифовании,
чем алмазы в оправе, имеющие более низкую стойкость.
Разновидностью алмазов в оправе являются алмазные иглы, пред-
ставляющие собой цилиндрическую стальную оправу, на торце которой
по оси закреплен кристалл алмаза, ограненный в форме четырехгран-
ной пирамиды. Угол между гранями пирамиды а составляет 90° (пред-
почтительное значение) или 60° При изготовлении алмазных игл исполь-
зуют кристаллы алмазов массой 0,10—0,25 карата. Алмазные иглы уста-
навливают без наклона. Предельная площадь площадки износа алмаз-
ной иглы, как и других подобных инструментов, составляет 1 мм2'
При правке сложных и точных профилей кругов для круглого на-
ружного, бесцентрового, плоского шлифования, а также резьбо- и зубо-
шлифования используют алмазные резцы. Правку червячных зубошли-
фовальных кругов производят алмазными резцами по ГОСТ 17368—79*
Для фасонной правки применяют различные виды алмазных резцов
долотообразной формы.
Для ориентации резцов долотообразной формы используют спе-
циальные шаблоны. При износе одной из сторон резца его необходимо
повернуть на 180° Предельный износ резца по задней грани — 0,3 мм.
Количество переточек алмазных резцов в значительной мере опреде-
ляется правильной эксплуатацией резца, не допускающей появления
трещин, сколов, чрезмерного износа. Алмазные резцы являются одним
из наиболее дорогостоящих алмазных правящих инструментов, так как
для их изготовления используют высококачественные кристаллы алма-
зов, а обработка их связана со значительными затратами труда.
Алмазные гребенки представляют собой разновидность алмазного
карандаша: они в несколько раз дешевле алмазных резцов, менее
чувствительны к ударным нагрузкам. Схема расположения алмазной
гребенки при правке абразивных кругов показана на рис. 2.3. Гре-
бенки работают практически до полного износа.
Режимы правки алмазными карандашами, резцами, алмазами в
оправе приведены в табл. 2.7
Алмазные правящие бруски изготавливают с прямым (плоским)
57
профилем алмазной рабочей части и с профильной поверхностью ал-
мазной рабочей части. Алмазные правящие бруски прямого профиля
применяют при правке прерывистых поверхностей кругов, при правке
по плоскости торцов кругов для шарошлифования, а также при правке
сегментных кругов на плоскошлифовальных станках, работающих торцом
круга.
Алмазные профильные бруски применяют для профильной правки
кругов на плоскошлифовальных станках. Бруски обычно крепят на
столе станка. Они обеспечивают точность линейных размеров ±0,01 мм,
угловых — ± 10', параметр шероховатости поверхности /?а^1,25 мкм.
Максимальные размеры алмазных брусков: £=110 мм и В = 50 мм
(рис. 2.4). Максимальная глубина профиля алмазоносного слоя 20 мм,
наименьший радиус профиля 0,1 мм.
Для правки шлифовальных кругов используют также алмазные
ролики прямого и сложного профиля (рис. 2.5). Алмазные ролики пря-
мого профиля применяют при правке кругов по копиру и кругов пря-
Таблица 2.7 Режимы правки алмазными карандашами, резцами, алмазами
в оправе
Вид шлифования Параметр шеро- ховатости обра- ботанной по- верхности Ra, мкм Скорость осевой подачи, м/мин Радиальная по- дача, мм/дв. ход
Круглое:
врезанием 0,4—0,8 0,10—0,30 0,05—0,030
0,1—0,2 0,03—0,10 0,05—0,015
на проход 0,4—0,8 0,15—0,30 0,02—0,03
0,1—0,2 0,05—0,15 0,01—0,015
торцевое 0,8 0,20—0,50 0,02—0,03
0,4 0,10—0,20 0,01—0,020
Бесцентровое:
врезанием 0,4 0,07—0,15 0,02—0,03
0,2 0,05—0,08 0,01—0,02
на проход 0,4 0,10—0,15 0,02—0,03
0,1—0,20 0,05—0,08 0,01—0,02
правка ведущего круга — 0,10—0,15 0,02—0,03
Внутреннее:
отверстий 0,4—0,8 1,0—3,0 0,02—0,03
0,2—0,4 0.5—1,0 0,01—0,02
торцов 0,8 2,0—3,0 0,02—0,03
0,4 1,0—2,0 0,02—0,03
Плоское:
периферией круга 0,4—0,8 0,4—0,8 0,02—0,03
0,2—0,4 0,2—0,6 0,10-0,02
торцом круга 0,8 0,2—0,3 0,02—0,03
0,4 0,15-0,2 0,02—0,03
Резьбошлифование 0,8 0,08—0,15 0,01—0,02
0,4 0,05—0,08 0,01—0,02
Профильное 0,4—0,8 0,10—0,30 0,02—0,03
0,2—0,4 0,08—0,15 0,01—0,02
58
Рис. 2.4. Схемы правки алмазными
брусками:
1 — шлифовальный круг; 2 — ал-
мазный брусок
мого профиля для врезного шлифо-
вания деталей сходной конфигура-
ции в массовом и крупносерийном
производстве. Алмазные ролики
прямого профиля используют в основном на операциях шлифования
шатунных шеек коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.
Ниже приведен режим правки алмазными роликами прямого профиля:
Скорость, м/с:
круга
ролика
Скорость движения осевой подачи, м/мин:
при прямом ходе
» обратном »
Радиальная подача, мм/ход:
при прямом ходе
» обратном »
Параметр шероховатости обработанной поверхности
Rat мкм
35—40
10
0,5
0,3
0,015—0,03
0,005
1,25
Правку круга производят за один двойной ход алмазного ролика.
Для обеспечения шероховатости обработанной поверхности /?а = 0,63 мкм
при обратном ходе ролика отключается его вращение.
Алмазные ролики прямого профиля — это инструмент очень высокой
стойкости благодаря алмазоносной рабочей поверхности, поэтому их
используют при правке кругов большого диаметра.
В настоящее время все больше применяют алмазные сложнопро-
фильные ролики. Это объясняется тем, что врезное шлифование с
правкой кругов такими роликами — наиболее производительный и авто-
матизированный вид шлифования. Изготовляют ролики различного про-
филя с наибольшим диаметром 250 мм и длиной 400 мм с точностью
Рис. 2.5. Схемы правки алмазными роликами: а — по копиру цилиндрическим
роликом; б — по копиру профильным роликом; в — врезанием профильным ро-
ликом;
1 — ролик; 2 — шлифовальный круг; 3 — заготовка
59
Таблица 2.8. Режимы правки профильными роликами
Параметр шеро- ховатости обра- ботанной по- верхности Ra, мкм Скорость, м/с Скорость движе- ния радиальной подачи, мм/мин Время выха- живания, с Направление вращения ро- лика и круга
круга ролика
1,2 35—80 25—30 0,8—1,2 — Попутное
0,63 35—80 12—15 0,5—0,7 2—5 Встречное
профиля ±5 мкм и угловых размеров ±10' Для правки используют
как цельные ролики, так и сборные (блоки).
Ресурс алмазного ролика достигает нескольких сотен тысяч обрабо-
танных деталей. Режимы правки алмазными профильными роликами при-
ведены в табл. 2.8. Правка роликом должна выполняться при подаче
СОЖ 40—60 л/мин на каждый сантиметр ширины контакта ролика с
кругом.
Прецизионные ролики изготавливают из высококачественных природ-
ных алмазов. Алмазные профильные ролики применяют в массовом и
крупносерийном производстве.
Правку (вскрытие алмазоносного слоя) алмазных кругов выполняют
в основном по следующим схемам:
правка бруском из карбида кремния, зернистость которого на один-
два номера крупнее алмазного зерна в круге;
правка методом обратного шлифования с использованием шлифо-
вального круга из карбида кремния (скорость правящего круга —
25—30 м/с, алмазного круга— 10—20 м/мин).
Кроме того, для вскрытия рабочей поверхности алмазных кругов на
металлической связке используют электрохимический метод с обратной
полярностью (алмазный круг является анадом); электроэрозионный ме-
тод, при котором удаление слоя связки происходит под воздействием
импульсных разрядов, возбуждаемых специальным генератором.
§ 2.5. ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
И ОХРАНЫ ТРУДА ПРИ ШЛИФОВАНИИ
Техника безопасности при шлифовании регламентируется
ГОСТ 12.3.028—82* Стандарт устанавливает правила, нарушение кото-
рых может привести к травмам или поломке оборудования.
Шлифовальные круги перед установкой на станок должны быть
отбалансированы вместе с планшайбой и проверены на механическую
прочность. После установки на станок перед началом работы шлифо-
вальные круги необходимо прокрутить вхолостую при рабочей скорости.
Время холостого вращения электрокорундовых и карбидокремниевых
кругов в зависимости от диаметра составляет 1—3 мин, эльборных кру-
гов — 2 мин.
60
Шлифовальные круги, предназначенные для шлифования с СОЖ,
недопустимо использовать при сухом шлифовании. При этом на станке
должны быть предусмотрены устройства для защиты рабочего от воз-
действия аэрозолей.
Применяемые СОЖ не должны быть токсичными и вредными для
здоровья рабочих. Не допускается использовать СОЖ, не прошедшие про-
верку на пожароопасность, не имеющие разрешения Министерства
здравоохранения СССР для применения и снижающие механическую
прочность круга.
При шлифовании без СОЖ должны быть предусмотрены вытяж-
ные вентиляционные устройства для удаления абразивной пыли и
отходов шлифования из зоны обработки. Рабочий должен быть защищен
от частиц обрабатываемого материала и шлифовального круга, отделяю-
щихся в процессе правки, шлифования, заточки и т. д.
Не допускается на шлифовальных станках с ручной подачей произ-
водить обработку со скоростью круга, превышающей 30 м/с. На обдироч-
ных станках с ручной подачей и при работе ручными шлифоваль-
ными машинками допускается вести обработку со скоростью круга
до 80 м/с.
При обработке на круглошлифовальных станках длинных деталей
(//б/^8, где / и d — длина и диаметр шлифуемой детали) должны при-
меняться люнеты. При эксплуатации допускается изнашивание кругов до
определенного диаметра, устанавливаемого в зависимости от вида креп-
ления. Для кругов, наклеенных на шпильку диаметром d\ или закреп-
ленных винтом с диаметром головки б/г, допустимый минимальный
диаметр должен находиться в пределах от бЛ+2 до б/г+Ю мм. При
креплении круга с помощью фланцев диаметром б/ф его допустимый мини-
мальный диаметр должен составлять не менее б/ф + 20 мм.
Абразивные и эльборные круги, а также элементы их крепления
(болты, гайки и т. д.) должны быть ограждены защитными кожухами,
прочно закрепленными на станке. Форма кожухов и толщина их сте-
нок зависит от рабочей скорости кругов. Для кругов, работающих со
скоростью до 60 м/с, толщина стенок сварных кожухов составляет 6—
22 мм; для кругов, работающих со скоростью 60—100 м/с, толщина сте-
нок кожуха увеличивается и составляет 8—30 мм. Обод и боковые стенки
сварных кожухов изготавливают из листовой углеродистой конструкцион-
ной стали.
Глава 3
АБРАЗИВНАЯ ОТРЕЗКА
§ 3.1. ОСОБЕННОСТИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
АБРАЗИВНОЙ ОТРЕЗКИ
Все машиностроительные предприятия имеют в цехах загото-
вительные отделения, участки или заготовительные цехи, где отрезка ме-
талла является одной из основных операций.
Требования к качеству обработки исходных заготовок непрерывно по-
вышаются. Сейчас недостаточно просто разделить заготовку на несколько
частей, необходимо обеспечить точный размер и требуемую шерохова-
тость поверхностей, образованных при отрезке, их перпендикулярность
оси заготовки, отсутствие прижогов и заусенцев и т. д. Отрезку произ-
водят на ножовочных, ленточно-отрезных, отрезных круглопильных, то-
карных, анодно-механических, электроискровых, плазменных, абразивно-
отрезных и др. станках. Различные способы отрезки неравноценны по
производительности и качеству торцов отрезанных заготовок.
Так, при огневой и плазменной резке поверхности реза получаются
оплавленными и грубыми. Недостатком электроискровой резки является
низкая производительность, которая при ширине реза 3—4 мм соста-
вляет 0,5—0,7 см2/с. К недостаткам анодно-механического способа от-
резки следует отнести неудовлетворительное качество поверхностей реза,
токсичность применяемых электролитов и низкую производительность
процесса.
Для отрезки заготовок используют ножовочные, ленточные и диско-
вые пилы. Отрезка этими инструментами имеет ряд существенных не-
достатков: при резании заготовок из труднообрабатываемых высоко-
прочных и легированных марок сталей резко снижается стойкость
пил; кроме того, этот процесс сопровождается вредным высокочас-
тотным шумом.
Абразивная отрезка шлифовальными кругами является одним из наи-
более эффективных и перспективных способов, чему способствуют:
высокая производительность процесса (0,8—15 см2/с и более);
возможность отрезки материалов любой прочности и твердости;
возможность получения высокой точности размеров, низкой шерохо-
ватости торцов отрезанных заготовок (/?а = 2,51,5 мкм),
возможность получения малой ширины реза (примерно 1 % от диа-
метра отрезного круга);
возможность отрезки металлов в нагретом состоянии;
62
отсутствие больших заусенцев и прижогов на торцах.
Стоимость отрезки заготовок из углеродистых и легированных ста-
лей на абразивно-отрезных станках в 1,5—1,7 раза ниже стоимости
отрезки пилами.
В отличие от пил эффективность отрезных шлифовальных кругов
возрастает с увеличением содержания в металле легирующих элемен-
тов, твердости и прочности сталей и сплавов. Эти преимущества абра-
зивной отрезки заготовок особенно проявляются при использовании ар-
мированных кругов, работающих со скоростью 80 м/с и выше.
Отрезные круги применяют для отрезки заготовок из профильного
проката самых разных сечений, листов, полос, стальных тросов из
труднообрабатываемых сталей, в литейной промышленности для отделе-
ния литников, прибылей.
Наиболее широко абразивную отрезку применяют в металлургии,
где 80 % всех операций отрезки осуществляют отрезными кругами. От-
резные круги используют при ремонте железнодорожных путей, резке
металла, нагретого до 1000 °C, резке шамота и других неметаллических
материалов.
Постоянно расширяющаяся номенклатура выпускаемого инструмента,
повышение его качества, освоение мощных скоростных абразивно-от-
резных станков способствуют тому, что абразивная отрезка заготовок
находит все более широкое применение в промышленности.
§ 3.2. АБРАЗИВНО-ОТРЕЗНЫЕ СТАНКИ
Основные схемы резания на абразивно-отрезных станках
представлены на рис. 3.1.
Маятниковая схема (см. рис. 3.1, а) является наиболее распростра-
ненной. По этой схеме работает большинство абразивно-отрезных стан-
ков. Шпиндель с кругом устанавливают на одном конце рычага, а дви-
гатель привода шпинделя — на другом. Рычаг может поворачиваться от-
носительно неподвижной оси на некоторый угол, достаточный для отрезки
заготовки при допустимом износе круга. Подача круга на заготовку и
возврат в исходное положение в зависимости от конструкции станка
производятся вручную или механизированно с помощью пневмо- или
гидроцилиндра. Такую схему применяют для отрезки заготовок с мак-
симальным диаметром 100 мм.
По схеме резания с дополнительным осциллирующим движением
круга (рис. 3.1, б) отрезной круг кроме вращения и движения радиальной
подачи на разрезаемый материал совершает возвратно-поступательное
или качательное осциллирующее движение в плоскости резания.
Преимуществом этой схемы является уменьшение длины дуги кон-
такта круга с разрезаемым материалом, что позволяет повысить произ-
водительность, снизить потребляемую мощность и температуру в зоне
резания, повысить качество торцов заготовок. На абразивно-отрез-
ных станках с осцилляцией круга можно отрезать заготовки диаметром
до 300 мм.
63
Рис. 3.1. Схемы резания на абразивно-отрезных станках:
/ — отрезной круг; 2 — заготовка
Схема с вращением заготовки (рис. 3.1, в) отличается от маятниковой
схемы тем, что вращается не только отрезной круг, но и заготовка. Так как
отрезной круг в этом случае проходит путь только до центра разре-
заемой заготовки, то кругом одного и того же диаметра можно отрезать
заготовку в два раза большего сечения, чем при отрезке неподвиж-
ной заготовки. При отрезке трубы круг подается только на толщину ее
стенки. Поэтому на станках производят отрезку труб и проката диа-
метром 500—700 мм.
Вращение заготовки в абразивно-отрезных станках осуществляется
с помощью кулачкового патрона, в котором зажимают заготовку, или
через приводные поддерживающие ролики, на которые ее укладывают.
Таблица 3.1. Основные технические характеристики абразивно-отрезных
Параметр Модели станков с ручным управлением Модели полуавтоматов для резки под углом
8В220 8230 8В240 8241 8251 8261
Размеры отрезного круга, мм: диаметр 200 300 400 400 500 600 высота 0,6—4 2—4 2—4 2—4 4; 5 6 Скорость резания, 50; 80; 50; 80; 50; 80; 50; 80; 50; 80; 50; 80; м/с 100 100 100 100 100 100 Скорость движения — — — 100— 100— 100— радиальной подачи 1500 1500 1500 круга, мм/мин Мощность электро- 3 7,5 10 17 22 30 двигателя, кВт Длина отрезаемой 30—250 30—500 30—500 30—800 30—800 30—800 заготовки по упору, мм Наибольшие разме- ры сечения отрезае- мых заготовок, мм: круг 20 35 60 60 80 100 труба 40 60 90 90 120 150 квадрат 20X20 35X35 60X60 60X60 80X80 100X100 профиль 65X36 80X40 100X46 100X46 120X52 150X72
64
Схема абразивно-отрезного станка для отрезки заготовок из листо-
вых материалов и плит представлена на рис. 3.1, г. Перемещение
шлифовальной бабки осуществляется с помощью пары шестерня —
рейка или гидроцилиндра. При разрезке тонких листов и плит круг
врезается на полную толщину и отрезка производится за один рабо-
чий ход. Если разрезаемая плита толстая, то глубина врезания на
рабочий ход составляет 3—6 мм.
По данной схеме производят отрезку заготовок из плит длиной
до 6000 мм и толщиной до 200 мм.
В табл. 3.1 приведены основные типы абразивно-отрезных станков.
Станки с ручным управлением (ручной подачей) позволяют произ-
водить отрезку заготовок из проката различных профилей под углом
45—90° Эти станки широко применяют на заводах с небольшим
объемом отрезных операций, они эффективно заменяют ручные и механи-
ческие ножовки, а также фрезерные и токарные станки. Подача заго-
товки в зону резания, ее зажим, подвод и отвод упора, подача отрез-
ного круга на заготовку и отвод его в исходное положение осущест-
вляют вручную. Модернизированные станки моделей 8А230 и 8А240 имеют
гидравлические механизмы подачи отрезного круга и зажима заготовки.
Отрезку на этих станках осуществляют без охлаждения.
Применяют абразивно-отрезные полуавтоматы двух модификаций:
для резки под прямым углом к оси заготовки и под любым углом в
станков
Модели автоматов с неподвижной заготовкой Модели автоматов с вращающейся заготовкой
8В242 8252 8262 8244 8254 8В264
400 500 600 400 500 600
2—4 4; 5 6 2—4 4; 5 6
50; 80; .100 50; 80; 100 50; 80; 100 50; 80; 100 50; 80; 100 50; 80; 100
100—1500 100—1500 100—1500 25—400 25-400 25—400
30 30 30 17 22 55
30—800 30-800 30—800 20-500 20 500 20—500
60 80 100 100 150 180
90 120 150 150 180 220
60X60 80X80 100X100 — —
100X46 100X52 150X72 — — —
3 Под ред. 3. И. Кремня
6;
пределах 45—90° Абразивно-отрезные автоматы изготавливают тоже
в двух модификациях: с неподвижной заготовкой для резки под пря-
мым углом и с вращающейся заготовкой круглого профиля (круг,
труба). Станки-автоматы оснащают загрузочными стеллажами.
Для повышения точности отрезаемых заготовок, снижения шерохо-
ватости поверхности торцов и увеличения стойкости отрезных кругов
во всех станках предусмотрен зажим разрезаемой заготовки обеих
сторон отрезного круга. В конструкции полуавтоматов и автоматов с
неподвижной заготовкой и отрезным кругом диаметром 400 мм и более
предусмотрен узел осциллирующего движения отрезного круга. Подача
отрезного круга гидрофицирована, скорость ее движения регулируется
при настройке в широких пределах. Обработку ведут с обильным охлаж-
дением.
Высокий уровень автоматизации абразивно-отрезных автоматов обес-
печивается наличием в них:
механизма компенсации износа круга, который позволяет автома-
тически поднастраивать положение отрезного круга относительно заго-
товки;
механизма зажима заготовки с автоматической настройкой на размер
по диаметру отрезаемой заготовки;
механизированных стеллажей для поштучной выдачи отрезаемой за-
готовки.
Применение перечисленных механизмов и устройств дает возмож-
ность достигнуть полной автоматизации отрезного станка, что особенно
важно для создания абразивно-отрезных станков с программным управ-
лением.
§ 3.3. ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРЕЗНОГО КРУГА
И РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
Отечественной промышленностью выпускается широкая гам-
ма абразивных отрезных кругов формы Д (диски), все основные
параметры которых регламентированы ГОСТ 21963—82 *
Основным отличительным признаком, выделяющим отрезной инстру-
мент из шлифовальных кругов, является отношение высоты круга к
его диаметру; как правило, это отношение равно 1 100. Размеры
отрезных кругов приведены в табл. 3.2.
Твердость круга зависит от размера заготовки: чем больше сече-
ние отрезаемой заготовки, тем ниже должна быть твердость. Отрезка
более твердыми кругами снижает их расход. Если выбранный круг при-
жигает отрезаемый торец заготовки, следует снизить твердость круга или
увеличить его зернистость. Для работ, где прижог не имеет значения,
следует выбирать круги максимально возможной твердости.
Круги на вулканитовой связке той же характеристики, что и бакели-
товые круги, имеют более высокую стойкость, особенно при отрезке с
охлаждением.
С увеличением скорости резания скорость изнашивания круга
66
Таблица 3.2. Размеры отрезных кругов, мм
Круги без упрочняющих элементов Круги с упрочняющими элементами
Наружный диаметр Высота Диаметр поса- дочного отвер- стия Наружный диаметр Высота Диаметр поса- дочного отвер- стия
50—80 0,3—3,2 10 50—80 2,0-3,5 10
80—125 0,6—3,2 20; 32 180—250 2,0—4,0 32
150—250 0,6—4,0 32 300—600 3,2—6,0 51
300—500 2,0—5,0 51 800—1200 8,0—12,0 100
1500 15,0 150
уменьшается. Поэтому следует работать с максимальной скоростью,
допустимой станком и прочностью круга. С увеличением подачи круга
скорость его изнашивания возрастает. При отрезке заготовок из конструк-
ционных сталей рекомендуемая скорость движения подачи составляет
0,7—0,8 м/мин. Прутки из быстрорежущей стали рекомендуется отре-
зать при скорости движения подачи 0,3—0,4 м/мин.
3*
Глава 4
ШЛИФОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ
§ 4.1. ВИДЫ КРУГЛОГО ШЛИФОВАНИЯ
К процессам шлифования поверхностей вращения — круг-
лому шлифованию — относится обработка цилиндрических, конических и
профильных, гладких и ступенчатых, сквозных и глухих, наружных и
внутренних поверхностей вращения. При круглом шлифовании
(рис. 4.1, а) обрабатываемая заготовка вращается вокруг своей оси;
это вращение выполняет роль движения касательной подачи, скорость
движения (м/мин) которой определяется по формуле и5к = лб/3л3У= 1000,
где d3 — диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм; п3 —
частота вращения заготовки, мин-1
Кроме того, при круглом шлифовании обрабатываемая заготовка
перемещается вдоль оси вращения круга, такое перемещение назы-
вается движением осевой (продольной) подачи. В отдельных случаях
при обработке крупных заготовок движение осевой подачи выполняет
шлифовальный круг (рис. 4.1,6). Осевая подача $ос измеряется в мил-
лиметрах на оборот заготовки, скорость движения осевой подачи vXqc —
в метрах в минуту и миллиметрах в минуту.
Перемещение шлифовального круга по нормали (или под углом)
к оси вращения заготовки является движением радиальной (попереч-
ной) подачи; радиальная подача $р измеряется в миллиметрах на
оборот заготовки, в миллиметрах на ход или двойной ход стола, ско-
рость движения радиальной подачи uSp — миллиметрах в минуту.
Конструктивные особенности заготовки и расположение обрабаты-
ваемой поверхности относительно других поверхностей определяют тех-
нологическую схему обработки — способ базирования и закрепления за-
готовки, а также способ (вид) шлифования.
В зависимости от вида обрабатываемой поверхности — наружная
поверхность или поверхность отверстия — различают круглое наружное
и внутреннее шлифование, а в зависимости от способа установки (ба-
зирования) заготовки — шлифование в центрах, в патроне, бесцентро-
вое и в приспособлении.
§ 4.2. ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ
Круглошлифовальные универсальные станки отличаются вы-
соким уровнем точности и универсальности. Станки предназначены для
наружного и внутреннего шлифования цилиндрических и конических по-
68
Рис. 4.1. Схемы круглого шлифованния: а и б — наружное с осевой подачей в
центрах; & — наружное врезное в центрах; г — наружное угловое в патроне с под-
держкой задним центром; д — внутреннее с осевой подачей в патроне; е — вну-
треннее врезное в патроне; ж — наружное бесцентровое врезное; з — наружное
бесцентровое сквозное; и — внутреннее бесцентровое
верхностей, а также для шлифования торцов круглых деталей. Обра-
ботку производят в центрах, патроне или цанге. Станки оснащены
откидным внутришлифовальным шпинделем. Для шлифования конических
поверхностей предусмотрена возможность поворота шлифовальной
бабки, а также рабочего стола или передней бабки.
Большинство станков имеет механизмы широкого регулирования ре-
жимов шлифования и средства автоматизации рабочих движений стола
и шлифовальной бабки. Предусмотрена возможность использования при-
боров активного контроля. Краткие технические характеристики основ-
ных моделей станков приведены в табл. 4.1.
69
Таблица 4.1. Технические характеристики универсальных круглошлифовальных станков
Модели
П а р а м етр 3уюА I ЗМ10ВФ2 I ЗУ12А I ЗУ132ВФ20 I ЗУ142МВ I ЗУ 153
Значительное повыше-
ние производительности
труда достигается при
автоматическом управле-
нии станком, когда необ-
ходимая последователь-
ность действий органов
станка задается програм-
моносителем. В станках-
автоматах и полуавтома-
тах программоносителем
являются кулачки, копиры,
упоры и другая сложная
оснастка, которая должна
быть изготовлена заново
при смене обрабатывае-
мых деталей. Производи-
тельность таких станков
высока, но время перена-
ладки достаточно велико.
Наибольшей гибко-
стью и быстротой пере-
наладки обладают станки
с ЧПУ. Программоноси-
телями для этих станков
могут быть перфоленты,
перфокарты, магнитные
ленты и диски, на которых
в специальных кодах запи-
сывают геометрическую,
кинематическую, техноло-
гическую и другую необ-
ходимую информацию для
управления станком. Для
управления современными
станками с ЧПУ исполь-
зуют мини-ЭВМ, что обес-
печивает более высокий
уровень автоматизации и
широкие технологические
возможности станков.
Ряд моделей шлифо-
вальных станков оснащен
устройствами ЧПУ Среди
шлифовальных станков с
ЧПУ наиболее распро-
странены круглошлифо-
70
Рис. 4.2. Схема цикла шлифования
ступенчатого вала на круглошлифо-
вальном станке с ЧПУ (стрелка-
ми обозначены направления дви-
жения подач):
/—3 — обрабатываемые поверхности;
4 и 5 — ускоренный и медленный под-
вод шлифовального круга; 6 и 7 —
черновая и чистовая радиальная подача
круга при врезном шлифовании; 8 —
выхаживание при врезном шлифовании;
9 — отвод шлифовального круга; 10 —
осевое смещение заготовки; И — чи-
стовая радиальная подача на ход заго-
товки; 12 — осевая подача заготовки;
13 — осевой ход выхаживания; 14 и
15 — отвод круга и заготовки в исход-
ное положение
вальные станки. Их использование дает максимальный эффект при
обработке с одной установки многоступенчатых заготовок деталей типа
шпинделей, валов коробок передач, валов редукторов и др. Производи-
тельность обработки повышается в основном за счет снижения вспомо-
гательного времени на установку и снятие заготовки, на переустановку
для обработки следующей шейки вала, на измерения. При обработке
многоступенчатых заготовок на круглошлифовальных станках с ЧПУ
достигается увеличение производительности в 1,5—2 раза по сравнению со
станками с ручным управлением.
Один из примеров последовательности обработки ступенчатой заго-
товки вала на круглошлифовальном станке с ЧПУ представлен на
рис. 4.2. По команде «Пуск цикла» шлифовальный круг из исходного
положейия подводится к обрабатываемой поверхности 1 вначале в ре-
жиме «Ускоренный подвод», а затем в режиме «Медленный подвод».
Переход к последнему режиму осуществляется при достижении зада-
ваемой координаты, которая определяется полем допуска поверхности
1 до шлифования. При дальнейшем движении круга в радиальном
направлении производится переход в режим «Черновая обработка».
Условием такого перехода может быть задаваемая в программе коор-
дината заготовки или команда устройства контроля касания круга с обра-
батываемой поверхностью заготовки. Переход в режим «Чистовая по-
дача», а затем в режим «Выхаживание» выполняется обычно при дости-
жении задаваемой координаты. Окончание обрабтки поверхности и отвод
шлифовального круга производятся по сигналу от устройства актив-
ного контроля, контролирующего размер обрабатываемой поверхности.
71
Если требования к точности обработанной поверхности невысоки, то мо-
гут быть исключены некоторые этапы и упрощены переходы от одного
этапа к другому. В некоторых случаях обработка может прерываться,
для правки, например при значительном объеме снимаемого материала
и высоких требованиях к качеству шлифования.
После шлифования поверхности / обрабатывается поверхность 2,
длина которой превышает высоту шлифовального круга. Программой
может обеспечиваться черновое шлифование не только с осевым, но и с
радиальным движением подачи, что повышает производительность обра-
ботки. Черновое шлифование поверхности 2 при радиальном движении
подачи производится тремя последовательными врезаниями круга в заго-
товку. Затем выполняются чистовое шлифование и выхаживание при
осевом движении подачи. Переход в эти режимы производится при дости-
жении задаваемой координаты.
Далее обрабатывается поверхность 3 методом врезного шлифова-
ния подобно обработке поверхности /, после чего шлифовальный круг
возвращается в исходное положение. Правка круга осуществляется, как
правило, перед движением чистовой подачи.
Программой может быть обеспечена любая другая последователь-
ность шлифования поверхностей рассматриваемой заготовки. Рабочий
цикл должен быть с минимальными затратами времени при обязательном
выполнении всех требований чертежа к обработанным поверхностям.
Круглошлифовальный станок с ЧПУ модели ЗМ151Ф2 предназначен
для шлифования многоступенчатых валов в условиях мелко- и средне-
серийного производства. Он обеспечивает шлифование диаметральных
поверхностей по 6-му квалитету. Устройство ЧПУ позволяет программи-
ровать две координаты. Работа станка производится последовательно по
каждой координате. Станок имеет два основных измерительных устрой-
ства и соответствующие им корректирующие системы. Диаметр обра-
батываемой поверхности заготовки измеряют широкодиапазонным при-
бором активного контроля в процессе шлифования. Результаты этих
измерений используют для коррекции положения круга по отношению к за-
готовке в радиальном направлении. Для контроля положения базового
торца заготовки применяют прибор осевой ориентации. Результаты из-
мерения этим прибором используют при коррекции исходного положения
стола станка в осевом направлении. Это позволяет компенсировать
погрешность базирования заготовки в осевом направлении, возникаю-
щую за счет различой глубины центровых отверстий. Устройство ЧПУ
оснащено цифровой индикацией положения рабочих органов, показываю-
щей ход выполнения отдельных команд.
Создаются многоцелевые шлифовальные станки для обработки в пат-
роне с одного установа как наружных, так и внутренних поверх-
ностей заготовок типа тел вращения. Такие станки обычно имеют авто-
матическую смену инструмента либо для замены изношенного круга,
либо для подбора круга, соответствующего размеру обрабатываемого
отверстия. Они оснащены несколькими шлифовальными шпинделями и
могут обслуживаться промышленным роботом.
72
Таблица 4.2. Технические характеристики круглошлифовальных полу-
автоматов
Параметр ЗМ152МВФ2 ЗМ152ВФ20 ЗМ163ВШФ20
Наибольшие размеры зато-
товки, мм: диаметр 200 200 280
длина 700 1000 1400
Наибольший диаметр поверх- 60 60 60
ности в люнете, мм: Высота центров над столом, 125 125 —
мм Габаритные размеры шлифо- 600X80X305 600X80X305 750X80X305
вального круга, мм Наибольшая скорость реза- 50 50 50
ния, м/с Мощность привода шлифо- 10 10 13
вальной бабки, кВт
Круглошлифовальные полуавтоматы (табл. 4.2) предназначены для
продольного и врезного шлифования наружных цилиндрических и кони-
ческих поверхностей с малыми углами конусности. Полуавтоматы ос-
нащены средствами автоматизации рабочего цикла шлифования, правки
и компенсации износа круга, визуального или активного контроля, ба
лансировки круга на ходу и др. Предусмотрена возможность бес-
ступенчатого изменения радиальных и осевых подач, а также частоты
вращения заготовки.
Торцекруглошлифовальные полуавтоматы предназначены для од-
новременного врезного шлифования цилиндрической поверхности и торца
бурта в автоматическом цикле шлифования до упора или с прибором
активного контроля. Станки имеют высокую степень автоматизации и ме-
ханизации основных и вспомогательных движений. Для снятия при-
пуска на шейке и торце шлифовальная бабка повернута на угол 26°34'
Краткие технологические характеристики основных моделей торцекругло
шлифовальных полуавтоматов приведены ниже.
ЗТ153ДФ2 ЗТ160ДПФ20
Наибольшие размеры заготовки (диаметр X
Хдлина), мм 140X500 280X700
Наибольшие размеры поверхности, мм:
диаметр в люнете 80
» без люнета 50 280
длина 65 130
Высота центров над столом, мм 90 160
Габаритные размеры шлифовального круга, мм 500X63X305 750X130X305
Наибольшая скорость резания, м/с . 50
Мощность привода шлифовальной бабки, кВт 7,5 17
Специализированные круглошлифовальные станки предназначены длй
выполнения определенной операции, например шлифования фаски кла-
пана шеек коленчатых валов; кулачков распределительных валов и др.
73
Бесцентрово-шлифовальные станки включают полуавтоматы, ав-
томаты и бесцентрово-доводочные станки. Полуавтоматы моделей
3180, 3182, 3184 и 3185 предназначены для шлифования гладких сту-
пенчатых, конических и фасонных цилиндрических поверхностей методом
сквозного и врезного шлифования. Методом врезания шлифуют ци-
линдрические детали с буртами, выступами, конические и фасонные
поверхности. Полуавтоматы могут быть встроены в поточные и авто-
матические линии.
Бесцентрово-шлифовальные автоматы (табл. 4.3) главным образом
используют в подшипниковой промышленности для шлифования бего-
вой дорожки колец на жестких опорах, а также для автоматического
сквозного шлифования колец, втулок, поршней.
Бесцентрово-доводочные станки моделей ЗШ-182Д и ЗШ-184Д пред-
назначены для доводки гладких, ступенчатых, конических и фасон-
ных поверхностей. На этих станках достигаются ^высокая точность и ми-
Таблица 4.3. Технические характеристики бесцентрово-шлифовальных станков
Параметр Модели бесцентрово-шлифовальных автоматов Бесцентрово- доводочный станок моде- ли ЗЕ 183ДА
ЗЕ180В 3E183B ЗЕ184ШВ ЗЕ185В
Размеры за- готовки, мм: наибольший 10 40 80 160 40
диаметр наименьший 0,2 0,8 10 — 0,8
диаметр наименьший 1 2,5 3 — —
диаметр при врезном шлифовании наибольшая 60 170 250 320 210
длина при сквозном шлифовании наибольшая 35 95 540 290
длина при врезном шлифовании Габаритные размеры круга, мм: шлифоваль- 150X40X65 350Х 100Х 500X550X 600X250X 350 X 300 X
ного Х203 Х305 Х305 Х203
ведущего 150X40X65 250Х Ю0Х 350 X 550 X 350X300X 250X300X
Наибольшая 35; 60 Х127 35; 60 Х203 35; 60 Х203 35; 60 Х127 15
скорость реза- ния, м/с Мощность 2,2 11 75 37 3,8
привода круга, кВт
74
Таблица 4.4. Технические характеристики универсальных внутришлифоваль-
ных станков
Параметр Модели
ЗК225В ЗК227В ЗК228В ЗК2298
Наибольший диаметр за- готовки, мм 200 400 560 800
Наибольший диаметр за- готовки в кожухе, мм 100 250 400 630
Диаметр отверстия, мм 3-25 5—150 50—200 100—400
Наибольшая длина заго- товки при максимальном диаметре отверстия 50 125 200 320
Отклонение диаметра от- верстия в продольном сече- нии, мкм 3 3 4 4
Отклонение от круглости, мкм 1,0 1,6 3,0 3,0
Частота вращения внутри- шлифовальных шпинделей, тыс. об/мин 20—40; 40—100 9; 12; 18; 22 4; 5; 6; 9; 12 3,5; 4,5; 6,0
нимальная шероховатость обрабатываемой поверхности.
Универсальные внутришлифовальные станки (табл. 4.4) предназна-
чены для шлифования цилиндрических, конических, глухих и сквозных
отверстий. Станки имеют торцешлифовальный шпиндель, позволяющий
шлифовать наружный торец заготовки и отверстие за одну уста-
новку. Передняя бабка может поворачиваться на угол 45° для шлифо-
вания конических поверхностей.
Бесцентрово-внутришлифовальные автоматы предназначены для об-
работки колец в подшипниковой промышленности.
§ 4.3. ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИКИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА
Общие положения для выбора характеристики абразивных
инструментов изложены в гл. 1.
В табл. 4.5 приведены марки абразивного материала шлифоваль-
ного круга, рекомендуемые для различных групп обрабатываемости ма-
териала заготовки, а в табл. 4.6 — степени твердости шлифоваль-
ного круга, рекомендуемые для различных видов круглого шлифова-
ния. При шлифовании поверхностей с галтелями кромка круга рабо-
тает в более тяжелых условиях и осыпается, поэтому в этом случае не-
обходимо повышать твердость круга на одну-две степени.
§ 4.4. ВЫБОР РЕЖИМА ШЛИФОВАНИЯ
Определение оптимального режима шлифования необходимо
для обеспечения высокой производительности, требуемой точности и ка-
чества шлифуемой поверхности при наименьшей себестоимости изго-
75
Таблица 4.5. Марки абразивного материала шлифовального круга для круг-
лого шлифования
Группа обраба- тывае- мости Обрабатываемый материал Марка обрабатываемого материала Марка абразив- ного материала
1а Стали конструкционные и 45, 18ХНВА, ХВГ, 92А, 25А, 14А легированные хромом (до ЗОХГСНА, ЗОХГТ, 1,5%) и никелем в сочета- ЗЗХМЮА, У10, 40ХФА нии с марганцем, кремнием, вольфрамом, титаном, молиб- деном, ванадием; инструмен- тальные углеродистые стали 16 Стали конструкционные и 18Х2Н4ВА, ШХ15, 25А, 92А легированные хромом (1,5% ЗОХЗМФ, 20Х2НЗМ, и более) и никелем в сочета- 4Х8В2 нии с марганцем, кремнием, ванадием, вольфрамом, мо- либденом; инструментальные углеродистые стали 1в Высокопрочные и жаро- ВЧ45-0, ВЧ50-2, АВЧ-1, 14А прочные чугуны, незакален- ЖЧХ-1,5, ЖЧС-5,5 ные или без отбеленной корки 1г Высокопрочные и жаро- 64С, 54С прочные чугуны, закаленные или с отбеленной коркой Па Стали конструкционные, 40ХНВА, 20ХНЗА, 40ХН, 92А, 25А, 14А легированные хромом (до 37XH3A 1,5 %) и никелем Пб Стали конструкционные, Х12 25А, 92А легированные хромом (1,5% и более) и никелем III Стали коррозионно-стой- 20X13, 12X18, Х17Н2 25А, 92А кие, жаропрочные IVa Жаропрочные никелевые ХН77ТЮ, Х20Н80ТЗ, 44А, 25А сплавы ХН67ВМТЮ IV6 Титановые сплавы ВТЛ, ВТЗ-1, ВТ5, ВТ15 64С, 54С V Быстрорежущие стали Р18, Р6М5 44А, 25А, 92А VI Быстрорежущие стали Р9, Р9Ф4, Р6М5К6, 44А, 25А, 92А Р9К5 Vila Чугуны без отбеленной СЧ12, КЧЗО-6, АСЧ-1, 14А корки, мягкие бронзы АКЧ-1 VI16 Чугуны с отбеленной кор- БрОЦ8-1, БрОНС! 1-4-3, 64С, 54С кой, твердые бронзы БрОНЦ.5-2-5, БрОС8-12, БрОЦСЗ-12-5, БрАЖ9-4, БрАЖН! 1-6-6
товления. При интенсификации процесса шлифования необходимо учиты-
вать следующие технические ограничения.
1. Ограничения, связанные с техническими требованиями к обрабо-
танной детали: предельно допустимая высота шероховатости поверх-
ности; требуемая точность формы и размеров поверхности; предельно
допустимая температура поверхности, исключающая появление прижо-
гов, остаточных напряжений.
76
Таблица 4.6. Степень твердости шлифовального круга для различных видов
круглого шлифования
Вид шлифования Группы обрабатываемости материала
I и II ' III—VI VII
Твердость материала заготовки
<30 30—50 > 50
Требуемый параметр шероховатости Ra, мкм
0,32 0,63 0,32 0,63 0,32 0,63 0,32 0,63 0.32 0,63
Наружное врезанием СМ2 Cl СТ1 С2 С2 Cl С2 Cl С2 С1 Наружное с продольной СТ1 С2 С2 Cl С1 СМ2 С1 СМ2 С1 СМ2 подачей Бесцентровое врезанием СТЗ СТ2 СТ2 СТ1 СТ1 С2 СТ1 С2 СТ1 С2 Бесцентровое с продоль- СТ2 СТ1 СТ1 С2 С2 Cl С2 Cl С2 С1 ной подачей Внутреннее с продоль- СТ1 С2 С2 Cl С2 Cl С2 Cl С1 СМ2 ной подачей
2. Ограничения, связанные с параметрами станка: мощность привода
шлифовального круга; наибольшие и наименьшие значения частоты вра-
щения шпинделей и подач, предусмотренные паспортом на станок.
3. Ограничения, связанные с характеристикой шлифовального круга:
стойкость; прочность на разрыв; режущая способность.
В табл. 4.7 приведены рекомендуемые режимы круглого шлифова-
ния с учетом перечисленных ограничений. В таблице даны средние зна-
чения подач при обработке одной заготовки. На практике шлифова-
ние часто производят с переменной подачей: на первом этапе снятия
Таблица 4.7 Режимы круглого шлифования поверхностей вращения *
Наружное шлифование с продольной подачей
Диаметр шлифования, мм 1^вали- тет Высота (ширина) круга, мм
до 32 свыше 32 до 63 свыше 63 до 80
sp sP ^ос Sp
6 0,007 До 25 7 4,0 0,008 — — — — 8 0,010 6 0,006 0,005 0,004 Свыше 25 до 63 7 2,7 0,008 5,2 0,006 7,4 0,005 8 0,010 0,007 0,006 6 0,006 0,004 0,004 Свыше 63 до 100 7 2,3 0,007 4,-6 0,005 5,9 0,005 8 0,009 0,007 0,006
77
Продолжение табл. 4.7
Наружное врезное шлифование
Диаметр шлифования, мм Квалитет Длина шлифования, мм
__ qq свыше 32 свыше 63 дод2 до 63 до 100
%
6 1,40 0,92 0,70 До 25 7 1,75 1,15 0,87 8 2,18 1,43 1,09 6 0,89 0,59 0,44 Свыше 25 до 63 7 1,11 0,74 0,55 8 1,39 0,92 0,69 6 0,70 0,46 0,35 Свыше 63 до 100 7 0,87 0,57 0,44 8 1,09 0,72 0,54 Бесцентровое шлифование с продольной подачей
Диаметр шлифования, мм Припуск на диаметр, мм Квалитет
5 6и7 8 и9
i i i ‘Че
0,15 1 1,10 1 1,41
До 16 0,3 2 1,77 1 1,13 1 1,54
0,5 2 1,45 2 1,86 2 2,48
0,15 — — — — — —
Свыше 16 до 25 0,3 2 1,41 1 0,88 1 1,19
0,5 2 1,14 2 1,47 2 1,91
0,15 — — —
Свыше 25 до 40 0,3 2 1,10 1 0,70 1 0,92
0,5 3 1,34 2 1,16 2 1,50
Свыше 40 до 63 0,3 0,5 2 3 0,88 1,05 2 2 1,10 0,92 2 2 1,45 1,19
Бесцентровое врезное шлифование
Диаметр шлифования, мм Квалитет Длина шлифования, мм
до 32 свыше 32 до 63 свыше 63 до 100
%
До 16 5—7 3,20 1,95 1,20
8, 9 4,99 3,04 1,87
Свыше 16 до 40 5-7 8, 9 2,01 3,14 1,25 1,95 0,77 1,20
Свыше 40 до 100 5—7 1,30 0,80 0,49
8, 9 2,03 1,25 0,76
78
Продолжение табл. 4.7
Внутреннее шлифование
Диаметр шлифования, мм Квали- тет Ширина круга, мм
до 16 свыше 16 до 40 свыше 40 до 63
Sp sp sp
До 16 7 8 2,83 0,006 0,007 — — —
Свыше 16 до 40 7 8 2,35 0,006 0,007 6,19 0,004 0,005 — —
Свыше 40 до 63 7 8 2,36 0,005 0,006 5,69 0,004 0,005 9,88 0,003
* В таблице приведены следующие обозначения: l’Soc — скорость движения осевой
подачи, м/мин; uSp — скорость движения радиальной подачи, мм/мин; sp— радиальная
подача, мм/ход, мм/дв. ход; I — число проходов.
Таблица 4.8. Поправочные коэффициенты на подачу
Вид шлифования Вид подачи Припуск на диаметр, мм
0,15 0,3 0,5 0,7 1,0
Наружное с продоль- ной подачей Радиальная (на ход стола) 0,65 0,87 1,0 1,5 1,35
Врезное Радиальная 0,61 0,8 1,0 1,25 1,6
Бесцентровое с про- дольной подачей Осевая 1.5 1,21 1,0 0,8 0,63
Бесцентровое врезное Радиальная 0,61 0,8 1,0 0,27 1,6
Внутреннее Радиальная (на двойной ход шпинде- ля) — 0,87 1,0 1,15 1,35
основной части припуска—с большей (черновой), на втором этапе—
с меньшей (чистовой) подачей. Отношение значений черновой и чистовой
подач составляет 3—10. В конце цикла производят выхаживание (шли-
фование без радиальной подачи на глубину) в течение 3—5 с при врез-
ном шлифовании и за один-два хода при шлифовании с осевой подачей.
Данные табл. 4.7 приведены для шлифованного круга твердости
С1—С2, при скорости шлифования 35 м/с и припуске 0,5 мм. Если при-
пуск больше или меньше 0,5 мм, следует вводить поправочный коэффи-
циент на подачу (табл. 4.8). Кроме того, если степень твердости круга
меньше С1—С2, то значения подач (табл. 4.7) следует умножать на
коэффициент 1,1, если меньше — на 0,85. При скорости шлифования
50 м/с подачу можно увеличивать в 1,20—1,25 раза, при скорости
60 м/с — в 1,5—1,8 раза.
79
Глава 5
ПЛОСКОЕ ШЛИФОВАНИЕ
§ 5.1. СХЕМЫ ПЛОСКОГО ШЛИФОВАНИЯ
Плоское шлифование является высокопроизводительным ме-
тодом обработки большого числа деталей машин из закаленных и не-
закаленных сталей, твердых сплавов, керамики и других материалов, при
котором достигаются высокая точность размеров, формы и расположе-
ния 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 ра-
бочей, различают плоское шлифование периферией и торцом круга.
Плоское шлифование периферией круга выполняется при возврат-
но-поступательном или вращательном движении касательной подачи.
Шпиндель круга располагается горизонтально.
Возвратно-поступательное касательное движение подачи со скоростью
vSk осуществляется прямоугольным столом станка, на котором устанав-
ливают обрабатываемые заготовки (рис. 5.1, а).
Осевое движение подачи sOc производится в плоскости шлифования
заготовкой или шлифовальным кругом в направлении оси круга перпен-
дикулярно к направлению касательного движения подачи. Осевое дви-
жение подачи в большинстве слу-
чаев осуществляется периодически
после каждого хода стола в каса-
тельном направлении (рис. 5.1,6)
или после каждого двойного хода
(рис. 5.1, в).
Рис. 5.1. Схема плоского шли-
фования периферией круга (а)
с возвратно-поступательным дви-
жением касательной подачи и
траектории движения круга от-
носительно заготовки (б и в):
1 — шлифовальный круг; 2 — стол
станка; 3 — заготовка
Осевая подача зависит от высоты круга
и не должна ее превышать. В осевом направ-
лении круг должен выходить за кромку заго-
товки примерно на половину своей высоты.
Осевая подача выражается в миллиметрах на
ход в миллиметрах на двойной ход.
Радиальное движение подачи sp (подача
на глубину) осуществляется шлифовальным
кругом периодически после завершения од-
ного полного хода в осевом направлении перед
началом другого хода.
При плоском шлифовании с вращательным
касательным движением подачи обрабаты-
ваемые заготовки устанавливают на круглом
столе станка (рис. 5.2), который вращается
с угловой скоростью (03.
Осевое движение подачи осуществляется
шлифовальным кругом или заготовкой в на-
правлении радиуса стола и является возврат-
но-поступательным; осевая подача задается в
миллиметрах на оборот стола.
Станки, работающие периферией круга,
отличаются универсальностью. Их применяют
Рис. 5.2. Схема плоско-
го шлифования пери-
ферией круга с враща-
тельным движением ка-
сательной подачи:
1 — шлифовальный круг;
2 — стол станка; 3 — заго-
товка
в средне- и мелкосерийном производстве. При шлифовании периферией
круга достигаются: высокая размерная точность (5—6-й квалитеты),
отклонение от плоскостности 3—5 мкм на участке длиной 500 мм, параметр
шероховатости шлифованной поверхности Ra = 0,1 4-0,3 мкм.
Плоское шлифование торцом круга осуществляется при возвратно-
поступательном, поступательном или вращательном касательном движе-
нии подачи. Шпиндель шлифовального круга располагается верти-
кально.
Возвратно-поступательное касательное движение подачи со ско-
ростью у5к выполняет стол станка, на котором закрепляют обрабаты-
ваемые заготовки (рис. 5.3, а)
При поступательном движении касательной подачи (рис. 5.3, б) стол
станка и шлифовальная бабка неподвижны. Заготовки устанавливают на
несущую ветвь специального транспортера, который опирается на рабо-
чую поверхность стола. Транспортер осуществляет движение касатель-
ной подачи, перемещая заготовки вдоль стола через зону обработки.
При вращательном движении подачи шлифование выполняется одним
или несколькими кругами (рис. 5.3, виг). При многокруговой обработке
(рис. 5.3, г) заготовками 2 через лоток загружают вращающийся
стол. Направляющие 5 лотка обеспечивают движение заготовок
в зону А, где включается электромагнитная плита стола и закрепляются
заготовки. После обработки заготовки выходят из зоны .4, электро-
магнитная плита выключается, и заготовки, перемещаясь вдоль на-
правляющих 6 разгрузочного лотка, сбрасываются в бункер.
81
Рис. 5.3. Схемы плоского шлифования торцом круга с возвратно-поступательным
(а), поступательным (б), вращательным (в и г) движениями касательной подачи:
1 — шлифовальный круг; 2 — заготовки; 3 — стол станка; 4 — транспортер; 5 — направ-
ляющие загрузочного лотка; 6 — направляющие разгрузочного лотка
При торцовом шлифовании радиальное движение подачи обычно
отсутствует, так как диаметр шлифовального круга больше ширины ра-
бочей зоны стола. Осевое движение подачи производится в большинстве
случаев шлифовальным кругом 1
Разновидностью плоского торцового шлифования является двусто-
роннее шлифование, при котором одновременно обрабатывают две
противоположно расположенные плоскости заготовки. Различают схемы
двустороннего торцового шлифования с поступательным и вращатель-
ным движением подачи.
Поступательное движение подачи заготовки в зоне обработки мо-
жет осуществляться непрерывно или периодически (рис. 5.4, а). За-
готовку 2 базируют одновременно на направляющих линейках 3 и тор-
цах кругов /. Направляющие линейки расположены под небольшим уг-
лом к горизонтали с наклоном в сторону движения заготовок.
1 В ранее используемой терминологии радиальное движение подачи назы-
валось поперечным, а осевое движение подачи — подачей на глубину.
82
Рис. 5.4. Схемы плоского двустороннего шли-
фования торцом круга с прямолинейным пе-
риодическим (а) и вращательным (б) дви-
жениями подачи:
1 — шлифовальные круги; 2 — заготовки; 3 —
направляющие линейки; 4 — толкатель; 5 —
диск
При периодическом поступательном движении касательной подачи
со скоростью и$к шлифуемые заготовки перемещаются по направляю-
щим 3 с помощью толкателя 4, который совершает возвратно-поступа-
тельное движение (рис. 5.4, а).
При вращательном движении подачи заготовки устанавливают в
отверстия диска 5 (рис. 5.4,6). Диск, вращаясь, перемещает заготовки
в зоне обработки относительно шлифовальных кругов. Загрузку, раз-
грузку и измерение заготовок выполняют в свободной зоне диска вне
зоны шлифования. Обработку производят за один оборот диска.
Шлифование торцом является более производительным способом обра-
ботки, чем периферией круга, так как в резании одновременно участ-
вует большее число режущих зерен. Однако увеличение площади кон-
такта шлифовального круга с обрабатываемой заготовкой вызывает рост
силы резания и интенсивное тепловыделение, что может явиться причи-
ной деформации заготовки, образования прижогов и трещин на обра-
батываемой поверхности. Поэтому для получения высокой точности
(в особенности при шлифовании маложестких и тонких заготовок), где
необходимо избежать деформации и образования прижогов, не реко-
мендуется использовать шлифование торцом круга. В таким случаях при-
83
меняют шлифование периферией круга, для которого характерны
существенно меньшие сила резания и количество выделяемой теп-
лоты.
Для снижения температурных воздействий на обрабатываемую за-
готовку, улучшения условий удаления стружки и повышения режущей
способности за счет увеличения интенсивности самозатачивания круга при
торцовом шлифовании ось вращения шпинделя наклоняют в сторону
движения стола на 1—3° (рис. 5.5).
В результате наклона шпинделя увеличивается шероховатость и
возникает погрешность формы обработанной плоскости в виде вогнутости.
Поэтому наклон шпинделя рекомендуется использовать при черновом
шлифовании. На шлифованной поверхности образуется сетка дугообраз-
ных неровностей одного направления. Чистовую обработку выполняют
с небольшим (менее 1°) наклоном шпинделя или при строго перпен-
дикулярном его положении относительно стола станка.
Для предупреждения образования прижогов на обрабатываемой по-
верхности при торцовом шлифовании применяют мягкие крупнозерни-
стые круги на бакелитовой связке; тип круга выбирают с учетом пло-
щади шлифуемой поверхности. Сплошной круг применяют для шлифова-
ния заготовок с прерывистой и сравнительно малой поверхностью
контакта с рабочей поверхностью круга. При значительной и сплошной
поверхности контакта обрабатываемой заготовки с кругом следует исполь-
зовать сегментные круги. В большинстве случаев торцовое шлифова-
ние осуществляют в режиме самозатачивания круга.
Плоское шлифование осуществляют двумя методами: многоходовым
и глубинным. Рассмотрим эти методы обработки на примере плоского
врезного шлифования периферией круга с возвратно-поступательным
движением стола. При врезном шлифовании осевое движение подачи
.отсутствует.
При многоходовом врезном шлифовании припуск снимается в ре-
зультате многих ходов со скоростью касательного движения подачи
wSk= 104-35 мм/мин и глубиной шлифования / = 0,014-0,05 мм.
Глубинное врезное шлифование осуществляют при малой скорости
касательного движения подачи и значительной глубине шлифования.
При глубинном шлифовании весь припуск, который может достигать
10—30 мм, снимается за один ход стола (в отдельных случаях за
два хода) обычно при скоро-
сти движения касательной
подачи vSk = 0,01 4- 1,0 м/мин.
Рис. 5.5. Схемы шлифования
торцом круга с наклоном шпин-
деля (а) и без наклона шпин-
деля (6):
1 — шлифовальный круг; 2 — заго-
товка
84
Глубинное шлифование производят как при попутном, так и при
встречном направлении касательного движения подачи. Попутное шлифо-
вание является предпочтительным. Обычно припуск снимается при дви-
жении стола в одном направлении. Затем стол с увеличенной ско-
ростью возвращается в исходное положение.
Глубинное шлифование отличается более высокой производитель-
ностью. С увеличением глубины шлифования возрастает длина дуги
контакта круга с заготовкой, что приводит к увеличению количества
абразивных зерен, участвующих в работе. Значительная длина дуги
контакта круга с заготовкой препятствует интенсивному нарастанию
колебаний. В связи с этим при глубинном шлифовании достигается
уменьшение волнистости и шероховатости обработанных поверхностей.
Для глубинного шлифования характерным является увеличение силы
резания, однако нагрузка на одно абразивное зерно снижается. Послед-
нее является причиной уменьшения скорости изнашивания абразивного
инструмента. Выбор метода шлифования многоходового или глубинного
зависит от материала заготовки, необходимой точности обработки, вида
оборудования, характеристики шлифовального круга и др.
Неравномерность припуска, снимаемого за один ход, приводит к коле-
баниям силы резания, что может вызвать увеличение отклонения раз-
меров, погрешности формы и расположения обработанных поверхностей.
При многоходовом шлифовании действующие силы меньше, а погреш-
ность формы на последних ходах составляет лишь малую долю исход-
ной погрешности формы.
Шлифование торцом круга также-осуществляют многоходовым и глу-
бинным методами. Как и при обработке периферией круга, многохо-
довое шлифование торцом круга выполняют при малой глубине реза-
ния и большой скорости касательного движения подачи.
Глубинное шлифование часто используют при обработке на стан-
ках, имеющих более одной шлифовальной головки (шпинделя). Наиболь-
шее распространение получили станки с двумя шлифовальными баб-
ками (см. рис. 5.3, г). Первый круг снимает основную часть при-
пуска (черновое шлифование), второй — оставшуюся часть.
Для глубинного шлифования обычно применяют специальные станки,
которые отличаются: большей жесткостью шпиндельного узла; низким
коэффициентом трения прецизионных направляющих; значительно боль-
шей мощностью двигателя привода круга (чем у обычных станков);
стабильностью скорости касательного движения подачи и возможностью
ее бесступенчатого регулирования в широком диапазоне; наличие
системы обильной подачи СОЖ под высоким давлением.
§ 5.2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЛОСКОГО ШЛИФОВАНИЯ
Плоскошлифовальные станки подразделяются в зависимости
от схемы обработки, характера движений подач и вида рабочей поверх-
ности круга. Основные технические характеристики наиболее распростра-
ненных плоскошлифовальных станков приведены в табл. 5.1 и 5.2.
85
gg Таблица 5.1. Основные технические характеристики плоскошлифовальных станков с прямоугольным столом
Параметр Модели станков с горизонтальным расположением шпинделя для шлифования периферией круга Модели станков с верти- кальным расположением шпинделя для шлифования торцом круга
ЗЕ710А ЗЕ711В ЗЕ721ВФЗ-1 ЗЕ721ГВ-1 ЗП722И ЗД732 ЗД733
Скорость резания, м/с 35 35 40 35 60 35 35
Скорость движения касательной подачи, м/мин 2—35 2—35 2—35 0,01—35 3—45 2—30 1—45
Мощность электродвигателя при- вода круга, кВт Типоразмер круга 3 5,5 7,5 11 18,5 17 22
ПП200Х ПП250Х ПП400Х ПП300Х ПП400Х 5С100Х 5С100Х
X 32X76 X 40X76 X 63X127 X 63X127 X 63X203 X 40X150 X 40X150
Размеры рабочей поверхности стола, мм 125X400 200X630 320X630 320X630 320X1600 320X800 400ХЮ0
Таблица 5.2. Основные технические характеристики плоскошлифовальных станков с круглым столом
Параметр Модели станков с горизонтальным расположением шпинделя для шлифования периферией круга Модели станков с вертикальным расположением шпинделя для шлифования торцом круга
ЗД740ВФ2 ЗП741ДВ ЗЕ740 ЗП741В ЗЕ756Ф2 ЗЕ772-2
Скорость резания, м/с 35; 50 35 30/60 35 25 25 Частота вращения стола, 15—180 15—180 15—180 8—96 5—30 0,25—1,4 мин~1 Мощность электродвига- 10 15 11,5/14,5 15 55 2X30 теля привода круга, кВт Типоразмер круга ПП350Х40Х ПП400Х40Х ПП400Х40Х ПП500Х63Х К500Х100Х К500Х150Х X127 Х203 Х203 Х203 Х203 Х380 Диаметр стола, мм 400 630 400 800 800 1000
П лоскошлифовальные станки инструментального типа с горизонталь-
ным расположением шпинделя, прямоугольным столом и крестовым суп-
портом предназначены для шлифования периферией круга плоских и
сложнопрофильных поверхностей в единичном, мелко- и среднесерий-
ном производстве. Такие станки часто применяют в инструменталь-
ном производстве.
К этой группе относится новая гамма универсальных станков,
различающихся размерами обрабатываемых заготовок и классом точ-
ности станка. По степени автоматизации они подразделяются на станки
универсальной конструкции (модели ЗЕ711В, ЗЕ710В-1, ЗЕ710А,
ЗЕ711 В-1), станки с запрограммированным снятием припуска и цифровой
индикацией (модели ЗЕ711ВФ1, ЗЕ711АФ, ЗЕ721ВФ1), станки для
профильного шлифования (модели ЗЕ711ЕВ-1, станки с ЧПУ (модели
ЗЕ711ВФЗ-1, ЗЕ721ВФЗ-1).
При обработке поверхностей на станках с ЧПУ припуск может сни-
маться за несколько ходов с различной глубиной шлифования при
одинаковой или различной скорости касательного движения подачи для
разных ходов. Для осуществления такого рабочего цикла используют
одну управляющую программу.
Плоскошлифовальные станки общего назначения с прямоугольным
столом изготовляют с горизонтальным и вертикальным расположением
шпинделя. По сравнению со станками с крестовым суппортом они имеют
повышенную жесткость, оснащены шлифовальными кругами больших раз-
меров и электродвигателями большей мощности. Эти станки обеспечи-
вают более высокую производительность, однако точность обработки на
них ниже. По степени автоматизации такие станки подразделяются
на неавтоматизированные и полуавтоматы с приборами активного
контроля.
Станок модели ЗД722Ф2 оснащен системой программного управле-
ния и может работать с одной из двух скоростей шлифовального круга:
35 или 60 м/с. Система ЧПУ позволяет быстро производить перена-
ладку станка.
Станки с вертикальным расположением шпинделя выполнены на
базе станков с горизонтальным расположением шпинделя и отличаются
лишь наличием каретки, на которой крепится шлифовальная бабка.
Плоскошлифовальные станки с круглым столом и горизонтальным
расположением шпинделя подразделяются на неавтоматизированные и
полуавтоматы. Такие станки целесообразно использовать для обра-
ботки 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 особен-
ностью конструкции станков является возможность автоматического
регулирования частоты вращения стола, а также скорости его дви-
жения в осевом направлении в зависимости от расстояния между цен-
тром вращения стола и шлифовальным кругом. При движении в осе-
вом направлении стол воздействует на датчик, который изменяет угло-
вую скорость стола, одновременно изменяется также скорость движе-
87
ния осевой подачи в целях сохранения заданного значения осевой
подачи на оборот.
Плоскошлифовальные станки с круглым вращающимся столом и вер-
тикальным расположением шпинделя предназначены для шлифования
торцом круга открытых плоскостей заготовок различных конфигура-
ций в условиях серийного и массового производства.
Для предварительного и окончательного шлифования плоскостей,
с которых необходимо снять большой припуск без предварительной
лезвийной обработки, предназначен станок модели ЗМ758. Он отличается
большой мощностью привода главного движения, повышенной
жесткостью и виброустойчивостью (особенно шпиндельного узла).
Интенсивное охлаждение и удаление большого объема отходов шлифо-
вания (например, при обработке чугуна до 400 кг/ч) осуществляется с
помощью системы подачи СОЖ большой мощности.
Станки непрерывного действия выпускают в основном в двух-
шпиндельном исполнении (см. рис. 5.3. г), например модель ЗП772-2.
Станок снабжен устройством для автоматической компенсации износа
круга; цикл работы станка полуавтоматический.
Двусторонние торцешлифовальные станки выпускают в двух моди-
фикациях: с горизонтальным и вертикальным расположением шпин-
деля. Для шлифования двух параллельных торцов деталей типа колец
подшипников диаметром 10—40 мм и высотой 4—20 мм предназна-
чены автоматы модели 3342АФ. Их используют в автоматических ли-
ниях и поточном производстве.
На станках с прямолинейным перемещением заготовок обрабаты-
вают в основном подшипниковые, поршневые и другие виды колец.
Продольношлифовальные станки выпускают одностоечными и двух-
стоечными. Они предназначены в основном для шлифования направ-
ляющих станин и других корпусных деталей. Выпускают станки не-
скольких модификаций: с одной или двумя шлифовальными бабками
для работы периферией круга: с двумя бабками для работы и перифе-
рией, и торцом круга и др.
Для электрохимического шлифования заготовок из твердого сплава
применяют плоскошлифовальные станки нескольких моделей. Отличи-
тельной особенностью таких станков является наличие систем подачи
технологического тока и электролита.
Кроме рассмотренных плоскошлифовальных станков существует еще
ряд специальных станков, применяемых главным образом в крупно-
серийном и массовом производстве.
$ 5.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ УСТАНОВКИ
И ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК
ПРИ ПЛОСКОМ ШЛИФОВАНИИ
Существуют разнообразные способы и устройства для уста-
новки и закрепления заготовок при плоском шлифовании. Их выбор
определяется формой, размерами и материалом обрабатываемых заго-
88
Рис. 5.6. Однокатушечная прямоугольная электромагнитная плита
товок, моделью шлифовального станка, типом производства и др.
Устройства должны обеспечивать быстрое и качественное закрепле-
ние заготовок, иметь простую конструкцию и небольшую стоимость.
В зависимости от типа производства для установки и закрепле-
ния заготовок используют универсальные и специальные приспособ-
ления. В универсальных приспособлениях заготовку часто устанавли-
вают, выверяя правильность ее положения. Основным требованием к
универсальным приспособлениям является возможность их быстрой пере-
наладки для шлифования разлйчных заготовок. Такие приспособле-
ния используют в условиях единичного и мелкосерийного производства.
Специальные приспособления обеспечивают установку заготовок опре-
деленной формы и размеров без выверки с минимальными затратами
времени. Их применяют в условиях крупносерийного и массового про-
изводства.
В большинстве случаев плоскошлифовальные станки оснащают
электромагнитными и магнитными плитами разных размеров и типов.
Это наиболее простые и удобные и универсальные приспособления
для крепления заготовок из магнитных материалов. На станках с воз-
вратно-поступательным движением стола применяют электромагнитные
плиты прямоугольной формы, на станках с вращающимся столом —
круглой формы.
Конструкции электромагнитных плит весьма разнообразны. Одной из
самых простых по конструкции и потому широко применяемых в произ-
водстве является однокатушечная электромагнитная плита (рис. 5.6).
На основании / плиты закреплены корпус-рамка 4 и сердечник 2, на
который надета электромагнитная катушка 3. Стальной корпус 5 адап-
тера имеет на рабочей поверхности сквозные пазы, расположенные в
поперечном направлении. Под корпусом 5 размещена полюсная наклад-
ка 6 с зубьями 7, которые входят в поперечные пазы корпуса. Накладка
89
и корпус адаптера изолированы друг от друга немагнитным материалом
8У в качестве которого применяют легкоплавкие сплавы на основе алю-
миния или цинка. Корпус 5 и накладка 6, соединенные между собой в
результате заливки сплавом, являются адаптером.
Электрический ток, проходя через обмотку катушки, создает маг-
нитно-силовой поток. Он проходит по сердечнику 2, полюсной накладке 6
и ее зубьям 7, которые являются полюсниками. Далее магнитный
поток через рабочий зазор, заготовку 9 и опять через рабочий зазор, кор-
пус 5 адаптера, корпус-рамку 4 и основание / проходит к южному полюсу
сердечника 2.
Установленная на плиту заготовка замыкает магнитно-силовой по-
ток, который притягивает ее к поверхности плиты. Возникающее сило-
вое взаимодействие плиты и заготовки увеличивает силу трения между
ними. Сила трения препятствует сдвигу относительно плиты установ-
ленной на ней заготовки, находящейся под воздействием силы реза-
ния. Питание обмотки плиты производится через токопроводящий
шнур в резиновой трубке. Для питания электромагнитных плит станки
оснащены генераторами, преобразующими переменный ток в постоянный.
При снятии отшлифованной заготовки с плиты выключают ее пита-
ние. Однако в выключенном состоянии плита все же сохраняет не-
которую остаточную немагнитность, которая затрудняет снятие и уста-
новку заготовок. Остаточная намагниченность устраняется размагничи-
ванием электромагнитных плит. Основной способ размагничивания
электромагнитных плит заключается в уменьшении остаточного магнит-
Рис. 5.7. Схемы обработки заготовок на поворотной магнитной плите:
/ — шлифовальный круг; 2 — заготовка; 3 — поворотная магнитная плита
90
ного потока путем подачи в катушки специальных импульсных раз-
магничивающих токов.
Магнитные плиты отличаются от электромагнитных тем, что не
нуждаются в электропитании. Источниками магнитного поля являются
постоянные магниты.
Для шлифования плоскостей, расположенных под углом, исполь-
зуют наклоняющиеся магнитные (или электромагнитные) плиты (см.
рис. 5.8, в). Применяют также поворотные плиты с несколькими ♦ра-
бочими плоскостями (рис. 5.7).
Для расширения технологических возможностей магнитных и электро-
магнитных плит используют различные устройства и приспособления,
с помощью которых может быть закреплена любая заготовка.
При шлифовании взаимно перпендикулярных поверхностей неболь-
ших плоских заготовок применяют лекальные тиски. Они отличаются
от обычных машинных тисков высокой точностью изготовления и воз-
можностью установки на боковые поверхности. Все плоскости тисков,
включая зажимные плоскости губок, обработаны под углом 90° ±30"
Простейшими приспособлениями, используемыми при плоском шли-
фовании, являются упорные (прижимные) планки. Их применяют для
увеличения надежности крепления на магнитной плите заготовок, на-
пример, имеющих малую опорную поверхность. В ряде случаев такие
планки используют для установки заготовок из материалов, не обла-
дающих магнитной проницаемостью.
При плоском шлифовании широко распространены различные при-
способления, основанные на принципе синусной линейки; их применяют
для шлифования поверхностей заготовок под разными углами (рис. 5.8).
Необходимый угол может быть установлен с точностью ±1' К основа-
нию синусного приспособления прикреплены два параллельных валика
одинакового диаметра с точным расстоянием L между их осями, кото-
рое называется базой приспособления. Если под один валик подложить
блок концевых мер длины размером Ну то основание приспособле-
ния наклонится под углом
a = arcsin (Н/L),
На простом синусном приспособлении (рис. 5.8, а) заготовка кре-
пится прихватами. Заготовки, имеющие параллельные плоскости, зажи-
маются в синусных тисках (рис. 5.8, б). Возможно крепление заготовки
на синусной магнитной плите (рис. 5.8, в) или в центрах (рис. 5.8, г).
Крупные заготовки закрепляются непосредственно на столе станка раз-
личными зажимными устройствами.
Заготовки из немагнитных материалов наклеивают на промежуточ-
ные стальные плиты, которые затем устанавливают на магнитную
плиту. Часто в качестве клеющего вещества используют порошкооб-
разный шеллак, насыпаемый на предварительно нагретую до темпера-
туры 100—150 °C металлическую плиту. Заготовки вдавливают в раз-
мягченный шеллак, который при охлаждении достаточно прочно их
91
Рис. 5.8. Синусные приспособления
удерживает. После обработки заготовки легко снимаются при повторном
нагревании.
Для закрепления тонкостенных, подверженных деформации загото-
вок из магнитных и немагнитных материалов применяют вакуумные
плиты. На плиту, рабочая поверхность которой соединена отверстиями
с вакуммной полостью, устанавливают закрепляемую заготовку. Из ва-
куумной полости плиты откачивают воздух. Образовавшийся под заго-
товкой вакуум присасывает заготовку к рабочей поверхности плиты.
§ 5.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ОПЕРАЦИЙ ПЛОСКОГО ШЛИФОВАНИЯ
Шлифование заготовок прямоугольного сечения. Распростра-
ненным типом деталей во всех отраслях машиностроения и особенно
в инструментальном производстве являются детали квадратного и прямо-
угольного сечений. Одним из основных требований к таким деталям яв-
ляется обеспечение точного взаимного расположения плоскостей, т. е.
получение прямого угла между плоскостями.
Если требуется обеспечить допуск перпендикулярности между плоско-
стями грубее 12-й степени точности, а плоскости заготовки предвари-
тельно обработаны, то шлифование плоскостей может быть выполнено на
обычной магнитной плите. Лучшие результаты достигаются, если пред-
варительно определить плоскости А и Б, угол между которыми наиболее
близок к прямому. Тогда при первой установке (рис. 5.9, а) заготовку
базируют на магнитной плите по одной из них, например по плоскости Д,
а обрабатывают противоположную плоскость. При второй установке
92
Рис. 5.9. Схемы шлифования пло-
скостей на магнитной плите
(рис. 5.9, б) базирование осущест-
вляют по другой плоскости — Б, а
шлифуют противоположную ей плос-
кость. Затем шлифуют плоскости
А и Б.
В единичном и мелкосерийном
производстве крупные заготовки уста-
навливают на стол станка с вывер-
кой. В этом случае угольник одной
стороной ставят на стол, а второй касаются плоскости заготовки. Просвет
между угольником и заготовкой используют для регулирования поло-
жения контролируемой плоскости относительно стола. Для регулирова-
ния положения заготовки часто применяют специальные клинья.
Наиболее высокой точности прямого угла (6—7-й степеней точности)
можно достичь, используя лекальные тиски. Предварительно на магнит-
ной плите обрабатывают параллельные плоскости, по которым и за-
крепляют заготовки в губках тисков.
Шлифование направляющих станин металлорежущих станков. К на-
правляющим станин металлорежущих станков предъявляются высокие
требования точности формы (плоскостности, прямолинейности), взаим-
ному расположению и шероховатости поверхностей. Эти параметры су-
щественно влияют на износостойкость, подвижность узлов и точность
работы станка.
Шлифование направляющих станин производят в большинстве слу-
чаев на продольно-шлифовальных станках. Обрабатываемую заготовку
станины устанавливают на столе, как правило, с выверкой индикатором.
Обработку направляющих станин на продольно-шлифовальных станках
выполняют несколькими шлифовальными головками, одни из которых
предназначены для установки кругов прямого профиля, другие — ча-
шечных кругов. В первом случае обработку ведут периферией, во вто-
ром — торцом круга.
Шлифование периферией круга применяют для обработки широких
плоских направляющих. Наклонные поверхности шлифуют при соответст-
вующем развороте шлифовальной головки или профильными шлифоваль-
ными кругами (рис. 5.10, а). При шлифовании торцом круга (рис. 5.10, б)
появляется возможность обрабатывать и нижние горизонтальные пло-
скости, получать меньшую шероховатость обработанных поверхностей.
Последовательность переходов при шлифовании направляющих опре-
деляет необходимость создания в первую очередь измерительных баз.
Ими в большинстве случаев являются горизонтальные и вертикальные
плоскости, которые обрабатывают первыми. Затем шлифуют осталь-
ные плоскости с сохранением последовательности переходов, которая
определяется размерной цепью направляющих станины, задаваемой чер-
тежом. Кроме того, при назначении последовательности переходов сле-
дует стремиться к минимальному числу перестановок шлифовальных
кругов и поворотов шлифовальных бабок.
При черновом шлифовании направляющих торцом используют круги
93
Рис. 5.10. Схемы шлифования направляющих станин профильным кругом (а)
и торцом круга (б):
Г— шлифовальный круг; 2 — станина
типов ЧК или ЧЦ из электрокорунда или карбида кремния зерни-
стостью 25—40, твердостью М2—СМ2 на керамических или бакелитовых
связках. Применяют и сегментные круги. Для чистового шлифования
направляющих в последние годы используют в основном круги 12А2-450 из
кубического нитрида бора на органических связках марок Б1, Б156, зер-
нистостью 200/160, 160/125, 125/100, 100 %-й концентрации. Режимы
шлифования направляющих станин торцом кругов приведены в табл. 5.3.
Применение кругов из кубического нитрида бора при чистовом
шлифовании позволяет повысить точность обработки, снизить шерохова-
тость и улучшить качество поверхностного слоя, а также повысить произ-
водительность обработки. В ряде случаев это дает возможность исклю-
чить шабрение.
Шлифование нежестких заготовок. Обработка нежестких заготовок
связана с рядом трудностей, возникающих вследствие сложности их
крепления на столе станка и значительной деформации, в том числе
во время шлифования. При установке на магнитную плиту тонкая заго-
товка неравномерно прилегает к ее рабочей поверхности, деформи-
руясь под действием магнитных сил. Это является причиной погреш-
ности плоскостности и параллельности плоскостей после шлифова-
ния. На магнитной плите тонкая изогнутая заготовка распрямляется за
счет частичного прилегания к поверхности плиты. После шлифования
Таблица 5.3. Режимы шлифования направляющих станин торцом круга
Вид шлифования Припуск, мм Скорость шли- фования, м/с Скорость движения касательной подачи, м/мин Осевая пода- ча, мм/ход Результаты шлифования
для чугуна для стали Параметр шерохова- тости, мкм Отклонение от плоскост- ности, мкм/м
Черновое 0,2—0,3 25—35 30—45 4—12 0,005—0,010 1,25—2,50 10—25
Чистовое 0,02—0,06 20—30 25—40 2—8 0,001—0,005 0,16—0,62 2—8
94
и отключения магнитной плиты деталь вновь приобретает форму, мало
отличающуюся от исходной.
Снизить влияние малой жесткости заготовки на точность обра-
ботки можно путем неоднократного ее переворачивания на магнитной
плите, снятия с обеих плоскостей одинакового припуска и шлифова-
ния поверхностей с одинаковыми режимами. Для этой же цели умень-
шают силу тока, питающего магнитную плиту, и выключают плиту при
выхаживании. В таких случаях сдвиг заготовки предотвращается упор-
ными планками. Аналогичный результат может быть достигнут при за-
креплении заготовки путем ее вмораживания или приклеивания шеллаком.
Значительное влияние на деформацию нежестких заготовок оказы-
вают технологические остаточные напряжения, возникающие в поверх-
ностном слое как до шлифования, так и после него в результате сило-
вого и теплового воздействия инструмента при обработке. Для умень-
шения остаточных напряжений следует последние ходы при шлифова-
нии производить с минимальной глубиной и без подачи на глубину (вы-
хаживания) .
§ 5.5. ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИКИ КРУГА
И РЕЖИМА ОБРАБОТКИ
При плоском шлифовании выбор характеристики круга бази-
руется на общих положениях, рассмотренных в гл. 1. Для плоского
шлифования заготовок из конструкционных углеродистых и инструмен-
тальных сталей рекомендуются круги из абразивных материалов марок
14А, 24А, ЗЗА, 91А; из жаропрочных, коррозионно-стойких и инстру-
ментальных быстрорежущих сталей — марок 24А, 25А, ЗЗА, 44А, 91 А;
из чугунов и бронз — марок 14А, 24А, 54С, 63С. Выбор зернистости
кругов определяется требуемой шероховатостью шлифованной поверх-
ности: при Ra= 1,254-2,5 мкм применяют круги зернистостью 40—50,
при Ra = 0,634- 1,25 мкм — зернистостью 25, при Ra = 0,32 4-0,63 мкм —
зернистостью 16 (шлифование периферией) и зернистостью 25 (шлифо-
вание торцом). Степени твердости шлифовальных кругов, рекомендуемые
для обработки заготовок из различных материалов, приведены в
табл. 5.4.
Шлифование периферией в основном производят кругами на керами-
ческой связке, шлифование торцом — кругами на бакелитовой связке.
При работе сегментными кругами твердость увеличивается на одну-
две степени.
Для станков с прямоугольным столом припуски на шлифование
могут быть выбраны по табл. 5.5. Припуски приведены для обработки
одной стороны незакаленной заготовки без ее выверки. Если заготовку
устанавливают с выверкой индикатором или в приспособлении, то при-
пуски могут быть уменьшены на 30—50 %. Для закаленных заготовок
припуск увеличивают на 15—30 %.
В большинстве случаев плоское шлифование осуществляют при ско-
рости резания 30—35 м/с. Для плоского шлифования периферией круга
95
Таблица 5.4. Степени твердости шлифовальных кругов для обработки заго-
товок из различных материалов
Метод шлифования Стали конструкционные углеродистые и инструментальные Стали жаро- прочные, коррозионно- стойкие и ин- струменталь- ные быстро- режущие Чугуны и бронзы
<30HRC, 30-50 HRC, > 50 HRC,
Периферией СМ2—Cl СМ 1—СМ2 М3—СМ1 МЗ-СМ1 СМ2—С1
круга
Торцом круга СМ1—СМ2 СМ1 М2—М3 М2—М3 СМ2—С1
на станках с прямоугольным столом другие параметры режима обра-
ботки назначают в следующей последовательности.
Вначале выбирают осевую подачу в зависимости от требуемого чер-
тежа параметра шероховатости, а также высоты используемого круга:
для /?а> 2,5 мкм осевая подача (мм/ход) рекомендуется 0,8 Вк, для
Ra = 1,25-4-2,5 мкм — 0,6 Вк, для Ra = 0,63-4-1,25 мкм — 0,4 Вк, для
Ra— =0,324-0,63 мкм — 0,25 Вк.
Скорость движения касательной подачи стола с заготовкой
выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и его физико-
механических свойств. Так, при шлифовании заготовок из чугуна она
составляет 5—10 м/мин, из конструкционных углеродистых и легирован-
ных сталей твердостью ^40 HRC3— 6—10 м/мин, твердостью 40—
56 HRC3 — 10—16 м/мин, твердостью > 56HRC3 — 20—25 м/мин. Стали
жаропрочные, коррозионно-стойкие и инструментальные быстрорежущие
шлифуют при скорости движения касательной подачи 20—30 м/мин.
По экспериментальным данным радиальная подача (мм/ход) может
быть предварительно определена по следующей формуле:
Если припуск не равен 0,35 мм, то найденное по формуле (5.1) зна-
чение радиальной подачи следует корректировать. Поправочные коэф-
фициенты для радиальной подачи при шлифовании периферией круга,
а также для осевой подачи при шлифовании торцом круга принимаются
Таблица 5.5. Припуск на плоское шлифование незакаленных заготовок
Длина шлифуемой поверх- ности, мм Ширина шлифуемой поверхности, мм
до 50 свыше 50 до 100 свыше 100 до 260 свыше 260 до 400 свыше 400 до 1000
До 100 0,15 0,20 — —
Свыше 100 до 500 0,20 0,25 0,30 0,35 0,50
» 500 » 1000 0,25 0,25 0,35 0,40 0,60
» 1000 » 2000 0,30 0,35 0,40 0,45 0,65
96
Таблица 5.6. Поправочные коэффициенты для радиальной (при шлифовании
периферией круга) и осевой подачи при шлифовании торцом
Обрабатываемый материал Допуск на размер, мкм
20 30 50
Параметр шероховатости шлифованной поверхности Ra, мкм, не более
0,63 1,25 0,63 1,25 0,63 1,25
Стали конструкционные углеродистые 0,56 0,64 0,70 0,80 0,87 1,0 и легированные хромом, никелем в соче- тании с марганцем, кремнием, вольфра- мом, титаном и инструментальные угле- родистые Стали конструкционные легированные 0,84 0,97 1,05 1,20 1,30 1,50 хромом и никелем Стали коррозионно-стойкие 0,34 0,39 0,42 0,47 0,52 0,60 Стали быстрорежущие 0,20 0,23 0,25 0,28 0,30 0,35 Чугуны и бронзы 0,88 1,01 1,10 1,28 1,40 1,60
равными: 0,6 — для припуска 0,15; 0,8 — для припуска 0,25 мм; 1,1 —
для припуска 0,4 мм; 1,3 — для припуска 0,5 мм.
Значение радиальной подачи корректируется также в зави-
симости от обрабатываемого материала, точности и шероховатости
обработанной поверхности (табл. 5.6).
Кроме того, значение радиальной подачи изменяется в зависимости
от диаметра шлифовального круга и степени загрузки стола станка
(табл. 5.7). Степень загрузки стола станка П определяется по формуле
П
BuiLui
(5.2)
где £F3 — суммарная площадь одновременно шлифуемых поверхностей
заготовок, мм2; Вш — ширина шлифования, мм; Ьш — длина шлифова-
ния, мм.
Определенные таким образом режимы плоского шлифования пери-
ферией круга относятся к скорости резания 30—35 м/с для обработки
кругами твердостью СМ1—СМ2. При использовании более мягких кругов
радиальная подача увеличи-
вается в 1,1 раза, более твер-
дых—уменьшается в
1,15 раза.
Методика выбора режи-
мов плоского шлифования
периферией круга для стан-
ков с круглым столом ана-
логична, с учетом некоторых
особенностей. Осевая подача
сохраняет свое численное
значение и задается в мил-
Таблица 5.7. Поправочные коэффициенты
для радиальной подачи
Диаметр круга, мм Степень загрузки стола
0,2 0,6 1,0
250 1,12 0,60 0,50
Свыше 250 до 320 1,28 0,70 0,57
» 320 » 400 1,45 0,80 0,64
» 400 » 500 1,60 0,90 0,71
97
4 Под ред. 3. И. Кремня
лиметрах на оборот стола, найденное значение радиальной подачи
увеличивается на 55—60 %. Последовательность назначения режимов
и значения поправочных коэффициентов остаются теми же. При этом
степень загрузки круглого стола определяется по формуле
где DCp — средний диаметр рабочей зоны стола, где расположены шли-
фуемые заготовки, мм.
Плоское шлифование торцом круга на станках с прямоугольным
столом выполняют в основном при скорости резания — 25—30 м/с.
Движение радиальной подачи отсутствует. Скорость движения касатель-
ной подачи выбирают такой же, как и для шлифования периферией
круга.
Осевая подача (мм/ход; мм/об — для станков с круглым столом)
определяется из выражения
Soc = 0,26/usK. (5.4)
Значение поправочного коэффициента для осевой подачи прини-
мается в зависимости от приведенной ширины шлифования (мм),
которая определяется по формуле
(5'5)
где Lx — длина хода стола прямоугольной формы, мм.
Для приведенной ширины шлифования Вш пр = 20 мм поправочный
коэффициент равен 2,0; для Вш пр = 32 мм— 1,6; для Вш пр = 50 мм —
1,25; для Вш Пр = 80 мм—1,0; для Вш. пр = 125 мм — 0,8; для Вш пр =
= 200 мм — 0,6.
Поправочные коэффициенты для осевой подачи в зависимости от
обрабатываемого материала, точности и шероховатости обработанной по-
верхности можно определить по табл. 5.6. Используются также попра-
вочные коэффициенты в зависимости от припуска, размера и типа
шлифовального круга. При диаметре круга меньше 320 мм поправоч-
ный коэффициент равен 0,8 для чашечных и 1,0 для сегментных кругов;
при диаметре 320—500 мм он принимается равным 1,0 для чашечных
и 1,2 для сегментных кругов; при диаметре больше 500 мм он равен 1,2 для
чашечных и 1,4 для сегментных кругов.
Выбор параметров режима шлифования торцом круга в такой после-
довательности производится как для станков с прямоугольным столом,
так и для станков с круглым столом. Однако для шлифования на
станках с круглым столом найденное значение осевой подачи увели-
чивается на 55—60 %.
Рассмотрим пример выбора характеристики шлифовального круга
и режима обработки для плоского шлифования торцом круга на станке
98
с круглым столом. Одновре- Таблица 5.8. Режимы плоского шлифова- менно обрабатывают восемь ния периферией круга из эльбора
заготовок из коррозионно- стойкой стали В виде ДИСКОВ Параметр диаметром D3=100 мм на столе диаметром 500 мм. Для кругов на керамиче- ских связках Для кругов на органиче- ских связках
Снимаемый припуск 0,40 мм, Скорость шли- параметр требуемой шерохо- фования, м/с ватости /?а = 1,25 мкм, допуск НИя К°РкаСсТаЬтмь*оей о НИИ KdCdlcJlbnUH на размер, получаемый при подачи, м/мин шлифовании, 25 мкм. Исполь- Осевая подача, зуют сегментный круг диа- мм/ход осп .... Радиальная по- метром 350 мм. , о дача, мм/ход Выберем абразивный ма- 30—35 2,0—5,0 0,5—1,0 0,02—0,03 30—40 0,8—2,0 0,3—0,6 0,003—0,015
териал круга марки 24А,
зернистостью 25, твердость круга примем СМ1 на бакелитовой связке
(по табл. 5.4). Скорость движения касательной подачи стола с заго-
товками выберем равной 30 м/мин. Найдем приведенную ширину шли-
фования
8л£)3/4 1002-2
Вш пр=-------------= лпп~= 50 мм*
л£)ср 400
Предварительно определим осевую подачу
soc = 0,26/30 = 0,00867 мм/об стола.
Определим поправочные коэффициенты в зависимости: от припуска —
1,10; приведенной ширины — 1,25, обрабатываемого материала, точности
и шероховатости — 0,47 (см. табл. 5.7), размера и типа шлифоваль-
ного круга — 1,20, метода шлифования на круглом столе 1,60. Тогда
soc=0,00867 -1,10 1,25.0,47 • 1,20 • 1,60 = 0,011 мм/об.
Для плоского чистового шлифования периферией круга ответствен-
ных деталей из инструментальных и быстрорежущих сталей, жаропроч-
ных, магнитотвердых и магнитостойких сплавов используют инструмен-
ты из эльбора. Так, для обеспечения параметра шероховатости шли-
фованных поверхностей /?а = 0,634- 1,25 мкм применяют круги из эльбора
зернистостью 100/80 — 200/160 на керамических связках; для Ra =
= 0,324-0,63 мкм — круги зернистостью 50/40 — 80/63 на керамических
и зернистостью 100/80—200/160 на органических связках, для Ra =
= 0,164-0,32 мкм — круги зернистостью 50/40 — 80/63. Режимы шли-
фования таким инструментом приведены в табл. 5.8.
§ 5.6. ОБДИРОЧНОЕ ШЛИФОВАНИЕ
Обдирочное шлифование применяют для зачистки поверх-
ностей заготовок металла (поковок, проката, слитков, отливок и т. д.)
на металлургических заводах, а также в литейных и заготовитель-
4*
99
ных цехах машиностроительных заводов. Необходимость зачистки
обусловлена техническими требованиями к поверхностям заготовок:
недопустимо наличие трещин, подкорковых пузырей, волосовин, шла-
ковых включений, глубоких задиров, остатков усадочных раковин, обез-
углероженного слоя. Перед прокаткой слитков необходимо удалить де-
фектный поверхностный слой (до 4 мм), так как при прокатке наружные
дефекты, оказываясь внутри заготовок, делают их непригодными для
изготовления деталей. При обдирочном шлифовании дефектный слой
удаляется с заготовок из любых сталей и сплавов.
Схемы обработки, применяемые при обдирочном шлифовании, в
большинстве случаев не отличаются от обычных схем шлифования.
Для обдирочного шлифования заготовок проката, слитков и т. д.
используют станки как отечественного производства моделей ХШ7-02НЗ,
ОРА-34М, А-1459, М7400 и др., так и зарубежных моделей BG-4000,
СМ-400 (Швеция), SFXKP400 (ГДР).
При работе на ручных, подвесных маятниковых и других станках
применяют в основном круги типоразмера ПП300Х 40X75. В связи с тем
что сила резания при работе на ручных станках небольшая (500—
800 Н), используют круги твердости СТ1—Т1, зернистости 80—125.
В качестве абразивного материала используют электрокорунд нормаль-
ный марок 13А или 14А; связка кругов бакелитовая. Типовая характе-
ристика наиболее часто применяемых кругов 13А 125 СТЗ Б.
На станках моделей ОРА-34, ХШ7-02Н6 и других, обеспечивающих
силу прижима круга около 2-Ю3 Н, используют круги типоразме-
ров ПП450Х (404-63) X 203, ПП500Х63Х203 и ПП600Х80Х305 с
характеристикой 13А 160 (СТЗ—Т2) Б или близкой к ней.
На более мощных станках (моделей ХШ-10, СМ-4000 и др.) приме-
няют круги типоразмеров ПП500Х (634-75) Х305 и ПП600Х (754-80) X
Х305 с характеристикой 38А (1604-250) (ВТ—ЧТ) Б. Особенностями
таких кругов являются повышенные твердость и прочность абразив-
ного материала зерна (электрокорунд циркониевой марки 38А), более
крупные зерна.
Особенностью обдирочного шлифования по сравнению с осталь-
ными видами шлифования является то, что процесс резания ведется не
под действием жесткой механической (винт — гайка) системы подачи
круга, а под действием постоянной силы, обеспечиваемой гидро- или
пневмосистемой.
Обдирочное шлифование производится со значительно большей си-
лой резания по сравнению с обычным черновым шлифованием. На
подвесных ручных станках при работе кругами ПП300Х40Х
Х75 14А 125 СТЗ Б сила прижима круга составляет 500, иногда 1000 Н.
Движения подачи на этих станках осуществляют вручную. Скорость
резания 42 м/с.
На станках средней мощности максимально обеспечиваемая сила
прижима круга Р достигает 2000 Н. На более мощных станках моделей
ХШ7-10 и ВС-4000 Р = 3000 4- 4000 Н, при этом скорость резания, как
правило, 50 м/с.
100
В последнее время все чаще применяют модернизированные стан-
ки с силой прижима Р = 50004-10000 Н. Скорость движения освевой
(продольной) подачи и$ос зависит от толщины удаляемого дефект-
ного слоя: при глубине шлифования 3 мм и более и5ос = 34-6 м/мин, при
глубине 1 мм и менее и$ос=12 м/мин. Касательная (поперечная) подача
составляет 10—300 мм на ход стола в зависимости от глубины шлифо-
вания. Обработку, как правило, производят без СОЖ.
Сплошную зачистку (удаление дефектного слоя всех поверхностей
заготовки) производят в автоматическом режиме на станках моделей
ОРА-04М, ХШ7-10 и др. Отдельные дефекты удаляют на этих же стан-
ках при ручном управлении, а также на ручных подвесных маятниковых
станках.
Глава 6
ПРОФИЛЬНОЕ ШЛИФОВАНИЕ
$ 6.1. ШЛИФОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Рис. 6.1. Схема шлифования
зубчатых колес червячным
абразивным кругом:
/ — червячный абразивный
круг; 2 — заготовка зубчатого
колеса
Зубошлифование позволяет получить высокую точность и ма-
лую шероховатость рабочих поверхностей зубчатых колес. В боль-
шинстве случаев зубошлифование применяют для изготовления зака-
ленных зубчатых колес, начиная с 6—7-й до 3—5-й степеней точности.
В настоящее время используют два основных метода зубошлифо-
вания: метод обката с периодическим или непрерывным делением и
метод копирования с периодическим делением. В основу метода обката
положен принцип зацепления зубчатой передачи. Одна из зубчатых
деталей представляет собой режущий инструмент, другая — шлифуемое
колесо. В зависимости от типа используемого абразивного инструмента
различают несколько схем шлифования методом обката.
Зубошлифование червячным абразивным кругом (рис. 6.1) подобно
фрезерованию зубьев червячной фрезой. Функцию фрезы выполняет
шлифовальный круг, представляющий
собой однозаходный или многозаходный
червяк большого диаметра. В осевом
сечении круг имеет форму исходной зуб-
чатой рейки. Движение деления является
непрерывным.
В момент обработки шлифовальный
круг совершает вращательное движение
с угловой скоростью со, находясь в не-
прерывном зацеплении с обрабатывае-
мым зубчатым колесом. При этом зубча-
тое колесо имеет непрерывное обкаточ-
ное вращение с угловой скоростью (о0бк,
строго согласованное с поступательным
движением рабочего профиля витков
абразивного червяка в направлении его
оси.
Для обработки всей длины зуба
заготовка или шлифовальный круг осу-
ществляют движение касательной подачи
со скоростью вдоль оси заготовки.
Движение радиальной подачи sp выпол-
102
няется шлифовальным кругом после каждого рабочего хода в каса-
тельном направлении.
Данный способ зубошлифования применяют для обработки цилиндри-
ческих прямозубых и косозубых зубчатых колес. Он наиболее произво-
дителен среди всех способов зубошлифования благодаря минимальным
холостым ходам и применению многозаходных червячных кругов.
К его преимуществам относится также возможность шлифования
зубчатых колес с малым модулем (т = 0,24-0,5 мм). Зубошлифование
червячным абразивным кругом позволяет получить зубчатые колеса
5—6-й степеней точности и параметр шероховатости поверхностей
зубьев Ra = 0,54- 1,25 мкм. Зубчатые колеса с модулем до 1 мм обраба-
тывают без предварительного нарезания зубьев.
Профилирование червячных кругов выполняют на станке алмазными
резцами, роликами или многопрофильными накатниками. Многопро-
фильные накатники используют для черновой и чистовой правки при
медленном вращении круга со скоростью 1—2 м/с. В момент правки
накатник вращается за счет силы трения, возникающей при взаимо-
действии со шлифовальным кругом. При такой правке радиальная
подача принимается равной 0,01—0,03 мм/ход и зависит от твердости
и зернистости круга. После чернового профилирования многопрофиль-
ным накатником используют чистовую правку алмазными резцами.
Правку червячного круга вращающимся алмазным роликом производят
при рабочей скорости круга. Вершины витков червячного круга правят
алмазными карандашами.
Станки (см. табл. 6.2), работающие червячным кругом, отли-
чаются универсальностью. Для обработки конкретного зубчатого
колеса необходимо профилировать шлифовальный круг на соответ-
ствующий модуль и настроить механизм деления на требуемое число
зубьев. Привод инструмента и заготовки осуществляется как от одного,
так и от нескольких электродвигателей. Первому случаю соответствуют
станки с жесткой кинематической связью между кругом и заготовкой,
например моделей 5830 и 5832. Во втором случае применен принцип
раздельного вращения круга и заготовки. В этих станках движение
касательной подачи осуществляется за счет перемещения стола с заго-
товкой, устанавливаемой на оправке в центрах. При шлифовании
косозубых колес заготовку устанавливают под углом, равным углу
наклона зубьев.
Станки с червячным кругом оснащены механизмом, осуществляющим
правку накатниками, алмазными роликами и резцами.
Шлифование и профилирование круга осуществляют с подачей
СОЖ поливом или под давлением до 3 МПа. Обычно шлифование
производят при скорости резания 30—35 м/с, иногда — 50—60 м/с.
Режимы зубошлифования по данной схеме представлены в табл. 6.1.
Зубошлифование плоской поверхностью круга осуществляют методом
обката с периодическим делением (рис. 6.2). Обрабатываемая заготов-
ка 1 и эвольвентный кулак 4 установлены неподвижно относительно
друг друга на рабочем шпинделе 6. Эвольвентный кулак с помощью
103
Таблица 6.1. Режимы зубошлифования червячным кругом
Диаметр зубчатого колеса, мм Радиальная подача sp, мм/ход Касательная подача sK, мм/об
черновая черновая
Свыше 50 до 200 0,05—0,08 1,5—3,0 0,2—0,3
» 200 » 500 0,04—0,06 0,01—0,02 1,5—2,5 0,2—0,4
» 500 « 800 0,03—0,05 0,5—1,0 0,3—0,5
пружины 7 прижимается к упору 5, неподвижному в момент обработки.
Шлифовальный тарельчатый круг 2 совершает только вращательное
движение резания с угловой скоростью со, воспроизводя своей плоской
рабочей поверхностью боковую поверхность зуба исходной зубчатой
рейки 3. Заготовка 1 получает движение обката, которое состоит из
качательного движения с угловой скоростью (опбк и возвратно-посту-
пательного движения со скоростью и$обк (вместе они обеспечивают
радиальное движение подачи). Это достигается за счет периодических
качательных поворотов рабочего шпинделя 6, при котором эвольвентный
кулак, взаимодействуя с упором 5, вынуждает рабочий шпиндель
одновременно совершать возвратно-поступательное движение вдоль
направляющей 8У подвижной относительно шпиделя. Движение осевой
подачи sOc осуществляется перемещением упора 5.
Боковая сторона зуба обрабатывается за один двойной рабочий
ход обкатки. Затем выполняется деление на следующий зуб. Движение
осевой подачи осуществляется после каждого оборота заготовки.
Весь припуск снимается за цикл, состоящий из 6—11 ходов: 3—6 черно-
вых, 2—3 чистовых, 1—2 выхаживания. После полной обработки всех
зубьев с одной стороны оправку с установленной заготовкой зубчатого
колеса переворачивают, и аналогично шлифуют профиль второй
стороны зубьев.
Характерной особенностью зубошлифовальных станков (табл. 6.2),
работающих плоской поверхностью круга, является отсутствие движения
касательной подачи в направлении
зуба. Это требует применения шли-
фовальных кругов большого диа-
метра и позволяет обрабатывать
зубчатые колеса только небольшой
ширины. Правку шлифовального
круга осуществляют алмазным
карандашом.
Рис. 6.2. Схема шлифования зуб-
чатых колес плоской поверхностью
круга
104
Таблица 6.2. Технические характеристики станков для зубошлифования
Параметр Модели станков, работающих червячным кругом Модели станков, работающих плоской по- верхностью круга
5Д831 5Д833 5Д838 5891С 5А893С
Скорость реза- ния, м/с 31 31 31 35 30
Мощность элек- тродвигателя при- вода круга, кВт 3 7 7 0,75 1,1
Типоразмер шлифовального круга ПП400Х (50-=- 4-100) X 203 ПП400Х (504- 4-63) X 203 ПП400Х (804- 4-100)X203 1Т250Х (204-25) X Х32 ЗП500Х 32X203
Параметр обра- батываемого зуб- чатого колеса:
степень точно- сти 5 5 5 3 3
модуль, мм 0,2—2 0,5—6 1,5—8 1—6 2—12
диаметр, мм 5—125 40—320 50—500 10—125 40—320
ширина, мм 80 150 200 30 56
Продолжение табл. 6.2
Параметр Модели станков, работающих кругом с кониче- скими рабочими поверхностями Модели станков, работающих двумя тарельчатыми кругами Модели станков, работающих профильным кругом
5М841 5842 5843 5А851 5853 5860А 5А868
Скорость реза- ния, м/с 35 35 35 30 35 35 35
Мощность элек- тродвигателя при- вода круга, кВт 1,5 1,5 1,5 0,75X2 0,75X2 13 15
Типоразмер 2П350Х (134- 2П350Х (134- 2П400Х(134- ЗТ275Х20Х ЗТ275Х 20X40 ПП400Х ПП400Х (164-
шлифовального круга Параметр обра- батываемого зуб- чатого колеса: 4-25)X127 4-25)X127 4-32) X 127 Х40 X (154-50) X Х203 4-40)X203
степень точно- сти 5 5 5 4; 5 4; 5 6 6
модуль, мм 1,5—8 2—10 2—12 1 — 12 2—12 1,5—12 1,5—12
диаметр, мм 30—320 50—500 80—800 20—360 150—800 80—800 150—800
ширина, мм 190 200 220 220 280 250 200
Рис. 6.3. Схема шли-
фования зубчатых ко-
лес кругом с кониче-
скими рабочими по-
верхностями:
1 — шлифовальный круг;
2 — заготовка зубчатого
колеса
Зубошлифование плоской поверхностью
круга выполняют без охлаждения СОЖ;
станки оснащают устройствами отсоса пыли.
При зубошлифовании плоской поверхно-
стью круга черновая осевая подача прини-
мается равной 0,02—0,05 мм/дв. ход (большие
значения для зубчатых колес большего мо-
дуля), чистовая подача — 0,01—0,02 мм/дв.
ход.
Зубошлифование кругом с коническими
рабочими поверхностями производят методом
обката с периодическим делением. Шлифо-
вальный круг, осуществляющий вращательное
движение резания, в осевом сечении представ-
ляет собой зуб рейки, находящейся в зацепле-
нии с заготовкой зубчатого колеса (рис. 6.3).
Заготовка совершает движение обката, со-
стоящее из прямолинейного поступательного
движения со скоростью и5обк и вращательного
движения с угловой скоростью о)0бк. Для об-
работки всей длины поверхности зуба кругу
сообщается быстрое возвратно-поступательное
движение касательной подачи вдоль зуба со
скоростью vSk. Шлифовальному кругу сообща-
ется также движение радиальной подачи sp.
Характерными особенностями станков для
шлифования цилиндрических колес кругом
с коническими рабочими поверхностями явля-
ются универсальность, простота обслуживания, несложное профили-
рование шлифовального круга, возможность обработки зубчатых колес
больших диаметров и модулей, большая жесткость и высокая степень
автоматизации цикла обработки.
Черновая радиальная подача sp при шлифовании кругом с кони-
ческими рабочими поверхностями принимается равной 0,05—0,15 мм/ход,
чистовая — 0,01—0,02 мм/ход. Скорость движения касательной подачи
у$к устанавливается равной 10—18 м/мин. Подача обката s06k увеличи-
вается с ростом модуля и числа зубьев зубчатого колеса и равна 0,15—
4,5 мм/дв. ход ползуна.
Зубошлифование двумя тарельчатыми кругами осуществляется
методом обкатки с периодическим делением. Шлифовальные круги
могут занимать различные положения относительно обрабатываемой
заготовки. Располагаясь под углом, рабочие поверхности кругов обра-
зуют профиль зуба рейки (рис. 6.4, а). Рабочие поверхности кругов
могут располагаться параллельно на расстоянии, равном длине общей
нормали обрабатываемого зубчатого колеса (рис. 6.4, б)
Шлифовальные круги выполняют вращательное движение резания
с угловой скоростью ш. Заготовка совершает быстрое циклическое
107
Рис. 6.4. Схемы шлифования зубчатых колес тарельчатым кругом:
1 — шлифовальный круг; 2 — заготовка зубчатого колеса
движение обката, состоящее из возвратно-качательного движения
с угловой скоростью сообк и возвратно-поступательного движения со
скоростью и5обк, согласованных между собой. Эти движения обеспечивают
радиальное движение подачи. Для обработки всей длины зуба заготовка
получает медленное возвратно-поступательное движение касательной
подачи вдоль его образующей со скоростью и$к. Движение осевой подачи
soc производится одновременным перемещением обоих кругов вдоль оси в
противоположных направлениях. Одновременно шлифуются две боковые
стороны зубьев. После обработки всей длины зуба выполняется
делительный поворот на шаг одного зуба. Завершение полного оборота
заготовки сопровождается движением осевой подачи.
Правку рабочей поверхности шлифовальных кругов выполняют
алмазами в оправе.
При зубошлифовании тарельчатые круги контактируют с обрабаты-
ваемой поверхностью зуба узкой кромкой рабочей, поверхности, что
резко снижает вероятность появления прижогов, но повышает скорость
изнашивания кругов и снижает точность зубчатых колес. Поэтому станки
снабжаются подналадочным механизмом, который контролирует и ком-
пенсирует износ шлифовальных кругов во время обработки. Обычно
шлифование ведут без охлаждения.
Зубошлифование тарельчатыми кругами выполняется при черновой
осевой подаче Soc, равной 0,04—0,10 мм/ход, а чистовой подаче 0,01 —
0,02 мм/ход. Частота обката увеличивается с уменьшением модуля и
увеличением диаметра зубчатых колес и составляет 100—300 ход/мин.
Черновая касательная подача выбирается равной 3—5 мм/ход обката,
чистовая — 1,0—1,5 мм/ход обката.
Зубошлифование методом копирования выполняется шлифовальным
кругом, рабочий профиль которого в осевом сечении соответствует
профилю впадины между зубьямй (рис. 6.5). Шлифовальный круг
совершает вращательное движение резания с угловой скоростью со.
Быстрое возвратно-поступательное движение касательной подачи вдоль
образующей зуба со скоростью и5к, а также движение радиальной
подачи sp осуществляются кругом или заготовкой. Одновременно
шлифуются обе стороны впадины между зубьями.
108
Рис. 6.5. Схема шлифования зуб-
чатых колес профильным кругом:
/ — шлифовальный круг; 2 — заготов-
ка зубчатого колеса
Рабочий эвольвентный профиль
шлифовального круга образуется
алмазной правкой, осуществляемой
с помощью специальных устройств с эвольвентными копирами. В ряде
случаев для правки применяют специальный правящий инструмент
с рабочим профилем, соответствующим впадине между зубьями. Рабо-
чий профиль правящего инструмента имеет алмазоносный поверхностный
слой.
Зубошлифование методом копирования, не отличающимся универ-
сальностью, не нашло широкого применения в промышленности. Его
основными недостатками являются сложность точного профилирования
шлифовального круга и невозможность использования для обработки
зубчатых колес из-за трудности расчета и изготовления шаблонов.
В основном этот метод используют в средне- и крупносерийном произ-
водстве при шлифовании прямозубых зубчатых колес. Режимы зубошли-
фования методом копирования приведены в табл. 6.3.
Зубошлифование профильным кругом применяют для обработки
зубчатых колес с внутренним зубом. Такое шлифование выполняют
на специальных станках, а также на станках для шлифования колес
внешнего зацепления с применением специальных шлифовальных головок
с выносным шпинделем.
Метод и оборудование для обработки зубчатых колес выбирают
с учетом следующих наиболее важных требований.
Станок должен обеспечивать заданную точность зубчатого колеса.
Эти данные приведены в табл. 6.4. Биение зубьев относительно техноло-
гических базовых поверхностей должно быть минимальным, а припуск
на шлифование зубьев — оптимальным (табл. 6.4). Чем больше модуль
и диаметр обрабатываемого колеса, тем больше должен быть припуск.
Таблица 6.3. Режимы зубошлифования методом копирования
Вид шлифования Число рабочих ходов Радиальная подача Sp, мм/дв. ход Скорость движе- ния касательной подачи м/мин
Черновое Устанавливают в 0,1—0,2 10—12
Пол уч истовое зависимости от при- пуска 3—4 0,025—0,035 8-10
Чистовое 1—3 0,01—0,015 5—10
109
Таблица 6.4. Припуск на толщину зуба при зубошлифовании, мм
Модуль Диаметр зубчатого колеса
до 100 свыше 100 до 200 свыше 200 до 500 свыше 500 до 800
До 3 0,15—0,20 0,15—0,25 0,20—0,30 —
Свыше 3 до 5 0,20-0,25 0,20—0,30 0,20—0,35 0,25—0,64
» 5 » 10 0,25—0,40 0,30—0,50 0,35—0,60 0,40—0,70
» 10 » 20 0,35—0,50 0,40—0,60 0,50—0,70 0,50-0,70
Производительность рассмотренных методов зубошлифования можно
оценить по табл. 6.5, в которой они сравниваются по машинному
времени обработки зубчатого колеса. Наибольшей производительностью
обладают станки, работающие червячным шлифовальным кругом.
Их машинное время принято за единицу. Наибольшей универсаль-
ностью и простотой наладки отличаются станки, работающие шлифоваль-
ным кругом с коническими рабочими поверхностями, наименьшей —
станки, работающие профильным кругом.
Важнейшее значение для получения высокого качества шлифо-
ванных поверхностей зубьев при высокой производительности имеет
правильный выбор характеристики шлифовального круга. Зубошлифо-
вание рекомендуется производить кругами классов АА и А. С увеличе-
нием модуля шлифуемого колеса обычно снижается твердость и увели-
чивается зернистость кругов. Характеристики шлифовальных кругов для
зубошлифования различными методами приведены в табл. 6.6.
Для шлифования высокоточных зубчатых колес, шеверов, долбяков
из труднообрабатываемых сталей и сплавов и получения высокой
точности и требуемого качества шлифованных поверхностей применяют
шлифовальные круги из эльбора (кубического нитрида бора). Так, при
шлифовании двумя тарельчатыми кругами рекомендуется использовать
для предварительной обработки круги из эльбора на органических
связках зернистостью 160/125—250/200, для чистовой — круги зерни-
стостью 80/63—200/160. Это позволяет исключить прижоги на обрабаты-
ваемой поверхности, снизить ее шероховатость, повысить производи-
тельность обработки (за счет уменьшения числа ходов выхаживания),
Таблица 6.5. Сравнение производительности и универсальности методов
зубошлифования
Метод зубошлифования Коэффициент относи- тельной производитель- ности Место, занимаемое методом по универ- сальности
Червячным кругом 1 2
Кругом с коническими рабочими по- 0,2—0,25 1
верхностями
Плоской поверхностью круга 0,08—0,10 4
Двумя тарельчатыми кругами 0,10—0,15 3
Профильным кругом 0,60—0,80 5
110
Таблица 6.6. Характеристики зубошлифовальных кругов
Метод зубо- шлифования Модуль зубчато- го колеса, мм Параметр шерохова- тости обра- ботанных по- верхностей зубьев Ra, мкм Характеристика круга
Обкатка <3 2,5 1,25 0,63 (24А, 91А) 25СМ14-СМ2 84-9 К (24А, 91А, 44А) 16 СМ1 4-СМ2 84-9 К (24А, 91А, 44А) 12 СМ1 4-СМ2 84-9 К
>3 2,5 1,25 0,63 (24А, 91А, 40) СМ14-СМ2 84-9 К (24А, 91А, 44А) 25 СМ1 4-СМ2 84-9 К (24А, 91А, 44А) 25 СМ1 4-СМ2 84-9 К
Копирование <3 2,5 1,25 0,63 (24А, 91А) 16СМ14-СМ2 84-9 К (24А.91А.44А) 12 СМ1 4-СМ2 84-9 К (24А.91А, 44А) 10 СМ1 4-СМ2 84-9 К
^8 2,5 1,25 0,63 (24А, 91А) 16 СМ14-СМ2 84-9 К (24А, 91А, 44А) 25 М34-СМ2 84-9 К (24А, 91А, 44А) 25М34-СМ2 84-9 К
увеличить стойкость кругов, обеспечить 3—4-ю степени точности колес.
Применение червячных кругов из эльбора зернистостью 100/80—
125/100, твердостью СТ1—СТЗ на керамической связке обеспечивает
увеличение точности шлифуемых колес, снижение затрат на профили-
рование (за счет резкого увеличения стойкости кругов) и значительный
рост производительности обработки.
§ 6.2. РЕЗЬБОШЛИФОВАНИЕ
Резьбошлифование производят при необходимости изготов-
ления резьбы с высокой точностью и низкой шероховатостью обычно на
термически обработанных заготовках. Шлифование резьбы применяют
при изготовлении резьбонарезного инструмента (метчиков, фрез),
резьбовых калибров, накатных роликов, червяков, ходовых винтов и др.
Резьбошлифование выполняют на заготовках, на которых резьба
предварительно нарезана на токарном или резьбофрезерном станке
либо накатана до закалки. Если шаг резьбы не превышает 1,5 мм,
то используют абразивное резьбонарезание, при котором резьбу шлифуют
без предварительной подготовки профиля.
Для шлифования резьбы применяют следующие способы (рис. 6.6).
Шлифование однопрофильным кругом (рис. 6.6, а) производят при
вращении заготовки с угловой скоростью <о3 (касательное движение
подачи) и осевом поступательном движении подачи со скоростью VSOC
относительно рабочей поверхности круга. Осевое движение подачи
и вращение заготовки кинематически связаны между собой: каждый
оборот заготовки сопровождается ее перемещением в осевом направле-
нии на шаг резьбы S. Движение радиальной подачи sp выполняется
111
Рис. 6.6. Схемы резьбошлифования:
/ — шлифовальный круг; 2 — заготовка
периодическим перемещением круга в радиальном направлении. Профиль
круга соответствует профилю одной впадины резьбы. Каждый виток
винтовой поверхности резьбы шлифуется последовательно. Изменение
направления движения осевой подачи на противоположное сопровожда-
ется изменением направления вращения заготовки.
Ось вращения шлифовального круга в вертикальной плоскости
устанавливают под углом к оси заготовки, равным углу подъема резьбы,
т. е. таким образом, чтобы профиль круга совмещался с винтовой поверх-
ностью резьбы.
Шлифование резьбы однопрофильным кругом может быть выполнено
следующими методами:
за один рабочий ход в одну сторону с отводом круга при обратном
быстром движении в исходное положение;
за несколько рабочих ходов, причем движение радиальной подачи
выполняется в начале каждого хода.
Профиль круга, соответствующий профилю впадины резьбы, образу-
ется правкой алмазными карандашами или иглами при рабочей скорости.
Круги из сверхтвердных материалов, кроме того, правят кругами из
обычных абразивных материалов при рабочей скорости 10—15 м/с;
резьбошлифовальный круг при этом имеет скорость 1—2 м/с.
Резьбошлифование методом врезания многопрофильным кругом
(рис. 6.6,6), имеющим высоту, большую, чем длина резьбы, выпол-
няют при вращении заготовки с угловой скоростью (о3, осевом поступа-
тельном движении со скоростью и одновременном движении радиаль-
ной подачи со скоростью осуществляемой шлифовальным кругом.
Заготовка, перемещаясь на шаг резьбы S, поворачивается на один
оборот. При шлифовании используют круги с кольцевыми канавками,
полностью соответствующими шагу и профилю обрабатываемой резьбы.
Шлифование выполняют при движении радиальной подачи на весь
припуск за 1,3—4,0 оборота заготовки, что соответствует ее перемещению
в осевом направлении, равному (1,34-4,0) S.
112
Рис. 6.7. Профили кругов
и схемы распределения
припуска между выступа-
ми круга при многопро-
фильном резьбошлифова-
нии с осевым движением
подачи:
/ — резьбошлифовальный
круг; 2 — заготовка; 3 —
калибрующие выступы; 4 —
режущие выступы; а —угол
заборного конуса
Резьбошлифование методом врезания применяют для высокопроиз-
водительной обработки коротких резьб, в том числе ограниченных
буртиком и многозаходных.
Резьбошлифование с осевым движением подачи многопрофильным
кругом, имеющим высоту, меньшую, чем длина резьбы, осуществляют
при вращении заготовки с угловой скоростью со3 и ее поступательном
осевом движении подачи со скоростью относительно рабочей поверх-
ности круга (рис. 6.6, в). Эти движения также кинематически связаны:
одному обороту заготовки соответствует ее перемещение в осевом
направлении на шаг резьбы. Резьба шлифуется за один рабочий ход.
Для распределения снимаемого объема металла между отдельными
рабочими профилями круг снабжен заборной частью. Его правят таким
образом, чтобы линия режущих выступов круга представляла собой
образующую конуса (рис. 6.7). Только линия 2—4-х калибрующих
выступов является образующей цилиндра. При полном профиле выступов
круга (рис. 6.7, а) припуск распределяется по периметру всех участвую-
щих в шлифовании рабочих поверхностей (рис. 6.7, б). Если же выступы
круга представляют собой неполный (срезанный) профиль резьбы
(рис. 6.7, в), то припуск снимают только вершины режущих выступов
(рис. 6.7, г). Во втором случае большие нагрузки приводят к меньшей
стойкости кругов и менее точному профилю шлифуемой резьбы.
Поэтому следует использовать круги, выступы которых имеют полный
профиль.
Скорость изнашивания рабочей поверхности многопрофильного
круга меньше, чем однопрофильного, что снижает вероятность появления
прижогов и увеличивает стойкость круга. Резьбошлифование много-
профильными кругами отличается высокой производительностью.
При многопрофильном шлифовании оси круга и заготовки могут
располагаться параллельно или пересекаться. Параллельное расположе-
ние осей круга и заготовки используют при шлифовании цилиндри-
ческих резьб и кольцевых канавок. Существенное искажение профиля
резьбы ограничивает применение параллельного расположения осей
круга и заготовки для резьб малого диаметра, имеющих большой шаг,
т. е. для резьб с большим углом подъема.
Если развернуть ось круга в вертикальной плоскости на угол подъема
шлифуемой резьбы, то направление кольцевых профилей круга совпадет
ИЗ
с винтовым направлением профиля резьбы. Это создает более благо-
приятные условия шлифования многопрофильными кругами, исключает
искажение профиля резьбы.
В массовом производстве кроме многопрофильного резьбошлифова-
ния в центрах применяют многопрофильное бесцентровое резьбошлифо-
вание. При таком шлифовании ось ведущего круга наклоняют к вертикаль-
ной плоскости на угол, вдвое превышающий угол подъема резьбы. Благо-
даря этому заготовка имеет осевую подачу, равную шагу резьбы при
повороте на один оборот.
Профилирование многопрофильного круга выполняют накатными
роликами из закаленных инструментальных сталей, твердых сплавов,
а также специальными алмазными накатными роликами при ско-
рости 0,7—2,0 м/с.
При использовании накатных роликов профилирование выполняют
следующим образом. Ролик устанавливают в оправку, которую закреп-
ляют в центрах станка на месте обрабатываемой заготовки. Оси круга
и заготовки должны быть параллельны. Шлифовальному кругу или
накатному ролику придают медленное вращение, и они сближаются
до контакта. Сила трения, возникающая между ними, заставляет
вращаться накатный ролик, если вращение задается кругу, или круг,
если вращается ролик. Усилие взаимодействия в зоне контакта вызывает
разрушение связки круга и образование профиля круга, соответствую-
щего профилю накатного ролика.
Профилирование роликами выполняют обычно в два перехода:
предварительное накатывание частично изношенным роликом и окон-
чательное накатывание точным роликом.
Резьбошлифовальные станки (табл. 6.7) являются одними из
наиболее точных металлорежущих станков. Частота вращения шпинделя
шлифовального круга ступенчато или бесступенчато регулируется.
Заготовка приводится во вращение приводом, который позволяет
бесступенчато изменять скорость. Получение заданного шага резьбы
при осевом перемещении стола обеспечивается с помощью ходового
винта и сменных зубчатых колес. Установка круга на угол подъема
резьбы выполняется поворотом стола с заготовкой или шлифовального
шпинделя.
Резьбошлифовальные станки, в которых движение стола с заго-
товкой в осевом направлении производится ходовым винтом, имеют
коррекционное устройство. Это устройство предназначено для компенса-
ции погрешностей шага шлифуемой резьбы, вызванных температурными
деформациями, и учитывает накопленную погрешность шага ходового
винта.
Большинство резьбошлифовальных станков комплектуется специаль-
ными устройствами для шлифования внутренней резьбы.
Выбор характеристики резьбошлифовального круга зависит главным
образом от шага резьбы. Однопрофильное резьбошлифование выполняют
кругами на керамических (табл. 6.8) и органических (для резьб с
шагом 0,5 мм и менее) связках. Для многопрофильного резьбошли-
114
фования и обработки деталей из быстро-
режующих сталей используют круги на
керамических связках.
Для однопрофильного резьбошлифо-
вания по предварительно нарезанному
профилю оставляют припуск, равный
0,10—0,40 мм, причем меньшие значения
припуска принимаются для меньших
шагов и диаметров шлифуемой резьбы.
При однопрофильном абразивном резьбо-
нарезании на окончательное шлифо-
вание оставляют припуск 0,1—0,2 мм.
Шлифование кругами на керамиче-
ских связках обычно производят при
скорости резания 30—35 м/с, кругами
на органических связках — 40—55 м/с.
Однопрофильным кругом резьба шлифу-
ется при радиальной подаче, равной
0,04—0,09 мм/ход. Если обработка вы-
полняется в две операции, то оконча-
тельное шлифование производится при
sp = 0,024-0,05 мм/ход. На последних
3—4-х ходах радиальная подача снижа-
ется до 0,01 мм/ход.
Резьбошлифование отличается низ-
кой скоростью движения касательной по-
дачи (вращения заготовки), особенно
при многопрофильной обработке. Так,
для однопрофильного резьбошлифования
она составляет 0,6—20 м/мин, для много-
профильного врезного шлифования —
0,025—1,50 м/мин, для шлифования с
осевым движением подачи — 0,5—
6 м/мин. При окончательном много-
профильном резьбошлифовании скорость
заготовки снижается в 3—5 раз.
В инструментальном производсте для
однопрофильного и многопрофильного
шлифования применяют круги из эльбора
на керамических связках. Особенно эф-
фективно резьбошлифование такими кру-
гами инструментов из быстрорежущих
сталей марок Р9К5, Р9Ф5, Р12, Р5МЗ.
Характеристики кругов из эльбора выби-
рают в зависимости от шага шлифуемой
резьбы (табл. 6.9).
115
Таблица 6.8. Характеристики резьбошлифовальных кругов на керамических
связках
Шаг резьбы, мм Предварительное шлифование Окончательное шлифование
0,5 63С М28СТ14-СТ2 84-9 К 63С М20СТ24-СТЗ 84-9 К Свыше 0,5 до 1 63C3 С24-СТ1 84-9 К 63С М28 СТ24-СТЗ 84-9 К * 1 » 1,5 (63С, 24А) 4С1 84-9 К (63С, 24) ЗС2 84-9 К » 1,5 » 2 24А 44-5 С1 84-9 К 24А 44-5 С1 84-9 К » 2 » 3 24А 5СМ2 84-9 К 24А 44-5 СМ2 84-9 К 3 24А 64-10 СМ1 84-9 К 24А 64-10 СМ1 84-9 К
Таблица 6.9. Характеристики резьбошли- фовальных кругов из эльбора Однопрофильное резьбо- шлифование кругами из эль-
Шаг резьбы, мм Зернистость Степень твердости бора осуществляют методом глубинного шлифования со скоростью резания 30— 50 м/с, скоростью движения касательной подачи 0,16— 0,30 м/мин, радиальной пода- чей 0,4—0,5 мм/ход при предварительной и 0,10— 0,15 мм/ход при окончатель- ной обработке.
0,5—0,75 0,8-1,0 1,0—1,5 1,5 14/10—28/20 28/20-40/28 40/28—50/40 50/40-80/63 Т1—Т2 СТЗ—Т1 СТЗ—Т1 СТЗ—Т1
Однопрофильное абразивное резьбонарезание производится для мет-
чиков с шагом до 1 мм за один-два рабочих хода, с шагом более 1 мм за
два-три хода.
Особенно эффективно использование кругов из эльбора при шлифо-
вании резьбы ходовых винтов из легированных конструкционных и
инструментальных сталей, подвергнутых термической или термохими-
ческой обработке. Высокая износостойкость круга, снижение температуры
и силы резания при обработке инструментами из эльбора способствуют
получению высокой точности и качества шлифованных поверхностей без
прижогов.
Шлифование профиля трапецеидальной резьбы ходовых винтов реко-
мендуется производить кругами из эльбора зернистостью 100/80—
125/100 на керамических связках твердостью М3—СМ2 при следующем
режиме: скорость резания 30—35 м/с, частота вращения заготовки
4—6 мин-1, радиальная подача 0,05—0,1 мм/ход для чистовой и
0,2—0,4 мм/ход для получистовой обработки. Резьбу ходовых винтов
пар качения рекомендуется шлифовать кругами из эльбора зернисто-
стью 100/80—160/125 на керамической связке, твердостью СМ1—С2
при скорости резания 30—35 м/с, частоте вращения заготовки 7—
15 мин-1, радиальной подаче 0,01—0,10 мм/ход.
Резьбошлифование всегда сопровождается обильным охлаждением
СОЖ, в качестве которых используют сульфофрезол, масло «Индустри-
альное-^», эмульсии.
116
§ 6.3. ШЛИЦЕШЛИФОВАНИЕ
При центрировании шлицевого соединения по внутреннему
диаметру отверстие во втулке шлифуют на внутришлифовальном станке,
а посадочные поверхности шлицев вала — на шлицешлифовальном стан-
ке. Этот способ применяют для подвижных соединений.
При центрировании по наружному диаметру шлицев посадочный
диаметр шлицевого вала шлифуют на круглошлифовальном станке.
Такой способ применяют для подвижных и неподвижных соединений,
передающих малый крутящий момент.
Центрирование по боковым поверхностям шлицев используют
в механизмах, работающих с реверсивными движениями и передающих
большие крутящие моменты. При этом шлифуются только боковые
поверхности шлицев вала.
Шлицешлифование является разновидностью плоского профильного
шлифования, при котором шлифовальный круг осуществляет радиальное
движение подачи, а заготовка совершает возвратно-поступательное
движение касательной подачи вдоль шлицевого вала таким образом,
чтобы в конце хода круг выходил из контакта с заготовкой у ее торцов
(рис. 6.8).
Шлицевые поверхности валов шлифуют различными способами,
в том числе методом копирования, при котором форма профиля рабочей
поверхности кругов переносится на профиль впадины.
Наиболее производительным является шлифование профильным
кругом (рис. 6.8), при котором одновременно шлифуются боковые
стороны шлицев и дно впадины одним (рис. 6.8, а) или двумя кругами
(рис. 6.8, б).
Шлицевой вал закрепляют в центрах передней и задней бабок,
которые расположены на столе шлицешлифовального станка. Для
угловой ориентации предварительно обработанной впадины шлицевого
вала относительно круга используют специальные приспособления.
В большинстве случаев черновая обработка каждой впадины
осуществляется с радиальной подачей после каждого двойного хода
Рис. 6.8. Схема одновременного шлифования боковых сторон шлицев и дна впа-
дин:
/ — шлифовальный круг; 2 — заготовка шлицевого вала
117
одновременного
шлифования бо-
ковых сторон
и дна шлицев
тремя кругами:
/ — шлифоваль-
ный круг; 2 — за-
готовка шлицево-
го вала
стола и с последующим делением
для обработки следующей впадины.
При чистовом шлифовании каждый
двойной ход стола сопровожда-
ется делением, а радиальная по-
дача производится при завершении
обработки всех впадин.
Наиболее ответственной опера-
цией является профилирование
шлифовального круга. Для этой
цели шлицешлифовальные станки
оснащены специальными профилирующими устройствами, обеспечи-
вающими высокие требования к симметричности получаемого профиля
круга. Одно устройство служит для правки периферийной части круга,
обрабатывающих боковые поверхности шлицев. Для контроля правиль-
ности установки алмазов производят пробное шлифование. По замерам
дна впадины и боковых сторон паза корректируют положение правящих
алмазов.
Важным условием обеспечения точности размеров, формы и рас-
положения отдельных элементов профиля шлицевого вала является
симметричное расположение полученного профиля круга относительно
обрабатываемой заготовки. Это достигается настройкой станка при
пробном шлифовании, осуществляемой следующим образом. Профили-
рованный круг вводят во впадину между шлицами, и производят шлифо-
вание с небольшой глубиной резания. После этого вал поворачивают
на угол 90° -—а/2 попеременно в одну и другую сторону и контролируют
положение боковых сторон шлицев. Если боковые стороны расположены
горизонтально и на одном уровне, то настройка выполнена правильно.
В противном случае производят смещение круга относительно заготовки,
вновь выполняют пробное шлифование и последующее измерение,
добиваясь симметричного расположения профиля круга относительно
оси шлицевого вала.
Таблица 6.10. Технические характеристики шлицешлифовальных станков
Параметр Модели
ЗВ451ВФ ЗБ451-П 3452В ЗП451
Частота вращения шлифо- вального круга, мин-1 2880; 4550; 6300 4430; 5760; 8860 1500—3000 2860; 4550; 6300
Мощность электродвига- теля привода круга, кВт Размеры обрабатываемых шлицев, мм: 3 3 6 3
наружный диаметр 25—125 14—125 80—400 35—100
наибольшая длина 1000 650 2000 380
Число шлицев 3—96 2—98 8—120 3—98
118
Использование способа одновременного шлифования тремя кругами
(рис. 6.9), которые закреплены на одном шпинделе, представляет воз-
можность для обработки дна впадин и боковых сторон шлицев применять
круги различных характеристик.
При раздельном шлифовании профиля шлицевого вала дно и боковые
стороны шлицев обрабатываются за два установа на двух разных
станках или после переналадки станка. Это приводит к увеличению
погрешности взаимного расположения поверхностей и снижению произво-
дительности обработки на 20—40 % по сравнению с одновременным
шлифованием.
Шлифование шлицевых поверхностей во втулках производится
с помощью специального кронштейна, закрепленного на корпусе шпин-
дельной бабки. На кронштейне закрепляют головку с приводом и шлифо-
вальным кругом небольших размеров, который профилируют по размеру
паза. Шлицевую втулку закрепляют в делительной головке или в спе-
циальном приспособлении. Шлифовальный круг вводят в отверстие
втулки.
Боковые поверхности шлицев шлифуют раздельно. Вначале обраба-
тывают все шлицы с одной стороны, а затем в той же последователь-
ности другие стороны шлицев.
Шлицешлифовальные станки (табл. 6.10) по принципу работы
наиболее близки к плоскошлифовальным станкам с горизонтальным
шпинделем и прямоугольным столом.
В станках-полуавтоматах, например модели ЗБ451, предусмотрен
автоматический цикл работы: деление, подача, измерение с помощью
автоматической скобы в процессе шлифования, переход с черновой
подачи на чистовую, выхаживание, правка круга с автоматической
компенсацией износа круга и правящего инструмента, отвод круга
от заготовки на размер снятого припуска после обработки и вывод
стола в зону загрузки и выгрузки заготовки.
В большинстве случаев шлифование шлицев производят электро-
корундовыми кругами зернистостью 16—40, твердостью СМ1—С2 на
керамических связках.
При использовании кругов на бакелитовых связках принимают
твердость СТЗ—Т1. При раздельном шлифовании применяют более
твердые круги, чем при одновременном шлифовании боковых сторон
зубьев и дна впадины.
Обработку выполняют в основном без охлаждения при скорости
шлифования 25—45 м/с, скорости движения касательной подачи
6—16 м/мин и радиальной подаче при черновой обработке 0,03—
0,08 мм/дв. ход, при получистовой — 0,008—0,020 мм/дв. ход, при
чистовой — 0,002—0,006 мм/дв. ход.
В зависимости от диаметра шлицевого вала на шлифование оставляют
припуск равный 0,15—0,5 мм.
Для повышения точности обработки при шлицешлифовании реко-
мендуется применять круги из эльбора на керамической связке твердостью
СМ1—С1, зернистостью 125/100.
119
§ 6.4. ШЛИФОВАНИЕ
НА ОПТИКОПРОФИЛЕШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ
В промышленности широко применяют профильное шлифо-
вание таких изделий, как профильные калибры, предназначенные для
комплексной проверки нескольких размеров деталей, разметочные и
установочные шаблоны сложной формы, различные копиры, затыловоч-
ные и призматические резцы, инструменты для прошивки и специальные
долбяки, штампы, пресс-формы, кольца шарикоподшипников.
Профильное шлифование может производиться: 1) на плоско-
шлифовальных, универсально-заточных и круглошлифовальных станках;
2) специальных профилешлифовальных станках: с пантографом и микро-
скопом, оптических с экраном модели 395 М, оптических с двумя коорди-
натными системами модели ЗР196.
В первом случае сложная конфигурация деталей обеспечивается
в результате шлифования кругами сложного профиля. Профиль круга
формируется правкой правящими роликами или специальными устрой-
ствами.
Пуансон (рис. 6.19, а) шлифуют профилированным шлифовальным
кругом 4. Заготовку пуансона 3 ставят на магнитную плиту /, поджи-
мают с торцов планками 2 и 5 и шлифуют с одной стороны (рис. 6.10, б).
Затем пуансон, переворачивая, шлифуют с остальных трех сторон
(рис. 6.10, в-д).
Шлифование на профилешлифовальных станках с пантографом
и микроскопом и станках с экраном используют при обработке небольших
заготовок, профиль которых представляет собой комбинацию криволи-
нейных и касательных к ним прямолинейных участков. Подобные профили
во многих случаях невозможно шлифовать профилированным кругом.
Профилешлифовальные станки с пантографом и микроскопом
предназначены для шлифования заготовок, имеющих открытый,
доступный для обработки профиль (рис. 6.11). Увеличение панто-
графа 50 1, микроскоп имеет 25-кратное увеличение. Когда острием
обводной иглы 1 пантографа 3 обводят изображенный на чертеже
с 50-кратным увеличением профиль 2 заготовки, точка 4 пересечения
Рис. 6.10. Схема шлифования слож-
ного пуансона профилированным кру-
гом: а — пуансон; б—д — стадии шли-
фования
Рис. 6.11. Схема шлифования на
профилешлифовальном станке с
пантографом и микроскопом
120
нитей микроскопа описывает такой же, но уменьшенный в масштабе
1 50 профиль, являющийся действительным профилем детали 5.
С помощью двух рукояток шлифовщик перемещает шлифовальную
головку с кругом 6 в поперечном и продольном направлениях, следуя
за точкой пересечения нитей микроскопа и шлифуя профиль детали.
Оптический профильно-шлифовальный станок модели 395М1 предназ-
начен для шлифования заготовок сложных профилей шаблонов,
пуансонов, разъемных и неразъемных матриц, режущего инструмента
и других изделий, профиль которых ограничен прямыми линиями,
дугами окружностей и кривыми разнообразной формы.
Основные технические характеристики станка модели 395М1 при-
ведены ниже:
Максимальные размеры заготовки, мм 150X60
Размеры непосредственно шлифуемой плоскости, мм:
при увеличении 50х 10X10
» » 25 20X20
Максимальные размеры заготовки, обрабатываемой в приспособле-
нии для круглого шлифования (диаметрXдлина), мм 130X45
Угол поворота суппорта, ° ±45
Наибольшее перемещение суппорта, мм 160
Скорость перемещения суппорта, мм/мин 0,2—20
Угол поворота шлифовальной бабки вокруг горизонтальной оси, ° ±15
Угол поворота салазок шлифовального шпинделя вокруг горизон-
тальной оси, ° .4-5; —30
Вертикальное перемещение шлифовального шпинделя, мм 6—80
Число двойных ходов в минуту каретки шлифовального шпинделя 40; 80
Максимальный диаметр шлифовального круга, мм 150
Частота вращения шлифовального круга, мин-1 3600;
4500
Наибольшее перемещение стола изделия, мм:
вертикальное 100
продольное 150
поперечное 60
Рабочие размеры экрана, мм .500X500
Главной особенностью профилешлифовального станка модели
395М1 является экран, на который в увеличенном виде (например,
в масштабе 50 1) с помощью специального оптического устройства
проецируются обрабатываемая заготовка и шлифовальный круг.
Оптическое устройство служит для контроля профиля и размеров
обрабатываемой заготовки непосредственно в процессе шлифования.
При обработке на станке с экраном шлифования перемещением
режущей кромки шлифовального круга добиваются точного совпадения
увеличенного контура заготовки с контуром увеличенного чертежа.
Чертеж выполняют на прозрачной кальке тушью в масштабе 50 1
и закрепляют между двумя экранными стеклами проектора. Экран
с калькой, таким образом, служит своеобразным копиром, по которому
шлифуют установленную на станке заготовку.
При шлифовании профильных заготовок на профилешлифовальных
станках с двумя координатными системами устройство этих систем
позволяет в процессе обработки перемещать заготовку в любом
направлении на горизонтальной плоскости и поворачивать вокруг
121
вертикальной оси на требуемый угол. Это, в свою очередь, позволяет
шлифовать профиль любой сложности. Станок снабжен оптическим
устройством, которое служит для настройки и контроля профиля в
процессе обработки.
§ 6.5. ШЛИФОВАНИЕ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ
КОЛЕЦ. ПОДШИПНИКОВ
Шлифование дорожек качения — один из видов профильного
шлифования. Дорожки качения различают трех типов: сферические, ци-
линдрические и конические. Цилиндрические и конические дорожки каче-
ния могут быть закрытыми (ограниченными бортиками) и открытыми.
Дорожки качения шлифуют на специальных станках-автоматах.
Дорожки качения внутренних колец подшипников обрабатывают на
круглошлифовальных станках (рис. 6.12, а), дорожки качения наружных
колец — на внутришлифовальных станках (рис. 6.12,6).
Шлифование дорожки качения может быть совмещено с обработкой
прилегающих к ней поверхностей. На рис. 6.13,6 показано совмещен-
ное шлифование торцов бортов и дорожки качения кольца роликопод-
шипника, на рис. 6.13, а — одновременное шлифование фасок, наружного
диаметра и желоба кольца шарикоподшипника. При шлифовании
дорожек качения используют бесцентровый способ базирования колец
(см. рис. 1.2, 6).
Шлифование дорожек качения осуществляется методом врезания.
При этом шлифовальный круг работает в режиме затупления. Для восста-
новления точной формы и режущих свойств круга предусматривают
его принудительную правку. В зависимости от условий шлифования
правку круга производят: в середине каждого рабочего цикла перед
чистовой подачей; в начале каждого цикла или один раз через несколько
колец.
Правку круга для обработки желобов колец шарикоподшипников
подшипников:
/ — кольцо; 2 — шлифоваль-
ный круг; 3 — оправка
вания деталей под-
шипников качения
122
осуществляют с помощью специальных устройств, обеспечивающих
перемещение правящего алмаза по дуге, или правящих профильных
алмазных роликов.
Подвод правящего устройства к шлифовальному кругу производится
автоматически с помощью механизма компенсации. Это перемещение
составляет
/п = /пр “I" /к,
где /пр — глубина правки; 1К — компенсация износа круга (компенсация
должна быть несколько большей износа круга).
Автоматический цикл шлифования дорожки качения состоит из
нескольких этапов; время цикла включает в себя сумму основного
и вспомогательного времени. Таким образом, операционное время
цикла может быть представлено в следующем виде:
Тц=Тп + То + Т чер + Гч+Гвых + Тпр/Мф+ Л,
где Тп — вспомогательное время быстрого подвода круга к заготовке;
То — вспомогательное время быстрого отвода круга в исходное положение
после окончания операции; Тчер — время шлифования при черновой
подаче; Тч — время шлифования при чистовой подаче; ТВЫх — время
выхаживания; Тпр — вспомогательное время на правку шлифовального
круга; Nnp — число заготовок, обработанных кругом между правками
(стойкостная наработка); Т3 — вспомогательное время замены обрабаты-
ваемой заготовки.
Вспомогательное время Тп и То (с) вычисляют следующим образом:
т _ 60/"
П Vn *
где 1п — путь, пройденный кругом до касания с заготовкой, мм; ип —
скорость подвода круга, мм/мин;
_ 60(/п + /чер + /ч)
/ о — ,
Vo
где /чер и /ч — путь, пройденный кругом на черновой и чистовой подачах,
мм; v0 — скорость отвода круга, мм/мин.
Время чернового и чистового шлифования определяется из следую-
щих формул:
т ___ 60/Чер _60/ч
/чеР—— ; 1ч=~7, ’
VSp4ep Vsp4
где чер, и$рч — соответственно скорость движения черновой и чисто-
вой радиальной подачи, мм/мин.
Время правки шлифовального круга состоит из времени Тп пр, затра-
ченного на подвод алмаза к кругу, и времени, Го.пр, затраченного непо-
средственно на правку:
Гпр= 7'п.пр~|“ То. пр.
123
Составляющие времени, затраченного на правку, определяются по
следующим формулам:
__ 60/п.пр 60/пр&пр
1 п ПР — / о. пр = — ,
ип. пр У«ОСПР
где ип,Пр — скорость подвода алмаза, мм/мин; /пр — путь, пройденный
алмазом при правке, мм; /гпр — число проходов при правке; и5осПр —
скорость движения осевой подачи алмаза при правке, мм/мин.
Путь шлифования определяется размером и формой припуска.
Чтобы исключить врезание шлифовального круга при быстром под-
воде к дорожке качения, путь при шлифовании должен быть не меньше
максимального припуска на сторону /7мах. Особенно это важно при
шлифовании дорожек качения (желобов) шарикоподшипников.
Шариковая дорожка качения имеет свои особенности по форме
припуска. Форма припуска определяется: разностью радиусов RT и
Rm желоба, полученных в результате точения и шлифования; смещением
с оси профиля желоба после точения относительно оси профиля желоба
после шлифования; припуском, измеренным по осевой линии профиля
Па (рис. 6.14).
Наибольшее распространение имеет клиновидная форма припуска
(рис. 6.14), при которой его размер в одной из крайних точек желоба
в 1,5—2 раза больше, чем в середине. Наибольшее значение припуска
клиновидной формы может быть определено по формуле:
П мах == /Л + 0,5(/?ш + /?т)+с.
Шлифование дорожек качения осуществляют кругами из электро-
корунда и эльбора на керамических связках. Электрокорундовыми
кругами шлифуют кольца подшипников, изготовленные из стали
марки ШХ15, эльборными кругами — кольца подшипников из специаль-
ной жаропрочной стали марки ЭИ 347 и кольца подшипников из стали
марки ШХ15 малых размеров (диаметром дорожки качения до 15 мм).
Используют круги из электрокорундов: белого марок 24А, 25А и хромоти-
танистого марок 91 А, 92А; из эльбора марки ЛО. В ряде случаев
Рис. 6.14. Форма припуска
при шлифовании желобов
колец шарикоподшипников
Таблица 6.11. Условия бесприжо-
гового шлифования дорожек качения
колец подшипников
Скорость шлифования, м/с Скорость движения ра- диальной подачи V. мм/мин
черновой чистовой
30 1,5 0,08
40 2,1 0,22
50 3,0 0,37
60 4,1 0,55
80 6,0 0,90
124
Рис. 6.15. Зависимость интен-
сивности изнашивания шли-
фовального круга Qa от
его скорости и (припуск на
сторону — 0,5 мм, скорость
движения радиальной пода-
чи — 1,5 мм/мин)
электрокорундовые круги пропитывают серой для уменьшения скорости
изнашивания и исключения прижогов. Для шлифования дорожек каче-
ния используют электрокорундовые круги твердостью М3—СМ2 и
эльборные круги твердостью С2—СТ1.
Требуемый параметр шероховатости дорожек качения /?а = 0,634-
4-0,32 мкм, поэтому применяют круги следующих зернистостей:
электрокорундовые — 25—12, эльборные — 100/80—63/50.
Шлифование дорожек качения эльборными кругами производят
со скоростью 34—45 м/с и скоростью движения поперечной подачи
0,3—0,5 мм/мин. Припуск на диаметр не превышает 0,3 мм. Обработку
дорожек качения электрокорундовыми шлифовальными кругами осу-
ществляют со скоростью 50—80 м/с. При высокоскоростном шлифовании
возможно повышение скорости движения радиальной подачи (что
сокращает время обработки) с сохранением условий бесприжогового
шлифования. В табл. 6.11 приведены условия бесприжогового шлифо-
вания кругом ПП100X25X32 24А 25 СМ1 8 К5 на внутришлифовальном
автомате модели ЛЗ-193А.
Как видно из табл. 6.11, увеличение скорости шлифования от
30 до 80 м/с позволяет повысить скорость движения черновой подачи
в 4 раза, чистовой — примерно в 11 раз. Применение высокоскоростного
шлифования наряду с повышением производительности снижает скорость
изнашивания абразивного инструмента. Как видно из рис. 6.15,
увеличение скорости шлифовального круга от 30 до 60 м/с приводит
к уменьшению скорости изнашивания круга примерно в 2,5 раза.
Шлифование дорожек качения наружных и внутренних колец под-
шипников производят на специальных станках-автоматах моделей
ЛЗ-190, ЛЗ-191 и др. Эти станки обеспечивают скорость круга 50—60 м/с.
Скорость движения поперечной подачи на внутришлифовальных авто-
матах составляет не более 6 мм/мин, на круглошлифовальных —
не более 10 мм/мин. На указанных станках обеспечивается произво-
дительность 180—300 колец в час.
На подшипниковых заводах широко применяют станки-автоматы
типов SJW и SWAYL производства ГДР. Эти станки обеспечивают
шлифование со скоростью 60—80 м/с.
125
Глава 7
ЗАТОЧКА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
§ 7.1. СХЕМЫ ЗАТОЧКИ И ЗАТОЧНЫЕ СТАНКИ
Заточка — абразивная обработка, выполняемая для
получения требуемых геометрической формы и размеров, высоты
шероховатости и качества поверхностного слоя (отсутствие
прижогов) передних и задних поверхностей металлорежущего
инструмента (резцов, фрез, сверл и т. д.).
Форма режущих кромок инструмента образуется за счет пере-
мещения затачиваемой поверхности инструмента (движение
подач) относительно вращающегося шлифовального круга,
имеющего различную форму, которая обеспечивается правкой.
При заточке используют круги прямого профиля, а также
инструменты чашечной или тарельчатой формы.
Режущий инструмент затачивают на универсальных и специали-
зированных станках. К универсальным станкам относятся точильно-
шлифовальные и универсально-заточные станки. На точильно-шлифо-
вальных станках затачивают резцы или сверла, на универсально-заточ-
ных — одно- и многолезвийные инструменты (зенкеры, развертки,
фрезы и т. д.). К специализированным станкам относят станки для
заточки инструментов одного вида: червячных фрез, сверл и т. д. Специа-
лизированные станки обеспечивают более высокую производительность и
Таблица 7.1. Технические характеристики универсально-заточных станков
Параметр Модель станка
ЗД641Е ЗЕ642 ЗД642Е ВЗ-215Ф4
Наибольшие размеры де- 160X400 250X630 250X500 250X800 тали (диаметрXдлина), мм Высота центров, мм 80 125 125 125 Размеры стола, мм 400X63 900X140 800X140 800X140 Угол поворота стола, ° ±50 ±45 ±45 ±45 Угол поворота шлифо- ±180 ±180 ±180 ±180 вальной бабки, ° Диаметр шлифовального До 150 До 200 До 200 До 200 круга, мм Частота вращения круга, 2800—8000 2240—6300 2000—7000 2000—7000 мин-1 (6 ступеней) (4 ступени) (4 ступени) (бесступен- чато) Мощность привода шли- 0,95 1,5 2,2 3,44 фовального круга, кВт
126
Рис. 7.1, Схемы заточки передней
поверхности резца (а) и прорезки
стружколомающей канавки на пе-
редней поверхности резца (б) (в —
ширина круга; /13 — ширина (высо-
та) затачиваемой поверхности; <р —
угол разворота шлифовальной го-
ловки; R — радиус канавки)
передней
Рис. 7.3. Схемы заточки
задней поверхности много-
лезвийного инструмента
с прямыми зубьями (а),
с винтовыми зубьями (б)
и радиусного инструмен-
та (в) (h — смещение кру-
га; Од и 8в — углы разво-
рота шлифовальной голов-
Рис. 7.2. Схемы заточки
поверхности многолезвийного ин-
струмента с винтовыми зубьями (а)
и с прямыми зубьями кругом из
эльбора (б) ($д — движение деле-
ния; Л —угол подъема винтовой ли-
нии сружечной канавки; 6 — угол
разворота шлифовальной головки;
6 — угол профиля круга)
ки)
127
лучшее качество заточенной поверхности, однако они значительно
дороже и требуют более сложной настройки.
В зависимости от размеров шлифовальных кругов заточные
станки разделяют на три группы: малые станки, оснащаемые кругами
диаметром 100—175 мм; средние станки, диаметр круга у которых не
превышает 300 мм; крупные обдирочно-зачистные с диаметром круга
до 400 мм.
Технические характеристики основных моделей универсально-заточ-
ных станков приведены в табл. 7.1.
Заточку инструмента производят по следующим схемам.
Передние и задние грани резцов (рис. 7.1, а), задние поверхности
многолезвийных инструментов (рис. 7.1, б) затачивают торцовой
поверхностью чашечных кругов или периферией круга прямого профиля.
При заточке торцов обеспечиваются большая производительность
и меньшая высота шероховатости, чем при заточке периферией шли-
фовального круга.
Передние поверхности многолезвийного инструмента (фрез, разверток,
метчиков и т. д.) затачивают кругами тарельчатой формы (рис. 7.2).
Задние поверхности затачивают кругами формы ПП (рис. 7.3, а) и
чашечной формы (рис. 7.3, б). Прорезку стружколомающих канавок
на инструментах из быстрорежущих сталей и заточку радиусных
фрез (рис. 7.3, в) по задним поверхностям производят шлифовальными
кругами из эльбора формы 1F1X или 1Е1.
§ 7.2. ТЕХНОЛОГИЯ ЗАТОЧКИ ОДНОЛЕЗВИЙНОГО
И МНОГОЛЕЗВИЙНОГО ИНСТРУМЕНТА
Различают следующие операции заточки: черновая, чисто-
вая и доводка. При черновой доводке снимают основную часть при-
пуска — 0,3—0,4 мм. Ее выполняют при максимальных режимах беспри-
жогового шлифования. При чистовой доводке (припуск до 0,1 мм)
достигают необходимую геометрическую точность, требуемые вы-
соту шероховатости и остроту режущих кромок затачиваемого ин-
струмента.
Доводку применяют как финишную обработку в тех случаях,
когда к шероховатости рабочих поверхностей инструмента предъявля-
ются особо высокие требования (Ra = 0,164-0,08 мкм).
В условиях единичного и мелкосерийного производства заточку
однолезвийного инструмента, в основном резцов различных типов,
производят вручную на точильно-шлифовальных станках. Резец уста-
навливают на подручник, задние поверхности обрабатывают пери-
ферией круга плоского прямого профиля, передние поверхности —
его торцом. На универсально-заточных станках проходные резцы
из быстрорежущей стали затачивают торцом шлифовального круга,
сначала предварительно переднюю и заднюю поверхности абразивным
кругом, затем окончательно эльборным кругом (табл. 7.2). Заточку
можно производить в приспособлении (например, в поворотных тис-
128
Таблица 7.2. Режимы заточки на универсально-заточном станке
Параметр Черновая заточка Чистовая заточка
Скорость круга, м/с 20—25 20—25 Скорость движения касательной пода- 1,5—2,5 0,5—1,5 чи, м/мин Глубина резания, мм 0,05—0,15 0,01—0,05 Примечание. Для доводки эльборным кругом выбирают минимальные значе- ния параметров резания, приведенных в таблице.
ках), обеспечивающем возможность обработки всех рабочих поверх-
ностей резца.
Для заточки однолезвийного инструмента (резцов) из быстро-
режущих сталей применяют шлифовальные круги различных характе-
ристик:
для черновой заточки — 25А (91 А) 25—40 СМ1—СМ2 К;
для чистовой заточки: с охлаждением — ЛО 125/100—100/80
100 СМ2 К27; без охлаждения — ЛО 125/100—100/80 100 ПК;
для доводки — 63С 6—10 СТ1—СТ2 Б.
В качестве СОЖ при заточке используют 5 %-й водный раствор
эмульсола или 3 %-й водный раствор NaNOs.
В массовом производстве заточку резцов производят на специали-
зированных станках: задние поверхности — на станках моделей
ЗЕ624 и ЗД625, передние поверхности — на станках моделей 3626,
3626Л и др.; при этом черновую заточку выполняют электрокорун-
довым кругом, а чистовую — эльборным.
К многолезвийному инструменту относятся спиральные сверла,
зенкеры, развертки, фрезы, зуборезный и резьбонарезной инструмент,
протяжки. Их затачивают на универсально-заточных станках моделей
ЗД642Е, ЗМ642, ЗВ642 или специальных станках (для каждого типа
затачиваемого инструмента).
Металлорежущие инструменты из быстрорежущих сталей затачива-
ют кругами из электрокорунда (марок 24А, 25А, 91А и 92А) или
эльбора. При заточке многолезвийного инструмента используют круги
из электрокорунда твердостью МЗ-СМ2, зернистостью 12—40, на
керамических связках марок К5 и К1.
Для доводки многолезвийного инструмента применяют мелко-
зернистые круги зернистостью 6—10 из карбида марки 63С или моно-
корунда марки 44А на органических связках твердостью СТ1—СТ2.
Круги из электрокорунда наиболее широко используют при заточке
в единичном и мелкосерийном производстве, так как для заточки на
одном станке различных инструментов требуется правка шлифовального
круга в целях придания ему необходимой формы, что для кругов
из эльбора экономически неэффективно.
Правку шлифовальных кругов из абразивных материалов произ-
водят алмазно-металлическими карандашами, выпускаемыми по
5 Под ред. 3. И. Кремн:
129
ГОСТ 607—80*Е. Целью правки является восстановление режущих
свойств круга, затупившегося в процессе работы, придание режущим
поверхностям круга определенной формы, что особенно важно для
заточки передней поверхности многолезвийного инструмента, так как
форма профиля круга должна соответствовать форме впадины зубьев
затачиваемого инструмента. Правку на универсально-заточных
станках производят вручную, на специальных — с помощью специаль-
ного правящего устройства.
Заточку многолезвийного инструмента шлифовальными кругами
на универсальных станках выполняют, как правило, без охлаждения,
на специальных и специализированных станках — с применением СОЖ,
в основном эмульсий.
Круги из эльбора при заточке широко применяют в крупносерийном
и массовом производстве на инструментальных заводах. Используют
круги чашечной (12А2, ЗА2) и тарельчатой (12R4, R4), а также
специальных форм зернистостью 125/100—80/63 на органических и
керамических связках. Чашечные круги применяют при заточке по
задним поверхностям многолезвийного инструмента, а тарельчатые и
круги специальной формы — при заточке по передним поверхностям.
Заточка многолезвийного инструмента из быстрорежущих сталей
эльборным кругом наиболее прогрессивна.
Преимущества применения кругов из эльбора при заточке:
независимо от марки быстрорежущей стали режущие свойства
таких кругов не изменяются;
в поверхностном слое металлорежущих инструментов не происходит
структурных изменений, что обеспечивает высокое качество инструмента,
его стойкость по сравнению с абразивной заточкой повышается
в 1,3—2 раза;
круги из эльбора не требуют правки для восстановления режущих
свойств при шлифовании любых быстрорежущих сталей, что повышает
производительность;
высокие режущие свойства эльбора позволяют применять для
снятия больших припусков круги малой зернистости (125/100—80/63),
что обеспечивает получение параметра шероховатости и шлифованной
поверхности Ra = 0,634-0,16 мкм;
высокая износостойкость кругов из эльбора повышает стабиль-
ность геометрических размеров металлорежущего инструмента и остроту
его режущих лезвий.
Форму и размер кругов из эльбора для заточки металлорежущего
инструмента выбирают в зависимости от вида обрабатываемой по-
верхности (рис. 7.4). К открытым поверхностям относятся рабочие
поверхности инструмента, при заточке которых обеспечивается сво-
бодный выход шлифовального круга как в направлении движения про-
дольной подачи, так и в перпендикулярном к нему направлении
(например, задние поверхности многолезвийного инструмента с
прямыми стружечными канавками). Полуоткрытыми поверхностями
инструмента* являются такие, при заточке которых ограничен выход
130
Рис. 7.4. Типы кругов из эльбора для заточки различных видов поверхностей ме-
таллорежущего инструмента
шлифовального круга в одном из направлений (например, передние
поверхности инструмента с прямыми стружечными канавками).
К закрытым поверхностям следует отнести рабочие поверхности ин-
струмента, при заточке которых ограничен выход круга как в на-
правлении движения подачи, так и в перпендикулярном к нему направ-
лении (например, передние поверхности многолезвийного инструмента
с винтовыми стружечными канавками).
При заточке кругами из эльбора чашечной и тарельчатой форм
передних поверхностей, когда выход круга ограничен в направлении,
перпендикулярном к движению касательной подачи, важно правильно
выбрать ширину b рабочего кольца круга. Для качественной заточки
передних поверхностей инструмента необходимо, чтобы ширина b была
меньше высоты h3 затачиваемой поверхности (см. рис. 7.1, а). Если это
условие не соблюдается, то в процессе заточки работает только часть
рабочего слоя круга, что приводит к образованию уступа на его
поверхности. Для предотвращения этого необходима периодическая
правка круга, что повышает трудоемкость заточки и приводит к
непроизводительному расходу эльбора. В случае, b<h3, происходит
равномерное изнашивание круга по всей поверхности и режущие
лезвия затачиваются.
При заточке используют круги из эльбора различных марок:
ЛО (обычный), Л КВ (высокопрочный), ЛОС (эльбор со стеклопокры-
5=
131
тием), ЛОМ. (эльбор с металлопокрытием). Из эльбора марок ЛО,
ЛОС, ЛОМ изготавливают круги на органических связках для заточки
с охлаждением и без охлаждения. Стекло- и металлопокрытие зерен
эльбора применяют для повышения прочности сцепления зерен с орга-
нической связкой. Из эльбора марок ЛО и ЛКВ изготавливают круги
на керамических связках, используемые в основном для заточки с охлаж-
дением. Круги из эльбора марки ЛКВ значительно более износостойкие,
при их использовании достигается большая точность затачиваемого
инструмента.
На инструментальных заводах заточку кругами из эльбора вы-
полняют обычно с применением СОЖ на водной или масляной основе.
Наиболее употребительные составы: на водной основе — 1 % триэта-
ноламина, 0,1 % уротропина, 0,3 % нитрита натрия, 98,9 % воды; на
масляной основе — эмульсолы или чистые масла с добавками поверх-
ностно-активных веществ. Чаще всего СОЖ в зону резания подают
свободноп'адающей струей (поливом) через щелевое сопло. При заточке
расход СОЖ составляет, как правило, 6—20 л/мин, в некоторых
случаях при съеме очень больших припусков он достигает 100—120 л/мин.
Большой расход СОЖ характерен для глубинной заточки, когда весь
припуск снимается за 1—2 прохода при глубине шлифования 0,3—
0,7 мм и скорости движения продольной подачи 0,3—0,8 м/мин.
Применяют многопроходную заточку, при которой припуск снимается за
большое число проходов при малой глубине 0,005—0,05 мм и повы-
шенной скорости продольной подачи 1—6 м/мин. Глубинная заточка
по сравнению с многопроходной обеспечивает более высокие произво-
дительность, точность и качество заточенного инструмента, однако
реализовать этот процесс можно только на специальных станках.
При глубинной заточке используют круги со 150 %-й концентра-
цией эльбора в эльбороносном слое, во всех остальных случаях —
круги со 100 %-й концентрацией эльбора.
Выбор типоразмера и характеристики круга из эльбора для
заточки многолезвийного инструмента производят на основе анализа
следующих данных:
параметров затачиваемого инструмента (рис. 7.5): угла подъема
винтовой линии стружечной канавки X; радиуса закругления зубь-
ев г3; высоты затачиваемой поверхности зуба /г3; угла между спинкой
зуба и передней поверхностью соседнего зуба 03; угла, определяющего
положение затачиваемой поверхности ф3 (для передней ф3< 180°, для
задней ф3 > 180°);
параметров, характеризующих размеры и характеристику круга:
диаметра круга DK; ширины (высоты) круга Вк; ширины режущей
кромки Ь; угла конической образующей круга р; марки связки (С);
степени твердости (Т); концентрации эльбора (К), марки эльбора (Э);
наличия на станке устройства для правки и системы подачи СОЖ;
уравнения, определяющего связь между параметром шероховатости
заточенной поверхности Ra и зернистостью круга из эльбора (z =
= ARS, где А и а—const).
132
Выбор типа шлифовального
круга зависит от вида затачивае-
мой поверхности, определяемого
углом ф3. Для заточки по задней
поверхности (ф3<180°) фрез, не
имеющих радиуса закругления
зубьев, т. е. г3 = 0, выбирают круги
на органической связке формы
11А2 или ЗА2 (сборный). Ширину
рабочего слоя b круга выбирают
максимальной, так как при этом
уменьшаются параметры шероховатости Ra заточенной поверхности
и скорость изнашивания круга. Однако необходимо учитывать, что при
большой ширине круга на обрабатываемой поверхности могут появляться
прижоги, поэтому для заточки обычно принимают 6^5 мм. Диаметр
круга DK выбирают максимальным, поскольку с его увеличением умень-
шается скорость изнашивания круга и повышается точность затачивае-
мого инструмента.
При заточке радиусных фрез (гз> 0) используют круги формы
1F1X. Ширину круга выбирают минимальной, а диаметр максимальным.
При заточке передней поверхности (Х>180°) выбор формы
и размеров круга связан, в первую очередь, с углом подъема винтовой
линии стружечных канавок X и наличием на станке устройства для
правки круга. Если правка невозможна при X ^5° (прямые стружечные
канавки и стружечные канавки с малым углом подъема винтовой
линии), то для широкой канавки (03 = 45°) используют круги типа
12А2—20° на керамической связке, для узкой — 12R4. Ширина
режущей кромки кругов (2/3) h3. При малой высоте зубьев инстру-
мента (/г3 ^2 мм) применяют узкокромочные сборные круги формы R4.
Во избежание подрезания зубьев диаметр круга выбирают минимальным,
соответствующим принятой ширине круга. В тех случаях, когда
станок имеет правящее устройство для заточки инструментов при
X ^5°, применяют круги типа 1VI, если 03> 70°, и круги типа 4V9, если
03 <70° При этом ширину режущей кромки круга b = h3 sin 0 для
кругов типа 1V1 и b = h3 cos 0 для кругов типа 4V9 выбирают равной
или на 1—2 мм больше высоты затачиваемого зуба, а диаметр круга —
максимальным.
Выбор вида и марки связки круга связан с наличием на станке
правящего устройства и системы подачи СОЖ- Если использование
СОЖ невозможно, то для заточки используют круги на органической
связке 100 %-й концентрации. Если станок оснащен системой подачи
СОЖ, то при наличии правящего устройства применяют круги на
керамической связке из эльбора марки ЛКВ. При использовании кру-
гов с шириной эльбороносного слоя 6^3 мм рекомендуется применять
круги из эльбора марки ЛОМ на органической связке как более
стойкие.
Круги на керамической связке, используемые при заточке передних
133
поверхностей инструмента с винтовыми стружечными канавками,
должны иметь 150 %-ю концентрацию и твердость С или СТ при
ширине режущей кромки b <5 мм либо 100 %-ю концентрацию и
твердость СМ при b > 5 мм.
Зернистость круга из эльбора определяется исходя из требований
к шероховатости заточенной поверхности. Обычно при заточке задних
поверхностей применяют круги зернистостью 125/100—100/80, при заточке
передних поверхностей—100/80—80/63; при работе кругами 12R4,
12А2—20° следует выбирать зернистость на один номер больше, чем
при использовании кругов 4V9 и 1V1.
Для эксплуатации заточных станков с ЧПУ шлифовальные круги
и заготовки металлорежущего инструмента, поступающие на заточку
должны удовлетворять следующим требованиям:
для обеспечения требуемой точности взаимного расположения
затачиваемых поверхностей инструмента шлифовальные круги должны
быть износостойкими;
шлифовальные круги должны обладать стабильностью скорости
изнашивания режущей способности круга;
большая стоимость эксплуатации станка с ЧПУ требует макси-
мального сокращения машинного и вспомогательного времени, для
чего необходимо уменьшить число переналадок станка, а также
количество типов и характеристик шлифовального инструмента из
эльбора;
необходимо выдерживать жесткие требования к заготовкам ин-
струмента, поступающим на заточку, по размеру и распределению
припуска.
Правку кругов из эльбора следует производить только в тех случаях,
когда нарушается точность формы профиля круга, так как правка
приводит к повышенному расходу дорогостоящего эльбора. Круги из
эльбора формы 12А2 на керамической связке правят один раз после
установки круга на станок для устранения торцового биения. Круги
из эльбора на керамической связке типа 4V9 и 1V1 правят алмазно-
металлическими карандашами типа 04 (ГОСТ 607—80*Е) или алмазом
в оправе типа II—IV (ГОСТ 22908—78*Е). Круги на органической
связке практически не требуют правки.
§ 7.3. АЛМАЗНАЯ ЗАТОЧКА ТВЕРДОСПЛАВНОГО
ИНСТРУМЕНТА
Наибольшее количество выпускаемого промышленностью
алмазно-абразивного инструмента используют для алмазной заточки
твердосплавного режущего инструмента. Применение алмазных шлифо-
вальных кругов при заточке твердосплавного инструмента повышает
качество обработанных поверхностей (исключает образование микротре-
щин, сколов, обеспечивает малые значения параметров шероховатости
поверхности), что в два раза увеличивает его стойкость.
Промышленность выпускает значительное количество алмазных
134
Таблица 7.3. Область применения алмазных кругов для обработки режущего инструмента (СТ СЭВ 65—77)
Тип круга Вид связки Область применения кругов Тип станка
1А1 Металлические, органи- ческие, керамические Шлифование и доводка цилиндриче- ских наружных и внутренних поверхно- стей, плоское шлифование, обработка па- зов, заточка инструмента, бесцентровое шлифование, прорезка стружколомных канавок на резцах Плоскошлифовальные, круглошли- фовальные, заточные, бесцентрошли- фовальные, внутришлифовальные
А8 Шлифование и доводка отверстий Внутришлифовальные
I4VI Обработка цилиндрических и плоских поверхностей, прорезка пазов, шлифова- ние торцов пазов, канавок Круглошлифовальные, плоскошли- фовальные
6А2 Металлические, органи- ческие Заточка и доводка режущего и мери- тельного инструментов, плоское шлифо- вание Заточные, плоскошлифовальные с вертикальным шпинделем
9АЗ Заточка и доводка режущего и мери- тельного инструментов, шлифование тор- цов Заточные
12А2—45° Металлические, органи- ческие, керамические Заточка и доводка инструмента, шли- фование торцов, доводочное шлифование деталей типа тел вращения с упругим поджимом Заточные, токарные с использова- нием специального приспособления
Продолжение табл. 7.3
Тип круга Вид связки Область применения кругов Тип станка
11V9—65° Заточка и доводка передних и задних поверхностей многолезвийного режущего инструмента. Глубинное шлифование плоскостей
12V5—45° Металлические, ческие органи- Заточка и доводка задних поверхно- стей многолезвийного режущего инстру- мента с винтовыми зубьями, глубинное шлифование
12А2—20° Заточка и доводка передних поверх- Заточные
12V4—25° Органические ностей многолезвийного режущего ин- струмента
12V5—20° Заточка и доводка передних поверх- ностей многолезвийного режущего ин- струмента с винтовыми зубьями
12V9—18° Металлические, - ческие органи- Заточка и доводка передних поверх- ностей зубьев червячных и шлицевых фрез
14Е1Х Профильное шлифование, шлифова- ние резьбы, вышлифовка стружколомных канавок Профилешлифовальные, резьбошли- фовальные, заточные
1 FIX Профильное шлифование, вышлифов- ка стружколомных канавок Профилешлифовальные, заточные
Металлические, органи- ческие, гальванические Внутреннее шлифование отверстий, доводка центровых отверстий Внутришлифовальные
кругов разных форм и размеров, предназначенных для различных
операций заточки и шлифования твердосплавного инструмента
(табл. 7.3).
Во многих случаях тип и размеры обрабатываемой поверхности
определяют размеры алмазного круга и алмазоносного слоя.
При заточке твердосплавных многолезвийных инструментов (раз-
верток, зенкеров, сверл и др.) алмазными кругами с торцовой режущей
поверхностью (типа 12А2, 12R4, 12V5, 12V9 и другими) ширина
алмазоносного слоя должна быть меньше ширины затачиваемой
поверхности.
При заточке режущих лезвий твердосплавных резцов с постоянным
механическим или ручным прижимом ширина b алмазоносного слоя
кругов типа 12А2, 6А2, 9АЗ должна быть такова, чтобы облегчить
Т а б л и ц а 7.4. Марки, концентрация и зернистость алмазного порошка, вид
и марка алмазного круга для обработки режущего инструмента
Область применения Вид и марка связки круга Марка, концентрация и зернистость алмазного порошка
Получистовое и чистовое шлифо-
вание, заточка твердосплавных ин-
струмента и деталей, шлифование
твердого сплава со сталью (с ох-
лаждением), профильное шлифо-
вание
Чистовая заточка твердосплав-
ного инструмента без охлаждения,
чистовое шлифование твердосплав-
ных деталей при повышенных тре-
бованиях к качеству обработанной
поверхности
Доводочное шлифование, поли-
рование твердосплавных и сталь-
ных закаленных деталей и инстру-
мента
Получистовое высокопроизводи-
тельное шлифование твердосплав-
ных инструмента и деталей с охлаж-
дением, глубинное шлифование
твердосплавных деталей с охлажде-
нием
Получистовое и профильное шли-
фование твердосплавных инстру-
мента и деталей с охлаждением при
повышенных требованиях к точно-
сти и стойкости кругов
Врезное шлифование профиль-
ными кругами твердосплавных де-
талей с охлаждением
Шлифование твердого сплава со
сталью с охлаждением
Органические с ме-
таллическими напол-
нителями
В1—02 (Б 156),
В1 —10, В1— 01 (БП2)
Органические с
минеральными на-
полнителями (алма-
зы с покрытием)
В2—01 (Б1), В2—02
Органические (ал-
мазы без покрытия)
ВЗ—01 (БР),
ВЗ—03(Р1), В2—01
Металлические по-
вышенной произво-
дительности Ml—01
(МВ1), Ml—02
(ПМ1)
Металлические по-
вышенной стойкости
М2—01 (Ml),
М2—05 (МК),
М2-02 (М),
М2—04Э(М15)
Гальваническая
(никель) М4
Керамическая
Kl-01 (К1)
АС4, АС6, 50;
100 %; 200/160—50/40
АС2, АС4, 50;
100%; 125/100—50/40
АС2, АСМ; 25, 50,
100%; 125/100—АСМ
20/14
АС4, АС6 (с покры-
тием и без покрытия);
50, 100 %; 200/160—
50/40
АС6, АС 15, АС32,
АС65; 50, 100 %;
250/160—50/40
А2, АЗ, АС6, АС 15,
АС32; 250/200—50/40
АС4, АС6; 50, 100%;
160/125—80/63
137
со Таблица 7.5. Режимы алмазной заточки и шлифования твердосплавного инструмента
Вид обработки Форма круга Вид связки Припуск на обработку, мм Скорость шлифова- м/с Скорость движения осевой подачи, м/мин Осевая подача, мм/дв. ход. Скорость движения касатель- ной пода- чи, м/мин Глубина шлифования, мм
Заточка твердо- сплавного инструмен- та 12А2, 11V9, 6А2 Металлическая повышенной про- изводительности 0,1—0,5 — 0,04—0,10 —
Органическая с металлическим наполнителем 0,1—0,3 20—30 — 0,01—0,05 1,0—2,0 —
Чистовая заточка и доводка твердосплав- ного инструмента 12А2, 11V9, 12V5, 6А2, 12R4, 12V9 Органическая 0,01—9,2 — 0,005—0,03 —
Заточка твердо- сплавного инструмен- та совместно со сталь- ным корпусом 12А2, 6А2 Керамическая 0,2—0,4 20—35 — 0,032—0,05 1,5—2,0 —
Заточка в режиме глубинного шлифова- ния 12А2, 6А2, 11V9 Металлическая повышенной про- изводительности 0,5—1,0 15—25 — 0,5—1,0 0,2—0,5 —
Плоское шлифова- ние 1А1 Металлическая 0,05—0,30 — 0,5—2,0 5,0—15,0 0,005—0,05
Органическая 0,05—0,20 — 0,05—0,02
Круглое наружное шлифование 1А1 Металлическая Органическая 0,1—0,2 0,05—0,10 20—35 0,5—1,5 0,3—1,0 — 20—40 0,002—0,005 0,001—0,002
Продолжение табл. 7.5
io
7
ю
о
сч
CD
СО
О
o'
I
ю
о
o'
<1>
а
<
достаточную опорную поверхность для полу-
чения прямолинейности режущего лезвия.
Обычно b 10 мм.
После определения размера и формы
круга выбирают вид связки алмазного круга
в зависимости от вида работ, технологи-
ческих требований и марки обрабатывае-
мого материала (табл. 7.4). Вид связки
определяет марку алмазного порошка.
Для повышения стойкости алмазных кру-
гов используют алмазные порошки с покры-
тиями различных типов. Содержание алма-
зов, равное 25 % объема алмазоносного
слоя, принято за 100 %-ю концентрацию.
Алмазные круги изготовляют концентрацией
150, 100, 75 и 50 %. Концентрацию опреде-
ляют экспериментально и в соответствии
со стандартами на конкретные виды инстру-
мента. В кругах на гальванических связках
концентрация алмазов обеспечивается тех-
нологически и в характеристике круга не
указывается.
Рекомендуемые в табл. 7.5 режимы ал-
мазной заточки и шлифования твердо-
сплавного инструмента являются ориенти-
ровочными и должны уточняться с учетом
площади обработки, марки обрабатывае-
мого материала, используемого оборудова-
ния и т. д.
Для охлаждения рекомендуются следую-
щие составы СОЖ на водной основе:
1) 0,5—2 % кальцинированной соды, 0,2—
1 % нитрата натрия; 2) жидкость
ВНИИАлмаза: 0,6 % тринатрийфосфата,
0,5 % вазелинового масла, 0,3 % буры,
0,25 % триэтаноламийа или кальциниро-
ванной соды, 0,1 % нитрата натрия;
3) 0,3 % нитрита натрия, 0,5 % соды.
При работе кругами с шириной алмазо-
носного слоя менее 5 мм расход СОЖ
составляет не менее 3 л/мин, с шириной
алмазоносного слоя 10—20 мм — не менее
4—6 л/мин.
Станки для алмазного шлифования и
заточки твердосплавного инструмента долж-
ны соответствовать повышенным (П) и вы-
соким (В, А) классам точности.
139
После установки и закрепления алмазного круга необходимо
определить биение алмазоносного слоя. Допустимое биение составляет
не более 0,02 мм при получистовых заточных работах и не более
0,005—0,010 мм при чистовом алмазном шлифовании и заточке. При
повышенном биении алмазного круга возрастает расход алмазов,
ухудшается качество обработки. При биении алмазного круга, превы-
шающем указанные значения, необходимо производить его правку.
Правку алмазных кругов осуществляют следующими способами:
бруском из карбида кремния зернистостью на один-два номера
крупнее зернистости круга;
методами обратного шлифования или обкатки с использованием
кругов из карбида кремния (при скорости 30 м/с) и алмазных кругов
(при скорости 10 м/с);
электроэрозионным или электрохимическим методом, т. е. путем
частичного растворения металлической связки алмазного круга.
§ 7.4. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАТОЧКА
Электрохимическую алмазную заточку используют в массо-
вом и крупносерийном производстве. Она эффективна при обработке на-
пайного твердосплавного инструмента, когда необходимо сошлифовы-
вать помимо твердого сплава значительный объем стальной державки,
а также при шлифовании труднообрабатываемых сплавов (жаропрочных,
на основе вольфрама, молибдена, магнитных сплавов и др.). Как
видно из рис. 7.6, электрохимическая алмазная обработка является
комбинированным способом, совмещающим алмазное шлифование с
электрохимическим растворением металла.
В табл. 7.6 приведены характеристики алмазных кругов для
электрохимической заточки твердосплавного инструмента.
Рекомендуемые режимы алмазной электрохимической заточки
твердосплавных инструментов кругами формы 12А2 и 6А2 следующие:
Механический режим:
скорость круга, м/с 25—30
контактное давление, МПа 0,5—1,0
частота колебаний, дв. ход/мин 50—80
Электромеханические режимы кругов:
на металлических связках повышенной производительности:
напряжение, В 6—8
плотность тока, А/см2 80—100
на металлических связках повышенной стойкости:
напряжение, В 6—8
плотность тока, А/см2 60—80
на органических токопроводящих связках:
напряжение, В 4—6
плотность тока, А/см2 50—80
140
Рис. 7.6. Схема электрохимической
алмазной заточки:
1 — шпиндельная бабка; 2 — алмаз-
ный круг; 3 — сопло подачи электро-
лита; 4 — источник постоянного тока;
5 — обрабатываемый резец; 6 — изоли-
рующие прокладки; 7 — щетки под-
вода тока
Таблица 7.6. Характеристики алмазных кругов для электрохимической заточки
Вид и марка связки Зернистость Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra, мкм
при торцовом шлифовании и заточке при плоском шлифовании периферий круга при круглом шлифовании
Металлические повы- шенной производительно- сти Ml—01, Ml—02 Металлические повы- шенной стойкости М2—02, М2—04Э, М2—01 АС6, АС 15; 200/160—80/63 ’1,25—0,20 2,0—0,63 2,0—0,63
Органическая токопро- водная В1—03 АС4, АС6 0,50—0,05 0,63—0,08 0,63—0,08
Один из наиболее распространенных электролитов, применяемых
при алмазной электрохимической обработке заготовок твердого сплава со
сталью, имеет следующий состав (г/литр): NaNO3 — 50—60, NaNO2 —
4—6, NaCO3 — 4—5, глицерин — 10—20. В процессе электрохими-
ческой алмазной заточки должна обеспечиваться обильная подача
электролита с расходом не менее 10 л/мин.
Основным недостатком алмазной электрохимической обработки явля-
ется необходимость использования электролита, который вызывает
коррозию соприкасающихся с ним поверхностей и является источником
вредных газовыделений. В связи с этим применяют электроимпульсную
алмазную обработку, объединяющую алмазное шлифование и электро-
эрозионную обработку. Такая обработка производится с использова-
нием обычных водных составов СОЖ и импульсных генераторов,
необходимых для интенсификации электрических разрядов. При электро-
импульсной обработке обычно применяют алмазные круги на связке
маркй М2—01.
141
Глава 8
ОБРАБОТКА ЭЛАСТИЧНЫМИ
АБРАЗИВНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ
§ 8.1. ОСОБЕННОСТИ ШЛИФОВАНИЯ
ЭЛАСТИЧНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ
В технологии абразивной обработки шлифование и полиро-
вание эластичными инструментами занимает особое место, как бы
промежуточное положение между шлифованием жесткими кругами и
обработкой свободным абразивным зерном.
Эластичными являются инструменты, изготовленные из шлифо-
вальной шкурки, а также на специальных органических связках.
Конструкция и свойства таких инструментов допускают в процессе
резания значительное упругое перемещение абразивных зерен в направле-
нии, перпендикулярном к рабочей поверхности инструмента. В связи
с эластичностью инструментов при обработке не может быть заранее
установлена определенная глубина резания, как, например, при
шлифовании кругами на керамической связке. Необходимые условия
для резания создаются путем прижима рабочей поверхности инстру-
мента к обрабатываемой заготовке с определенной силой. При этом
часть инструмента, прижимаемая к обрабатываемой поверхности,
деформируется, в контакте с заготовкой находится значительно
большее число зерен, чем у инструмента на жесткой связке.
Шлифовальная шкурка состоит из эластичной основы и абра-
зивных зерен, закрепленных на ней связкой (рис. 8.1). В качестве
абразивного материала используют электрокорунд нормальный, белый
и легированный, карбид кремния зеленый и черный, сверхтвердые
материалы — алмаз, эльбор.
В зависимости от применяемых видов связок шлифовальная
шкурка бывает водостойкая (для работы с водяным и керосиновым
охлаждением) и неводостойкая (для работы без охлаждения или с
масляным охлаждением).
Эластичные абразивные инструменты позволяют обрабатывать
заготовки сложной формы, больших размеров из различных разнооб-
а) 1 2^12
РИС’ 8Шлифовальные шкурки на
бумажной (а) и тканевой (б) осно-
кпшшппшш вах:
/ V / 1 — абразивное зерно; 2 -1- связка; 3 — ос-
J 4 3 нова; 4 — аппрет
142
разных материалов — металлов, древесины, кожи, стекла, керами-
ки, пластмассы. Эластичные абразивные инструменты используют при
шлифовании и полировании с помощью ручных машинок, на стацио-
нарных станках, станках-автоматах и автоматических линиях.
§ 8.2. ЛЕНТОЧНОЕ ШЛИФОВАНИЕ И ПОЛИРОВАНИЕ
Ленточное шлифование и полирование широко используют в
автомобиле-, авиа-, судо-, турбиностроении, деревообрабатывающей про-
мышленности и других отраслях народного хозяйства. Ленточное шлифо-
вание применяют на всех стадиях технологического процесса изготов-
ления деталей: при черновой обработке со снятием значительных при-
пусков, при чистовой и отделочной обработке заготовок с обеспечением
малой шероховатости. Этот метод используют для обработки наружных и
внутренних поверхностей. Ленточным шлифованием и полированием
обрабатывают также плоские и сложные криволинейные поверхности
заготовок (крупногабаритных отливок, поковок, листов и полос),
длинномерные трубы различного диаметра, турбинные лопатки,
кулачковые и коленчатые валы, мелкие заготовки, предметы бытового
пользования (посуду, ложки, вилки и т. д.).
Широкое распространение ленточного шлифования объясняется
рядом преимуществ по сравнению с обработкой шлифовальными кру-
гами: постоянством скорости резания, эластичностью ленты, воз-
можностью обработки большой поверхности заготовки. Благодаря
большей площади зоны контакта ленты с заготовкой, большему числу
активно работающих зерен и в два-три раза меньшему коэффициенту
трения по металлу по сравнению с кругами на керамической связке
снижаются сила резания и теплонапряженность процесса, обеспечи-
вается высокая производительность. Оборудование для работы лентами
отличается простотой кинематики и конструкции. Ленты не требуют прав-
ки и балансировки, легко и быстро заменяются в случае износа,
безопасны при эксплуатации.
Шлифовальные бесконечные ленты (склеенные в замкнутый кон-
тур) изготавливают из всех видов шкурки зернистости 50—Ml4. Раз-
меры бесконечных лент: ширина 2,5—2650 мм, длина 220—1250 мм.
В табл. 8.1 представлены принципиальные схемы основных видов
ленточного шлифования. Во всех случаях обработку производят
движущейся с постоянной скоростью бесконечной лентой, натянутой
на вращающиеся шкивы, один из шкивов 1 является приводным. К обра-
батываемой поверхности лента прижимается контактным элементом 2
в виде плоской или фасонной плиты, ролика, диска или копира. Обра-
ботку осуществляют в зоне охвата шлифовальной лентой контактного
элемента, который воспринимает силу прижима обрабатываемой
заготовки 3 к рабочей поверхности ленты. Возможна обработка и на
свободной ветви бесконечной ленты без применения контактного
элемента. При бесцентровом шлифовании функцию шлифующего круга
может выполнять контактный ролик 2 с натянутой на него бесконечной
143
Таблица 8.1. Основные принципиальные схемы ленточного шлифования
Плоское с контактным элементом
Плоское двустороннее
в виде плиты или ролика
в виде натяж-
ного ролика
Круглое наружное
Бесцентровое
Внутреннее
Профильное
144
шлифовальной лентой; в
качестве ведущего круга
также может быть исполь-
зована бесконечная лента
с опорным элементом. При
внутреннем шлифовании
заготовок большой длины
(труб) шлифовальную
ленту продевают в отвер-
стие заготовки, затем склеи-
вают и натягивают на
лентопротяжный меха-
низм. Прижим ленты к об-
рабатываемой поверхно-
сти осуществляют с помо-
щью разжимной контакт-
ной головки, закрепленной
на штоке и совершающей
возвратно-поступательное
движение. Заготовка по-
лучает вращательное дви-
жение вокруг своей оси.
Обработку поверхностей
сложного профиля произ-
водят либо на свободной
ветви бесконечной ленты,
либо с применением эла-
стичных профильных кон-
Рис. 8.2. Автоматизированная ленточно-поли-
ровальная обработка бампера (а) и ручки (б)
автомобиля
тактных элементов или
специальных копиров 4.
Ленточно-шлифоваль-
ные и полировальные стан-
ки выпускаются как спе-
циального назначения, например для шлифования турбинных лопа-
ток, так и универсальные, работающие с несколькими различными
контактными элементами и свободной ветвью. Наиболее распростра-
нены станки с полуавтоматическим и автоматическим циклами шлифо-
вания (рис. 8.2), широколенточные станки. Кроме названных основных
типов станков применяют полуавтоматические и автоматические линии
с использованием одновременно несколько видов эластичных абразивных
инструментов. Для ленточного шлифования и полирования применяют
также ручные ленточно-шлифовальные машинки и универсальные
ленточно-шлифовальные устройства к шлифовальным, токарным и другим
станкам.
Основным узлом ленточно-шлифовальных станков является ленто-
протяжный механизм, состоящий из системы роликов (шкивов), на
которые натянута бесконечная шлифовальная лента. Он предназначен
145
для передачи крутящего момента от привода на ленту, обеспечения
ее движения с заданной скоростью, а также натяжения, врезания,
профилирования и управления ее положением на роликах. Наиболее
простым является ленточно-протяжный механизм (см. табл. 8.1) с си-
стемой из двух роликов: приводного 1 и контактного 2. Натяжение
ленты осуществляется приводным роликом с помощью пневматического,
гидравлического, винтового, пружинного механизмов или груза; ее
устойчивость обеспечивается роликами бочкообразной формы.
Для длинных лент в целях уменьшения габаритных размеров меха-
низма применяют схемы с тремя и более роликами. В зависимости
от выполняемой функции различают ролики приводные, контактные,
натяжные и опорные. При трехроликовой схеме натяжение ленты осу-
ществляется специальным натяжным роликом, при многороликовой
схеме дополнительно имеются опорные ролики, служащие для изме-
нения угла обхвата приводного и контактного роликов.
Входящий в систему лентопротяжного механизма контактный узел
предназначен для прижима шлифовальной ленты к обрабатываемой
поверхности. Распространенным видом контактных элементов являются
контактные ролики, имеющие различные конструкции и изготавливаемые
из разных материалов: стали, алюминия, резины любой твердости,
полиуретана. Периферийная часть роликов в зависимости от условий
обработки имеет гладкую или прерывистую (рифленую) поверхность.
При выборе контактных роликов необходимо исходить из следующих
положений.
Чем выше твердость ролика, тем больше толщина снимаемого
слоя материала и шероховатость обрабатываемой поверхности. При
использовании гладких роликов шероховатость обрабатываемой поверх-
ности и толщина снимаемого слоя материала снижаются; при исполь-
зовании рифленых роликов, наоборот, шероховатость и толщина
снимаемого слоя материала повышаются, кроме того, уменьшается шум
при работе. Ролики малых диаметров (до 15 мм) применяют при
обработке труднодоступных мест.
Когда плоскостность или прямолинейность являются главными
требованиями, предъявляемыми к обрабатываемой заготовке, на станках
применяют контактные плиты: стальные, твердосплавные, чугунные,
со сменными накладками.
Для полировальных операций используют контактные ролики с
эластичным резиновым покрытием; часто полирование осуществляют
на свободной ветви ленты без контактного элемента. Выбор разме-
ров лент определяется параметрами станка и размерами заготовки,
выбор характеристики шлифовальной шкурки — обрабатываемым мате-
риалом, видом обработки и техническими требованиями к операции
(табл. 8.2).
Вид применяемой обработки — черновое, чистовое шлифование
или полирование — определяет зернистость ленты. Для черновых
операций в зависимости от обрабатываемого материала применяют
ленты зернистости 125—25, для чистовых — 25—6, для полирования —
146
Таблица 8.2. Данные для выбора характеристики шлифовальной ленты и режима обработки различных материалов
Обрабатываемый материал Вид операции Абразивный материал Зернистость Скорость резания, м/с Давление, МПа СОЖ
Углеродистые Черновая Нормальный и белый электроко- рунд 80—16 22—28 0,05—0,30 Сульфофрезол, масляные эмульсии, водный раствор ни- трита натрия
стали Чистовая 12—М14 25—32 0,05—0,10
Легированные стали и сплавы Черновая Нормальный и легированный электрокорунд Эльбор 50—16 20—24 0,05—0,30 Нитрит натрия, сульфофре- зол, масляные эмульсии
Чистовая 12—М40 40/28—5/3 22—28 0,5—0,10
Жаропрочные Черновая Легированный 50—16 22—25 0,05—0,20 Масло, смазочный материал с
стали и сплавы Чистовая электрокорунд 12—М40 25—30 0,03—0,08 низкой температурой плавления
Титановые спла- вы Черновая 40 16 8 12 0,10 0,25 Нитрит натрия, содовый раст- Чистовая 12—М40 15—18 0,03—0,10 вор’ сУльФ°ФРезол Карбид кремния Черновая 63—16 15—30 0,10—0,20
Цветные сплавы Водная эмульсия, масло Чистовая 12—М40 30—35 0,03—0,05
6—М14. При использовании лент зернистости 50—25 обеспечивается
параметр шероховатости поверхности /?а = 0,63 мкм, зернистости 16—5 —
Ra = 0,16 мкм, зернистости 4—М40 — /?а = 0,08 мкм. Выбор абразивного
материала ленты определяется химическим составом и физико-меха-
ническими свойствами обрабатываемого материала. Ленты из шлифоваль-
ной шкурки на синтетической связке как наиболее прочной приме-
няют при шлифовании со значительными нагрузками на зерно. Основ-
ные параметры режима шлифования лентами — скорость и давление —
выбирают исходя из требований к операции и обрабатываемой заготовке.
При черновом шлифовании скорость ленты, как правило, на 20—30 %
меньше, чем при чистовом. С увеличением скорости повышается
производительность и снижается шероховатость обработанной поверх-
ности, но при этом увеличивается скорость изнашивания ленты.
Скорость ленты составляет 15—30 м/с (меньшие значения относятся
к обработке мягких материалов, большие—к обработке стали).
Давление прижима ленты к обрабатываемой поверхности при шлифо-
вании составляет 0,15—0,20 МПа, при полировании — 0,03—0,10 МПа.
С увеличением давления повышается производительность процесса,
но увеличиваются шероховатость обработанной поверхности и ско-
рость изнашивания ленты. При увеличении давления и скорости
шлифования выше отпимальных значений увеличиваются теплонапря-
женность процесса, вибрация станка и ленты, что приводит к замет-
ному ухудшению качества обработки.
В качестве СОЖ при ленточном шлифовании, кроме приведенных
в табл. 8.2, применяют веретенные масла, воду и водные растворы
эмульсола, диоксида-углерода и др.
§ 8.3. ОБРАБОТКА ФИБРОВЫМИ ДИСКАМИ И ЛЕПЕСТКО-
ВЫМИ КРУГАМИ
Разновидностями абразивной обработки гибкими инструмен-
тами являются шлифование фибровыми дисками и полирование лепе-
стковыми кругами.
Шлифование фибровыми дисками применяют в автомобилестрое-
нии для зачистки сварных швов и поверхностей кузова автомобиля,
в судостроении для обработки гребных винтов, зачистки сварных
конструкций, в машиностроении для обработки предварительных тех-
нологических покрытий (грунтовок, шпаклевок) и подготовки поверхности
под защитно-декоративные покрытия, для обработки заготовок из
пластмасс, резины, древесины. Использование фибровых дисков
позволяет механизировать ручные операции и улучшить усло-
вия труда.
Фибровые диски диаметром 60—225 мм изготавливают из нормаль-
ного и легированного электрокорунда и их смесей зернистости 125—16.
В качестве основы применяют фибру. Конструкции прижимных
элементов для фибровых дисков должны обеспечивать изгиб диска при
эксплуатации, для чего применяют планшайбы или набор дисков с
148
Таблица 8.3. Характеристики фибровых шлифовальных дисков и режимы
обработки различных материалов
Обрабатываемый материал Вид операции Абразивный материал Зерни- стость Ско- рость резания, м/с Давление X ХЮ-5, Па
Углеродистые ста- ли Черновая Чистовая Нормальный элек- 125—25 20—16 55—18 1,5—10,0 0,1 —1,0
Легированные ста- ли и сплавы Черновая Чистовая трокорунд 80—25 20—16 55—23 1,0—3,5 0,1 —1,0
Жаропрочные, кор- розионно-стойкие стали и сплавы Черновая Чистовая Нормальный и хром- титанистый элек- трокорунд 80—25 20—16 55—15 0,5—3,0 0,1—0,4
Титановые сплавы Черновая Чистовая Нормальный леги- рованный электро- корунд 80—25 20—16 51—28 0,3—1,0
Цветные сплавы Черновая Чистовая Нормальный элек- трокорунд 80—25 20—16 55—9 1,0—7,0 0,08—1,0
наружным диаметром, на 10—15 мм меньшим диаметра применяемого
инструмента.
С повышением скорости диска и силы прижима при шлифовании
увеличиваются толщина снимаемого слоя материала и износ диска;
на шероховатость поверхности наибольшее влияние оказывает изме-
нение скорости шлифования, с увеличением которой шероховатость
уменьшается. С учетом этих основных положений осуществляют вы-
бор характеристик фйбровых дисков и режимов их эксплуатации
(табл. 8.3). Шлифование фибровыми дисками производят без СОЖ.
Полирование лепестковыми кругами (рис. 8.3) наиболее распростра-
нено в автомобилестроении и других отраслях на отделочных опера-
циях взамен полирования войлочными кругами, ручного полирования
шлифовальной шкуркой.
В процессе обработки лепестковыми кругами происходит их са-
мопрофилирование, профиль обработанной поверхности сохраняется
в течение всего периода работы; обработка данным инструментом обес-
печивает незначительную шероховатость обработанной поверхности при
пониженной интенсивности изнашивания инструмента. Перечисленные
факторы обусловливают основное назначение лепестковых кругов —
отделочные операции полирования. Использование лепестковых кругов
позволяет механизировать и автоматизировать отделочные операции,
создает условия для встраивания оборудования в автоматические
линии, позволяет улучшить условия труда.
Наиболее широко применяют плоские и торцовые лепестковые
круги (рис. 8.4) нескольких исполнений, основными из которых явля-
149
Рис. 8.4. Лепестковые круги: а —
плоский неразборный; б — плоский
разборный; в — торцовый разбор-
ный:
/ — лепесток; 2 — ступица; 3 — фла-
нец
Рис. 8.3. Лепестковый полироваль-
ный круг
ются: с креплением лепестков в монолитной ступице из клеевой компо-
зиции на основе эпоксидной смолы (рис. 8.4, а); с креплением лепестков
при помощи многократно используемых приспособлений — фланцев
(рис. 8.4, бив).
Для разборных лепестковых кругов диаметром до 400 мм и высотой
до 100 мм используют шкурку на тканевой основе зернистостью
16—М40, для неразборных кругов с наружным диаметром до 150 мм
и шириной до 50 мм — шкурку зернистостью 50—М40.
Технологические схемы обработки лепестковыми кругами подобны
основным принципиальным схемам шлифования жесткими кругами.
Толщина снимаемого слоя материала, шероховатость обработан-
ной поверхности и скорость изнашивания лепесткового круга зависят
от длины лепестка круга; увеличение длины лепестка вызывает увели-
чение режущей способности круга до определенного значения, после
чего режущая способность падает. Сила прижима лепесткового
круга к обрабатываемой поверхности является основным параметром
Таблица 8.4. Технические характеристики ручных шлифовальных машинок
Параметр Пневматические модели Электрические модели
ИП-2009А ИП-2014 ИП-2015 ИП-2203 ИЭ-2201А ИЭ-820РА фирмы «Бош» (Bosh, ФРГ)
Частота вращения шпин- деля, мин-* 12 700 5100 7600 4580 830 2920 6000 6000
Диаметр шлифовального круга, мм 60 150 100 125 130 125; 200 178 100
Мощность, кВт 0,45 1,3 0,75" 1,35 0,14 0,6 0,75 1,13
Масса, кг 2,2 5,5 3,5 4,3 8,2 26,5 4,0 5,1
150
режима, полирования. С увеличением силы прижима увеличиваются
степень деформации круга и площадь контакта, что обусловливает
повышение режущей способности круга. С повышением режима обра-
ботки шероховатость обработанной поверхности увеличивается; при
попутном полировании шероховатость обработанной поверхности на
20—30 % ниже, чем при встречном. С повышением зернистости лепестко-
вого круга шероховатость поверхности увеличивается.
Технология применения лепестковых кругов и фибровых дисков
предусматривает широкое использование ручных пневмо- и электри-
ческих машинок (табл. 8.4). В качестве стационарных установок, на
которых применяют фибровые диски, используют самые разнообразные
станки, например настольно-сверлильные, универсально-заточные,
токарные и др. Лепестковые круги могут быть использованы на всех
видах шлифовальных станков. В автомобилестроении лепестковые
круги работают на автоматических линиях из многопозиционных
агрегатов.
§ 8.4. ОБРАБОТКА ЭЛАСТИЧНЫМИ КРУГАМИ
Обработка эластичными мелкозернистыми кругами по кине-
матике аналогична шлифованию. Эластичные круги изготовляют зерни-
стостью 10—М7 на специальных органических связках. Благодаря высокой
эластичности уменьшается глубина внедрения абразивных зерен в
металл, многие зерна не режут, а пластически деформируют, выглажи-
вают обрабатываемую поверхность. Пластическую деформацию облег-
чает нагрев тончайшего поверхностного слоя металла, обусловленный
высокой скоростью круга, составляющей 15—30 м/с.
Эластичные круги изготавливают на различных связках: вулка-
нитовой, глифталевой, поропластовой, эпоксиднокаучуковой, полиуре-
тановой, бакелитовой с графитовым наполнителем.
Рис. 8.5. Полировальные круги: а — тканевый складчатый; б — из сизалевого
волокна
151
Полирование деталей из стали производят при скорости круга
20—35 м/с, из сплавов меди — при скорости 16—20 м/с, из сплавов
алюминия и цинка — при скорости 12—15 м/с. Удельная сила прижима
круга к детали составляет 5—1,5 Н на 1 мм высоты круга. Полиро-
вальные эластичные круги используют при изготовлении печатных
плат радиоаппаратуры, специальных печатных валов для производства
тканей, декоративной пленки и клеенки.
Широко распространено полирование кругами, изготовленными
из войлока и хлопчатобумажной ткани (рис. 8.5, а); абразивные зерна
либо наносят с помощью клея на такой круг перед работой, либо
подают в зону обработки в виде жидкой пасты.
В последние годы вместо кругов-полировальников из натуральной
ткани применяют более экономичные полировальники из специаль-
ного волокна: природного — сизалевого (рис. 8.5, б) — и синтетического
(так называемые нетканые материалы).
Полировальные пасты содержат до 50 % абразивных зерен (мик-
ропорошки электро корунда зернистостью М28—М3 или глинозем),
жировые и поверхностно-активные компоненты, а также специальный
наполнитель, обеспечивающий длительное неоседание пасты. Пасты
легко смываются с поверхности детали водой. В зону обработки
пасту подают с помощью специальных дозаторов-форсунок. При поли-
ровании такими пастами достигается параметр шероховатости Ra =
= 0,084-0,03 мкм.
Глава 9
ДОВОДОЧНЫЕ И ОТДЕЛОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ
АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
$ 9.1. ХОНИНГОВАНИЕ
Для окончательной обработки (доводки) высокоточных отвер-
стий применяют хонингование, при котором инструментом служит хонинго-
вальная головка с закрепленными по окружности абразивными или
алмазными брусками (рис. 9.1). Хонинговальная головка при обра-
ботке вращается и одновременно совершает возвратно-поступательное
движение вдоль оси обрабатываемого отверстия. В начале рабочего
цикла, после ввода головки в отверстие, бруски выдвигаются и прижи-
маются к обрабатываемой поверхности с заданным давлением, после
окончания рабочего цикла хонинговальная головка выводится из
отверстия.
В результате сложения вращательного и возвратно-поступательного
движений хонинговальной головки с брусками на обрабатываемой
поверхности образуется сетка пересекающихся микронеровностей —
следов воздействия на металл абразивных зерен (рис. 9.2). Угол
сетки, т. е. угол наклона микронеровностей к оси отверстия, опре-
деляется по формуле
ac = arctg-^- (9.1)
ув-п
Здесь ивр и ив п — соответственно скорости вращательного и возвратно-
поступательного движений, м/мин,
nDn ^Па-п 2 (/отв-|-2/пер) мв.п
ивр=Лооо юоо = Гобб ’ ' ’ ’
где D — диаметр обрабатываемого отверстия; п — частота вращения
хонинговальной головки; L — длина хода головки; — частота воз-
вратно-поступательных ходов головки; 10ТВ — длина отверстия; /ПеР —
длина перебега брусков за край отверстия, равная 1/4—1/3 длины
бруска.
Выход брусков из отверстия необходим для получения точной
формы отверстия; при отсутствии выхода или очень малой его длине
снимаемого припуска в крайних зонах отверстия меньше, чем в средней
зоне, и отверстие становится бочкообразным (рис. 9.3, а); при слишком
большой длине выхода брусков, наоборот, припуск, снимаемый в
крайних зонах отверстия, больше, чем в средней зоне, и отверстие
становится седлообразным (рис. 9.3, б).
153
При хонинговании, как правило, используют
бруски со средним размером абразивных зе-
рен, равным 20—100 мкм; на 1 мм2 поверх-
ности бруска расположено от 20 до 100 зерен.
Вся рабочая поверхность бруска в течение
всего цикла обработки контактирует с обраба-
тываемой поверхностью; таким образом, осу-
ществляется микрорезание металла очень боль-
шим количеством зерен, что обеспечивает
высокую производительность хонинговальных
операций: как правило, машинное время хонин-
гования составляет 30—60 с.
Скорость резания при хонинговании со-
ставляет 20—60 м/мин, давление бруска —
0,3—1,0 МПа, что в 10—100 раз меньше, чем
при шлифовании. В результате тепловыде-
ление при хонинговании значительно ниже:
контактная температура не превышает 150—
200 °C, что обеспечивает высокое качество
обработанной поверхности.
В большинстве случаев хонингование про-
изводят после внутреннего шлифования, хонин-
гование отверстий в нетермообработанных
деталях — после растачивания или протяги-
TCdomb
Рис. 9.2. Сетка микронеровностей
на поверхности, образованная в ре-
зультате хонингования:
I — верхнее положение бруска, на-
чало хода; II — нижнее положение
бруска, конец хода; III — верхнее поло-
жение бруска, начало следующего хода
(со смещением t)
Рис. 9.1. Схема рабочих
движений при хонингова-
нии:
I — шпиндель; 2 — шток;
3 — хонинговальная голов-
ка; 4 — брусок; 5 — заготов-
ка
вания. Хонингование обеспечивает об-
работку по 7—8-му квалитетам, а алмаз-
ное хонингование — по 5—6-му квали-
тетам. Хонингование позволяет исправ-
лять значительные отклонения формы
обрабатываемого отверстия как в про-
дольном, так и в поперечном сечениях:
при обработке в одну операцию бру-
сками из электрокорунда и карбида
кремния обеспечиваются допуски 6—
8-й степеней точности (СТ СЭВ
636—77), составляющие 8—25 мкм
для диаметров отверстий 30—120 мкм;
при обработке алмазными брусками
в одну операцию обеспечиваются до-
154
а>
б)
1-лер*
asgggggjgggggggg
Рис. 9.3. Погрешности формы отверстия в зависимости от длины выхода брус-
ков: а — седлообразность; б — бочкообразность (Zx — длина хода бруска; /ВЫх —
длина выхода; /бр — длина бруска)
пуски 4—6-й степеней точности (3—10 мкм), в две операции — допуски
2—4-й степеней точности (1,2—4 мкм).
При черновом хонинговании со снятием припуска 0,2—0,5 мм дости-
гается параметр шероховатости Ra = 1,25 4- 2,5 мкм, при чистовом
хонинговании со снятием припуска 0,1—0,15 мм — Ra = 0,32 4- 0,63 мкм,
при тонком хонинговании мелкозернистыми (М20—М14) брусками —
Ra = Q,080,16 мкм.
Наиболее эффективно алмазное хонингование, его преимуществами
являются высокая стойкость алмазных брусков и высокая точность
обработанных деталей. По сравнению с брусками из электрокорунда
и карбида кремния скорость изнашивания алмазных брусков на метал-
лических связках меньше в 100—250 раз. Например, одним комплектом
(4—6 шт.) алмазных брусков можно обработать: 10 000 отверстий
в блоке цилиндров двигателя, 15 000 чугунных автомобильных гильз,
более 15 000 стальных шатунов.
Применяют как крупнозернистые (800/630, 630/500, 400/315,
250/200), так и мелкозернистые (40/28, 20/14, 14/10) алмазные бруски
для чернового и чистового хонингования. Алмазные бруски изготавливают
на металлической и металлокерамической связках. Разработаны спе-
циальные бруски на эластичной каучуковой связке, позволяющие полу-
чать параметр, шероховатости поверхности Ra = 0,04 0,08 мкм.
Из-за высокой стоимости оснастки и инструмента, сложности
перенастройки на другие размеры детали алмазное хонингование при-
меняют в основном в массовом и крупносерийном производстве.
В машиностроении хонингование применяют при обработке блоков
цилиндров двигателей, отверстий шатунов, шестерен, корпусов на-
сосов и др.
Характеристику алмазного бруска выбирают в зависимости от
обрабатываемого материала, вида операции и установленного при-
пуска (табл. 9.1). Для предварительного, чернового и получистового
хонингования концентрация алмазов должна составлять 50 %, для
чистового хонингования и полирования — 100 %.
Режимы алмазного хонингования приведены в табл. 9.2.
Производительность алмазного хонингования резко уменьшается при
продолжительности контакта брусков с обрабатываемой поверхностью
в процессе обработки более 1,5—2 (рис. 9.4). Поэтому обычно хонинго-
вание одного отверстия производят в течение 0,5—1,5 мин. В целях
155
Таблица 9.1. Данные для выбора характеристики алмазных брусков
Обрабатываемый материал Вид шлифования Припуск, мм Параметры шероховато- сти обрабо- танной по- верхности Ra и (Яг), мкм Марка алмазов Зернистость бруска Марка связки
Предварительное 0,2—0,3 (20)-(60) АРВ1 АРК4 АРСЗ 500/400—800/630 СЛ Си сл 1 1 1 ООО О О СО
Черновое 0,1—0,2 (Ю)-(20) АС32 315/250—400/315 М5—09
Чугуны Получистовое 0,07—0,10 2,0—2,5 АС32 160/125—250/200 М5—06, М5—09, М2—01
Чистовое 0,03—0,07 0,63—1,25 АС50 80/63—125/100 М2—01
Полирование 0,006—0,01 0,20—0,32 АСМ 20/14—40/28 М5—06, PH
Черновое 0,05—0,15 2,0—2,5 АРСЗ АРК4 160/125—250/200 М5—06 М2—01
Закаленные стали Чистовое 0,02—0,06 0,63—1,25 АС50, АС32 63/50—125/100 М5—01
Полирование 0,005—0,01 0,10—0,32 АСМ, АСН 14/10—40/28 М5—06, М2—01, Р11
Неметаллические материалы Черновое 0,10—0,20 — АРК4 АРСЗ 125/100—400/315 М5—06 М2—01
Чистовое 0,05—0,10 — АС15 50/40—125/100 М5—01
Таблица 9.2. Режимы алмазного хонингования
Обрабатываемый материал Вид хонингования Скорость хонинго- вания, м/мин Скорость возврат- но- посту- пательно- го дви- жения, м/мин Давление прижима брусков, МПа
Чугуны Предварительное, черновое, получистовое 60—80 15—20 1,0—2,0
Чистовое 50—70 0,6—1,0
Полирование 40—60 10—15 0,4—0,6
Закаленные ста- ли Черновое, чистовое Полирование 40-50 6—10 1,0—1,5 0,4—0,8
Таблица 9.3. Технические характеристики хонинговальных станков с верти-
кальным расположением шпинделя
Параметр Модели
ЗЕ820 ЗЕ822Д ЗЕ822 ЗК83У ЗР84
Наибольший диаметр обраба- тываемого отверстия, мм 32 50 80 125 200
Наибольший ход шпинделя, мм 200 320 320 500 800
Число ступеней регулирова- ния частоты вращения шпин- деля 7 7 8 4 9
Частота вращения шпинделя, мин-1 180— 1400 80—800 80—800 80—50 63—400
Скорость возвратно-поступа- тельного движения, м/мин До 16 До 14 До 12 3—18 3—20
Мощность электродвигателя гидропривода, кВт 0,75 1,5 2,2 7,5 И
р,МПа
Рис. 9.4. Зависимость снимаемого
припуска Ad от времени алмазного
хонингования t
Рис. 9.5. Схема ступенчатого цикла
алмазного хонингования с перемен-
ным давлением
157
создания более благоприятных условий для работы брусков рекоменду-
ется применять ступенчатый цикл обработки (рис. 9.5). В первый
период цикла, когда бруски обрабатывают поверхности со значи-
тельной исходной шероховатостью, давление уменьшается до 0,3—
0,5 от основного, что снижает скорость изнашивания брусков, повышает
точность обработки. Затем снимают основной припуск с оптимальным
давлением. На заключительном этапе цикла давление понижают для
получения требуемой шероховатости обработанной поверхности.
В ряде случаев, особенно при обработке отверстий малого диаметра
10 мм), используют хонинговальные станки с импульсной радиальной
подачей (разжим) брусков, задаваемой в микрометрах на двойной ход
шпинделя. Это вызвано тем, что при обработке отверстий малого
диаметра усилие разжима брусков мало и управление усилием разжима
гидравлическим путем становится затруднительным. Импульсная подача
при чистовой обработке составляет 0,2—0,6 мкм/дв. ход, при грубой —
2—3 мкм/дв. ход.
Для повышения срока службы гильз цилиндров и уменьшения
расхода масла в двигателях внутреннего сгорания применяют плоско-
вершинное хонингование. Оно проходит в две операции: на первой
алмазными брусками зернистостью 160/125 на металлической связке
снимают основной припуск, обеспечивают точность размеров и формы
отверстия; на второй алмазными брусками зернистостью 80/63 на
эластичной связке удаляют неровности, оставшиеся от предыдущей обра-
ботки, сохраняя впадины для размещения и удержания масла при
работе двигателя. Ресурс алмазных брусков на этих операциях состав-
ляет до 30 000 гильз.
Для чистового хонингования деталей из легированных закален-
ных (> 60 HRC3) сталей применяют бруски из эльбора высокой
прочности (марок КБ, ЛКВ). Эльборное хонингование осуществляют
158
при высокой скорости резания (80—120 м/мин) с получением параметра
шероховатости поверхности /?а = 0,12 4-0,16 мкм.
Хонинговальные станки в большинстве случаев имеют вертикальное
расположение шпинделя; для обработки деталей большой длины (до 16 м)
используют горизонтально-хонинговальные станки. В табл. 9.3 приведены
основные технические характеристики вертикально-хонинговальных стан-
ков. Обработку производят либо при жестко закрепленной на столе
станка детали и шарнирной хонинговальной головке, либо, наоборот, при
«плавающей» детали и жесткой хонинговальной головке. Как правило,
современные хонинговальные станки имеют устройства для активного
(в процессе обработки) контроля размеров обрабатываемого отверстия
и автоматизации рабочего цикла хонингования.
Хонинговальная головка служит для размещения, выдвижения
брусков, передачи им рабочих движений от шпиндельного узла станка.
На рис. 9.6 приведена типовая конструкция хонинговальной однорядной
головки. В окнах корпуса / головки размещены колодки 2 с брусками 3.
Колодки с брусками разжимаются в результате осевого перемещения
(вниз) конусов 4. Отвод брусков происходит под действием пружины 5,
перемещающей вверх шток 6. Хонинговальная головка связана с полой
штангой 7 через шарнир 9, что обеспечивает возможность самоуста-
новки головки в отверстии при несовпадении их осей. Штифт 8 слу-
жит для установки головки в патроне, закрепленном на шпин-
деле станка.
Для обработки соосных, а также очень длинных отверстий применяют
многорядные хонинговальные головки с двумя и более рядами брусков.
Существуют специальные конструкции головок для обработки конических,
глухих и некруглых отверстий.
В качестве СОЖ при предварительном хонинговании используют
керосиново-масляные смеси и водные растворы поверхностно-активных
веществ. Расход подаваемой СОЖ составляет в зависимости от условий
обработки • 25—90 л/мин. Отходы обработки удаляют из жидкости,
как правило, с помощью магнитного сепаратора.
§ 9.2. СУПЕРФИНИШИРОВАНИЕ
Суперфиниширование — окончательная технологическая опе-
рация обработки поверхностей деталей, работающих в условиях трения
скольжения и качения: роликов и дорожек качения колец подшипни-
ков, поршневых пальцев, шеек коленчатых валов и др.
При суперфинишировании (рис. 9.7) деталь вращается, а абразив-
ный брусок, прижимаемый к детали под давлением 0,2—0,4 МПа,
совершает колебательное движение вдоль оси детали с частотой
20—50 Гц (1200—3000 дв. ходов/мин) и амплитудой 1—3 мм. Коле-
бания интенсифицируют процессы резания металла и самозатачивания
бруска, способствуют получению однородного микрорельефа обработан-
ной поверхности.
В результате сложения вращательного и колебательного движений
159
зерен. Угол сетки определяется так
Рис. 9.7 Схема рабочих движений
при суперфинишировании
на поверхности детали образуется
сетка пересекающихся синусо-
идальных микронеровностей —
следов воздействия абразивных
же, как при хонинговании:
. ^вр . jiDn
ac = arctg—— = arctg 2 .
Укол ^ико.н'1кол
где «кол и аКОл — соответственно частота и амплитуда колебаний
бруска.
Суперфиниширование используют для получения параметра шерохо-
ватости поверхности /?а = 0,04-4-0,10 мкм, а также для уменьшения
отклонений от круглости поперечного сечения детали — огранки, вол-
нистости; огранка после суперфиниширования составляет 0,3—0,6 мкм,
волнистость — 0,08—0,10 мкм (рис. 9.8).
Скорость детали при суперфинишировании составляет 10—100 м/мин;
при высокоскоростном суперфинишировании дорожек качения колец
подшипников — 300—400 м/мин.
В качестве инструмента при суперфинишировании применяют
абразивные бруски с очень малой зернистостью: М28—М5. Такие
бруски в зависимости от условий обработки могут либо резать металл
с образованием тончайших микростружек, либо выглаживать обрабаты-
ваемую поверхность, уменьшая ее шероховатость. Резание происходит
при угле сетки, равном 30—50 %, т. е. при близких значениях ско-
ростей ивр и Укол, увеличении частоты колебаний бруска, увеличении
давления бруска. Для перехода от резания к выглаживанию поверх-
ности увеличивают отношение увр/уКол до 10—20, уменьшают частоту
Рис. 9.8. Круглограммы поверхности деталей после шлифования (а) и последу-
ющего суперфиниширования (б)
160
Таблица 9.4. Технические характеристики центровых суперфинишных станков
Параметр Модели
ЗД870Б ЗД871Б ЗД871БК
Наибольшие размеры обрабатываемой 140X360 280X710 280X1400
детали (диаметрXдлина), мм Высота центров, мм 150 200 200
Частота колебаний бруска, Гц 16—32 16—32 16—32
Амплитуда колебаний, мм 0,5—5 0,5—5 0,5—5
Частота вращения шпинделя, мин1 47—1875 25-1000 25—1000
Сила прижима бруска, Н, не более 400 1000 1000
Мощность электродвигателей, кВт 4 4 4
колебаний бруска и его давление на обрабатываемую поверхность.
Таким образом, суперфиниширование в большинстве случаев осущест-
вляют в двухступенчатом цикле резание — выглаживание с изменением
режимов обработки во время рабочего цикла.
Припуск, снимаемый при суперфинишировании, определяется
следующим образом:
/7^2(/?тах+М, (9.3)
где П — припуск на диаметр; /?тах — наибольшая высота микронеровно-
стей после шлифования, /?тах = (84- 10) Ra,. hB— высота волнистости
поверхности после шлифования.
Поскольку после операции чистового шлифования /?а = 0,34-0,4 мкм,
hB = 1,54-2 мкм, то припуск составляет 12—15 мкм; в отдельных случаях
требуется увеличить припуск до 25 мкм.
Количество абразивных зерен на поверхности бруска, контакти-
рующих с металлом, составляет 102—104 зерен/мм2; поэтому контактная
нагрузка на единичное зерно очень мала. Сочетание малой нагрузки
и низкой скорости рабочих движений обусловливает незначительное
тепловыделение при суперфинишировании: контактная температура не
превышает 100—140 °C. Поэтому каких-либо изменений структуры
металла при суперфинишировании не происходит; поверхностный
слой обладает повышенными эксплуатационными свойствами, например
износостойкостью и контактной жесткостью.
Станки для суперфиниширования делятся на две основные группы:
центровые (с установкой деталей в центрах) и бесцентровые (с уста-
новкой деталей на транспортирующих вращающихся валках). Основные
технические характеристики центровых станков приведены в табл. 9.4.
У центровых станков имеется, как правило, одна инструментальная
головка с бруском; некоторые специализированные станки имеют 2—4 ин-
струментальные головки. Суперфинишная головка может совершать
движение осевой (продольной) подачи со скоростью 0,5—1,2 м/мин.
Основные технические характеристики бесцентровых суперфи-
нишных станков приведены в табл. 9.5. При обработке на бесцентровом
6 Под ред. 3. И. Кремня 161
Таблица 9.5. Технические характеристики бесцентровых суперфинишных стан-
ков
Параметр Модели
ЗД878 ЗД879 ЗД880
Диаметр заготовки, мм 1,5—32 8—60 10—125
Диаметр опорных валков, мм 45; 60; 100 100 130
Длина опорных валков, мм 400; 550 550 750
Число инструментальных головок с бру- 4—6 6 8
сками, шт. Частота колебаний бруса, Гц 16-32 16—32 16—32
Амплитуда колебаний бруска, мм 0,5—5 0,5—5 0,5-5
Частота вращения валков, мин-1 67—675; 30—300 60—600
Скорость движения осевой подачи дета- 54—540; 30- 300 0,15-3,2 0,16—3,2 0,19—7,7
ли, м/мин Сила прижима бруска, Н, не более 400 400 400
Мощность электродвигателей, кВт 3,6 3,6 7,8
станке методом «на проход» деталь последовательно проходит по
валкам под несколькими (4—8 и более) инструментальными головками
с брусками различной зернистости: М28—М20 на первых позициях
и М7—М5 на последней позиции. При такой схеме обработки за один
проход обеспечиваются съем заданного припуска и получение требуе-
мого качества деталей.
Движение осевой подачи детали осуществляется за счет разворота
опорных валков по отношению друг к другу на некоторый угол (1—2°),
в результате чего появляется осевая сила, перемещающая детали.
Скорость движения осевой подачи составляет на бесцентровых стан-
ках 0,3—0,6 м/мин.
Прижим брусков к детали в суперфинишных станках осуществля-
ется с помощью гидроцилиндров, размещенных в инструментальных
головках; к штоку гидроцилиндра крепится державка абразивного
бруска. Колебания суперфинишной головки создаются механическими
или пневматическими вибраторами.
Кроме станков общего назначения имеется ряд моделей специ-
альных суперфинишных станков-автоматов и полуавтоматов для обра-
ботки деталей массового производства: колец подшипников, коленчатых
валов и др. При обработке радиусных дорожек качения колец шари-
ковых подшипников брусок совершает не прямолинейные, а угловые
колебания (качания). В условиях мелкосерийного и единичного произ-
водства для выполнения операции суперфиниширования используют
суперфинишные головки, которые устанавливают на токарные или
шлифовальные станки.
В зависимости от исходной и требуемой шероховатости поверхности
162
Таблица 9.6. Зернистость бруска и число переходов суперфиниширования в
зависимости от требуемой шероховатости поверхности
Параметр требуемой шероховатости Rat мкм
0,16 0,08 0,04
Число пе- о реходов Зернистость Число о переходов Зернистость Число о переходов Зернистость
0,63 1 М20; М14 1 2 М14 М7 1 2 М14 М7
0,32 1 М14; М10 1 М10; М7 1 М14, М10
2 М7
0,16 — — — — 1 М7
суперфиниширование выполняется в один или несколько переходов
с изменением зернистости бруска (табл. 9.6).
В качестве СОЖ при суперфинишировании используют в основном
смесь керосина и индустриального масла с добавкой олеиновой кислоты,
а также водные растворы, более безопасные в производственных
условиях. Особое внимание следует уделять тщательной очистке СОЖ
от отходов обработки; с этой целью в современных суперфинишных
станках предусмотрены магнитные сепараторы и специальные фильтры
тонкой очистки.
$ 9.3. ПРИТИРКА ВЫСОКОТОЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Само название «притирка» отражает существо процесса: обра-
батываемая поверхность детали притирается к рабочей поверхности
инструмента-притира, на которой расположен слой абразивных зерен,
осуществляющих съем материала с детали.
Притирка является основным технологическим процессом финишной
обработки высокоточных плоских деталей, отверстий малого (менее
6—8 мм) диаметра, шариков подшипников качения, фасонных поверх-
ностей пуансонов, матриц и др.
Часто применяют одновременную притирку двух параллельных
противоположных плоскостей детали, называемую плоскопараллельной
притиркой.
Применяют два метода притирки:
обработку свободными, незакрепленными абразивными зернами,
входящими в состав притирочной смеси — пасты или суспензии;
обработку закрепленными абразивными зернами.
При обработке свободными абразивными зернами притирочную
рабочую смесь — пасту (суспензию) подают в зону обработки не-
прерывно или периодически методом дозированной подачи. Недостат-
6* 163
ком притирки свободными зернами является ограничение режимов
обработки (скорости и давления), обусловленное уносом притирочной
смеси с поверхности притира и дроблением абразивных частиц.
Все более широкое распространение получает притирка закреп-
ленными абразивными зернами: торцовой плоскостью мелкозернистых
шлифовальных кругов; металлическими притирами, шаржированными
(т. е. предварительно вдавленными в поверхность притира) абразивными
частицами, либо с закрепленными зернами гальваническим методом.
Притирочная паста (суспензия) предназначена для съема материала
и формирования микрорельефа поверхности детали, притир — для пере-
дачи рабочего давления на абразивные зерна и обеспечения требуемой
точности формы детали.
Пасты изготавливают из порошков электрокорунда, карбида крем-
ния, карбида бора, алмаза, эльбора. Для черновых операций исполь-
зуют пасты с размером зерен 14—40 мкм (для получения /?а = 0,14-
4-0,2 мкм), для чистовых операций — пасты с размером зерен 5—10 мкм
(для Ra = 0,05 4- 0,1 мкм), для тонкой прецизионной притирки —
пасты с размером зерен 1—3 мкм (для Ra = 0,014-0,04 мкм). Кроме
абразива пасты содержат жидкость, в которую входят керосин,
машинное масло, поверхностно-активные добавки (олеиновая кислота,
стеарин). Роль жидкой составляющей состоит в равномерном распре-
делении зерен по поверхности притира и детали, образовании сма-
зочного слоя, охлаждении поверхностей детали и притира, удалении
отходов обработки, а также в более интенсивном разрушении обра-
батываемого материала.
Для притирки стальных деталей применяют пасты (суспензии)
на основе электрокорунда; деталей из керамики, стекла, полупроводни-
ковых материалов — пасты на основе карбида кремния; деталей из
особо твердых термообработанных сталей, твердых сплавов, керамики —
алмазные или эльборные пасты.
Наибольшая точность формы или размера (0,005—0,0001 мм) при
минимальной шероховатости (Ra^0,005 мкм) достигается притиркой
с помощью алмазных паст.
Для приготовления паст используют порошки из синтетических
и природных алмазов. Последние применяют при обработке деталей
из высокотвердых керамических и кристаллических материалов.
Различают алмазные пасты по смываемости [смываемые водой
(В), смываемые органическими растворителями (О), смываемые водой
и органическими растворителями универсальные (ВО)], консистенции
[мазеобразные (М), твердые (Т)], концентрации алмазного порошка
[с нормальной (Н), повышенной (П) и высокой (В) концентрацией
алмазов].
Зернистость пасты выбирают в зависимости от припуска на обра-
ботку и требуемой шероховатости (табл. 9.7).
Притиры изготавливают в основном из чугуна различных марок;
применяют также притиры из мягких металлов (латуни, свинца),
оптического стекла. К рабочей поверхности притиров предъявляются
164
Таблица 9.7. Данные для выбора зернистости алмазной пасты для притирки
заготовок из твердых материалов
Вид притирки Припуск, мм Параметры требуе- мой шероховатости Ra и (Rz), мкм Зернистость
Первая получистовая 0,03—0,06 0,20—0,32 60/40—40/28
Вторая получистовая 0,02—0,04 0,10—0,16 28/30—14/10
Первая чистовая 0,01-0,02 0,05—0,10 14/10-5/3
Вторая чистовая 0,001-0,010 0,032—0,040 5/3—3/2
Предварительное полиро- вание 0,0005—0,001 (0,050) —(0,080) 2/1 —1/0
Окончательное полирова- 0,0001—0,0005 (0,025) —(0,040) 0,5/0—0,3/0
ние
высокие требования по точности формы и шероховатости поверхности.
При наиболее распространенной плоской притирке периодически про-
изводят шлифование, а затем взаимную попеременную притирку
комплекта из трех притиров; плоскостность рабочей поверхности притира
контролируют с помощью лекальной линейки «на просвет» или стеклян-
ных пластин по интерференционным кольцам.
Рабочее движение при притирке сложное —
состоит из нескольких движений притира и
детали. Каждая точка детали перемещается
относительно притира по сложной криволи-
нейной траектории (рис. 9.9). Изменяя соот-
ношение скоростей составляющих движений,
можно влиять на интенсивность съема металла
и шероховатость обработанной поверхности.
Существуют две группы станков для пло-
ской доводки-притир.ки: однодисковые станки,
на которых обрабатывают одну поверхность
деталей, и двухдисковые станки, на которых
одновременно обрабатывают две противопо-
ложные поверхности. Схемы притирки приве-
днны на рис. 9.10.
Рис. 9.9. Траектория ра-
бочего движения на пло-
скодоводочном станке
Рис. 9.10. Схемы односторонней (а), плоскопараллельной (б) притирки, плоской
притирки цилиндрической поверхности (в) и притирки шара (г):
1 — деталь; 2 — притир
165
е
CD
00
oS
оз
Sf
X
\o
CQ
На однодисковых станках
обрабатываемые детали при-
жимаются к притиру либо
с помощью груза, либо с по-
мощью механических или
гидравлических устройств.
На двухдисковых станках
прижим осуществляется под
действием веса верхнего при-
тира, а также с помощью
дополнительных устройств.
Детали устанавливают в
сепараторах — стальных
дисках-пластинах, в которых
имеются соответствующие
гнезда. Притирам сообщают
вращательное, а сепаратору
с деталями — колебательное
движение, в результате чего
создается сложное движение
деталей относительно при-
тира и образуется равномер-
ная сетка траекторий, пока-
занная на рис. 9.9. При прав-
ее притиров (исправлении
формы) в сепаратор уста-
навливают специальные пра-
вящие диски или кольца.
В табл. 9.8 приведены
основные технические харак-
теристики одно- и двухдиско-
вых притирочных станков.
В зависимости от требо-
ваний к точности и шерохо-
ватости поверхности деталей
притирку осуществляют за
одну или несколько последо-
вательных операций
(табл. 9.9).
Производительность при-
тирки и шероховатость обра-
ботанной поверхности зави-
сят от зернистости применя-
емых паст. Параметр шерохо-
ватости Ra (мкм) и интен-
сивность съема припуска Qi
(мкм/мин) могут быть при-
166
Таблица 9.9. Число притирочных операций в зависимости от требований к точ-
ности и шероховатости поверхности и припуска
Требуемый параметр шероховатости, Ra, мкм Отклонение от плоскостности, мкм Число операций Припуск, мм
0,08—0,16 3,0—5,0 1 0,03—0,05
0,04-0,08 1,0-2,0 1 2 0,03—0,05 0,005—0,01
0,02—0'04 0,2—0,5 1 2 3 0,03-0,05 0,005—0,01 0,002—0,003
0,006—0,02 0,1—0,3 1 2 3 4 0,03—0,05 0,005—0,01 0,002—0,003 0,0005—0,001
ближенно определены по следующим формулам:
Ra = az; Q\ = bz, (9.4)
где а = 0,11, 6 = 0,12 для зернистости М40—Ml4; а = 0,15, 6 = 0,20 для
зернистости М10—М5; а = 0,25, 6 = 0,40 для зернистости М3—Ml.
Рекомендуемые режимы алмазной притирки приведены в табл. 9.10.
Важное значение имеет технология правки притиров для обеспе-
чения точности обработки. Правку плоских притиров осуществляют
следующими способами:
специальными правильными кольцами (допуск формы 0,002—
0,010 мм);
Таблица 9.10. Режимы алмазной притирки
Вид притирки Скорость, м/мин Давление, МПа
Плоская односторонняя: черновая 100—150 0,06—0,12
получистовая 60-100 0,06—0,12
чистовая 10—60 0,04-0,06
Плоская двусторонняя: черновая 80—100 0,06—0,12
получистовая 40—80 0,06—0,12
чистовая 5—40 0,04—0,06
Круглая на двухдисковых станках: черновая 20—30 0,15—0,30
получистовая 10—20 0,15—0,30
чистовая 5-10 0,10—0,15
167
методом «притир по притиру» (допуск формы 0,001—0,005 мм);
методом «трех плит», заключающимся в поочередной притирке
друг к другу одного рабочего и двух вспомогательных притиров (допуск
формы 0,0005—0,001 мм).
В массовом производстве подшипников качения широко применяют
плоскопараллельную притирку плоских торцов колец и роликов на
двухдисковых станках с помощью абразивных дисков-притиров,
представляющих собой мелкозернистые (6—М28) круги на керамической
и бакелитовой связке, работающие торцом. При снятии припуска 0,16—
0,03 мм обеспечиваются плоскостность и плоскопараллельность деталей
0,002—0,004 мм и параметр шероховатости Ra = 0,20 4- 0,35 мкм.
Одним комплектом из двух кругов-притиров обрабатывают до 150 000 ко-
лец.
§ 9.4. ОБРАБОТКА ПОТОКОМ
СВОБОДНЫХ АБРАЗИВНЫХ ЧАСТИЦ
Для отделочной обработки деталей сложного профиля разрабо-
таны различные механизированные процессы обработки потоком свобод-
ных абразивных частиц. Точность размеров и формы деталей должна
быть обеспечена на предшествующих операциях, где используется
жесткий инструмент, например шлифовальный круг. Обработку потоком
абразивных зерен применяют: для уменьшения шероховатости поверх-
ности (Ra = 0,204-0,06 мкм); улучшения параметров поверхностного слоя
металла, влияющих на работоспособность деталей; удаления заусенцев
и закругления кромок после обработки резанием и штамповки; подго-
товки поверхностей для нанесения различных покрытий. Использование
механизированной технологии позволяет ликвидировать ручной труд при
обработке сложнопрофильных деталей.
Физическая сущность обработки потоком свободных абразивных
частиц следующая: обрабатываемую заготовку подвергают воздействию
потоком жидкостно-абразивной или воздушно-абразивной рабочей
среды, при этом происходит одновременная обработка всей или большей
части поверхности детали за счет очень большого числа абразивных
зерен. Хотя усилия, передаваемые свободными абразивными зернами
на обрабатываемую поверхность, невелики, большая частота воздей-
ствий зерен обеспечивает достаточно производительную обработку.
Различают две основные группы способов обработки потоком
свободных частиц: процессы обработки разреженным потоком и уп-
лотненным потоком.
К первой группе процессов относятся: виброабразивная, тур-
боабразивная, струйно-абразивная, жидкостно-абразивная обработка.
Виброабразивная обработка заключается в том, что в контейнер 4
(рис. 9.11) загружают рабочую смесь 2, состоящую из абразивных
тел и жидкости, а также обрабатываемые детали 3. Контейнеру
сообщают колебания с помощью специального механизма-вибратора /,
колебания могут возникать либо в одной плоскости, либо одновременно
в двух или трех плоскостях. В результате воздействия колебаний
168
Рис. 9.11. Схема виброабразивной
обработки
Сжатый
toady*
Рис. 9.12. Схема турбоабразив-
ной обработки
частицы рабочей смеси образуют так называемый вибровзвешенный
слой, т. е. низкоскоростной поток, который, перемещаясь относи-
тельно деталей, производит их обработку. В ряде случаев детали
закрепляют в контейнере. Частота колебаний контейнера составляет
15—50 Гц, амплитуда колебаний— 1—5 мм, скорость движения абра-
зивных тел в контейнере — 0,3—1 м/с, сила их ударов по обрабаты-
ваемой поверхности — 10—20 Н. При виброабразивной обработке исполь-
зуют специальные высокотвердые формованные абразивные тела в виде
пирамид, призм, конусов. Применяют также классифицированный по
размерам бой шлифовальных кругов. Основой используемых СОЖ
являются водные растворы щелочей, кислот и солей с добавкой поверхно-
стно-активных веществ.
Интенсивность снятия припуска при виброабразивной обработке
составляет 0,1—0,4 мкм/мин, машинное время обработки —0,5—3 ч,
достигаемый параметр шероховатости Ra = 0,1 4-0,3 мкм.
Созданы различные конструкции установок для виброабразив-
ной обработки, в том числе двух- и четырехкамерных, установок
с кольцевыми камерами (типа «спиратрон»). Наиболее рациональной
областью применения этого способа является обработка некруглых
деталей небольших размеров, обладающих достаточно высокой жестко-
стью, например таких, как турбинные и компрессорные лопатки,
детали санитарно-технической арматуры, литые и штампованные детали.
Турбоабразивную обработку производят в рабочей камере 1
(рис. 9.12), дном которой является пористая «решетка» 3; к камере
снизу подводят сжатый воздух. На дно камеры насыпают слой абра-
зивных зерен 2; при определенном расходе воздуха абразивные
зерна сначала взвешиваются, а при дальнейшем увеличении скорости
воздущного потока совершают интенсивное турбулентное движение,
169
образуя так называемый «кипящий» слой (внешне напоминающий
кипящую жидкость). В рабочую камеру вводят обрабатываемую заго-
товку 4, которой сообщается от электродвигателя 5 вращение или
более сложное движение. В результате микроударного воздействия
абразивными зернами обрабатывается вся открытая поверхность за-
готовки. Благодаря малой вязкости и высокой текучести «кипящего»
абразивного слоя этим способом обрабатывают детали наиболее
сложного профиля.
При турбоабразивной обработке применяют зерна легированного
(хромтитанистого и циркониевого) электрокорунда, обладающие
большей прочностью по сравнению с зернами нормального и белого
электрокорунда. Используют, как правило, зерна зернистостью 40—50,
в некоторых случаях для чистовой операции — зернистости 12—16.
Для обработки наиболее грубых поверхностей (/?и>10 мкм) приме-
няют смесь зерен зернистости 50 и 80.
Скорость абразивных зерен в рабочей камере составляет 0,5—1 м/с,
скорость заготовки — 15—30 м/с, сила, с которой абразивные зерна
воздействуют на металл — 0,3—2 Н, частота ударов зерен на один
квадратный миллиметр поверхности—100—400 с-1; интенсивность
снятия припуска — до 2—5 мкм/мин, машинное время обработки —
2—10 мин, параметр шероховатости /?а = 0,4-ь0,2 мкм.
При турбоабразивной обработке удаляются заусенцы и закруг-
ляются кромки на деталях, оставшиеся после точения, сверления,
протягивания, зубонарезания и т. д. Изменяя режимы и время обра-
ботки, можно получать различные радиусы закругления кромок.
Поверхность, обработанная турбоабразивным способом, обладает
высокой сцепляемостью с гальваническими, напыленными покрытиями.
Создан ряд конструкций специальных установок для турбоабра-
зивной обработки, позволяющих обрабатывать заготовки размером
20—1200 мм. Обработка на этих установках осуществляется в авто-
матическом цикле, причем, как правило, с реверсивным вращением
заготовок, что обеспечивает равномерность обработки.
Турбоабразивная обработка наиболее эффективна для сложно-
профильных деталей — тел вращения (например, зубчатых колес,
дисков турбин и компрессоров, штампованных дисков и втулок слож-
ного профиля), а также плоских деталей, которые устанавливают
в дисковой кассете.
Струйно-абразивная обработка осуществляется путем подачи
с помощью специального струйного аппарата струи абразивно-жид-
костной смеси на деталь под давлением 0,4—1,0 МПа. Для того чтобы
обработать всю поверхность и не ухудшить точности формы детали,
необходимо придать струйному аппарату и детали движения подач
с определенными скоростями. Основными параметрами, влияющими на
производительность и качество струйно-абразивной обработки, явля-
ются: давление струи, угол атаки (наклона струи к обрабатываемой
поверхности), длина струи, зернистость абразивного материала и кон-
центрация зерен в рабочей смеси, время обработки. Длина струи
170
составляет 60—80 мм, угол атаки — 30—45°,
объемная концентрация абразивных зерен в
жидкости — для крупного зерна (зернистость
20—40) 1:4, для мелкого зерна (зернистость
М28—М63) 1:3 или 1:2.
Струйно-абразивным способом достигаются
интенсивность съема припуска 1,5—4 мкм/мин,
параметр шероховатости поверхности Ra =
= 0,54-1,2 мкм. Для промышленного исполь-
зования созданы специальные установки с гер-
Рис. 9.13. Схема магнит-
но-абразивной обработки
метичными камерами и механизмами подач.
Этот способ целесообразно применять для обработки несимметричных
сложнопрофильных деталей средних размеров.
Жидкостно-абразивную обработку производят следующим обра-
зом: вращающийся барабан загружают обрабатываемыми деталями и
рабочей смесью, состоящей из шлифзерна и жидкости с поверхностно-
активными добавками. При вращении барабана происходит относи-
тельное перемещение деталей и абразивных зерен, в результате чего
осуществляется обработка. Этот способ отделочной обработки наименее
производителен (время обработки составляет 6—10 ч) и постепенно
вытесняется более эффективными способами, описанными выше.
К процессам отделочной обработки уплотненным потоком абразивных
частиц относятся: магнитно-абразивная, центробежно-планетарная,
экструзионно-абразивная обработка.
Магнитно-абразивная обработка осуществляется следующим образом.
Обрабатываемую заготовку 1 (рис. 9.13) помещают между полю-
сами 2 электромагнитов; при включении тока создается магнитное поле.
В зазор между деталью и полюсами засыпают зерна специального
абразивно-магнитного материала, и на полюсах в результате действия
магнитного поля образуется своеобразная «щетка»— уплотненный
слой 3 зерен. В зону обработки подают СОЖ. Деталь вращается
и совершает осевое движение подачи, при взаимодействии зерен
с поверхностью детали осуществляется обработка. Зерна могут пере-
мещаться внутри «щетки», степень их уплотнения зависит от напря-
женности магнитного поля. Давление абразивного слоя составляет
0,4—0,7 МПа.
Производительность и качество магнитно-абразивной обработки
зависят от размеров зерен, скорости детали, размера зазора между
полюсами и деталью, напряженности магнитного поля, времени
обработки.
Для магнитно-абразивной обработки созданы специальные абра-
зивные материалы, полученные методом спекания железа с абра-
зивом — оксидом алюминия, карбидом титана и др. Размер частиц
такого материала 100—200 мкм, причем размер абразивных частиц
составляет 40—50 мкм.
Скорость детали равна 0,8—1,6 м/с, время обработки — 30—45 с,
размер зазора — 1,1 —1,5 мм, магнитная индукция — 0,8—1,2 Тс.
171
Рис. 9.14. Схема центробеж-
но-планетарной обработки
профильных деталей типа
При таком режиме магнитно-абразив-
ной обработки деталей после точения
с параметром шероховатости /?а = 5 мкм
за 80—90 с получают поверхности с Ra =
= 0,3-4-0,4 мкм, а обработки деталей
после шлифования с /?а = 0,б4-0,8 мкм за
40—50 с — поверхности с /?а = 0,0б4-
4-0,10 мкм. Интенсивность съема при-
пуска составляет 5—7 мкм/мин.
Магнитно-абразивную обработку це-
лесообразно применять для сложно-
тел вращения, плоских деталей с не-
большим перепадом размеров профиля, нежеских деталей типа
штоков, осей деталей небольших диаметров. Создана конструкция
специального магнитно-абразивного станка модели МАРС для обра-
ботки деталей диаметром до 25 мм и длиной до 100 мм.
Центробежно-планетарную обработку осуществляют по схеме,
представленной на рис. 9.14. Барабан 3 вращается со скоростью
10—20 м/с; засыпанный в барабан слой абразивных зерен 4 под
действием сил инерции занимает положение, показанное на схеме,
уплотняется и, прижимаясь к стенке барабана, вращается вместе
с ним. Заготовка 2, приводимая во вращение от электромотора /
со скоростью 2—4 м/с, погружается в уплотненный абразивный слой,
к поверхности детали подается СОЖ. Давление уплотненного абра-
зивного слоя на поверхность детали составляет в зависимости от
размеров зерен 0,007—0,016 МПа, сила воздействия единичного зер-
на — 0,015—0,48 Н. Обработка осуществляется в результате царапания
поверхности абразивными зернами. С увеличением скорости барабана
степень уплотнения абразивного слоя возрастает, однако подвижность
зерен сохраняется. Такая обработка наиболее пригодна для сложно-
профильных деталей — тел вращения небольших размеров, причем
можно обрабатывать как наружные, так и внутренние поверхности.
При этом способе достигается параметр шероховатости Ra = 071 4-0,3 мкм
при обработке шлифовальным материалом зернистостью 4—8 и
Ra = 0,634- 1,25 мкм при обработке шлифовальным материалом зерни-
стостью 80—125.
Экструзионно-абразивная обработка предназначена для обработки
внутренних поверхностей и заключается в продавливании через
обрабатываемое отверстие очень вязкой абразивной пасты под высоким
давлением, равным 4—10 МПа. Паста может включать зерна любого
абразивного материала. Абразивные зерна, перемещаясь вместе с па-
стой относительно детали, внедряются в металл и осуществляют цара-
пание, т. е. съем металла. Этот способ особенно эффективен для обра-
ботки отверстий малых диаметров (менее 6—8 мм), некруглых отверстий,
пазов. Он позволяет получить параметр шероховатости поверхности
/?а = 0,06 4-0,10 мкм.
172
Глава 10
ОБРАБОТКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
АЛМАЗНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
§ 10.1. ШЛИФОВАНИЕ СТЕКЛА
Шлифование стекла алмазным инструментом широко
применяют в различных видах производства, например при об-
работке технического листового стекла, стекла, используемого в опти-
ческом производстве, художественного стекла (хрусталя) и стеклянной
посуды.
Наиболее массовыми изделиями из листового технического стекла,
при производстве которых используют алмазный инструмент, являются
автомобильные и тракторные стекла. После вырезки по контуру фи-
гурные многослойные закаленные стекла поступают на станки карусель-
ного типа для обработки кромок. Автомобильное стекло с помощью
вакуумных присосок крепится на вращающемся столе станка, к кром-
кам стекла с постоянным регулируемым усилием поджимается шарнирно
закрепленный шпиндель с вращающимся алмазным кругом (рис. 10.1).
Для обработки кромок стекла применяют алмазные круги с по-
лукруглым, трапецеидальным профилем и другими профильными ра-
бочими поверхностями. Для притупления кромок обычно используют
алмазные круги на гальванической связке, для сверления кромок — круги
на металлической связке. Алмазные круги изготавливают методом порош-
ковой металлургии из алмазных порошков марки АЗ (природные алма-
зы) или марок АС32 — АС65 (синтетические алмазы) зернистостью
200/160 или 160—125 на гальванической связке (никель) или на прес-
сованных связках марок Ml, М7.
Алмазные круги после закрепления в оправке и правки должны
балансироваться в целях достижения минимального биения алмазо-
Рис. 10.1. Шпиндель с алмазным кругом для шлифования кромки автомобиль-
ного стекла:
/ — фланец; 2 — грузик-сухарь; 3 — диск; 4 — алмазный круг; 5 — стекло
173
носного слоя (не более 0,02 мм). Алмазные круги не рекомендуется
снимать с фланцев до полного износа. Для восстановления геометри-
ческой формы и режущей способности круги на металлических прес-
сованных связках необходимо периодически править. Правку производят
шлифовальным кругом из карбида кремния или электролитическим
способом.
Для обработки кромок автомобильного стекла рекомендуется сле-
дующий режим алмазного шлифования:
Скорость шлифования, м/с . 25—30
Скорость движения круговой (касательной) подачи
стекла, м/мин 3,5—5,0
Сила прижима круга, Н . 0,35—0,50
Расход СОЖ (на водной основе) составляет 10—
15 л/мин; припуск на обработку 0,2—0,3 мм.
По ходу работы режущая способность алмазного круга уменьшается,
поэтому для сохранения производительности необходимо увеличить силу
прижима алмазного круга к стеклу. Если не обработанной кромке стекла
образуются сколы, то для восстановления режущей способности тре-
буется правка круга. Алмазный инструмент применяют при шлифо-
вании поверхности автомобильных зеркал, кромок стеклянных труб,
обработке отверстий — сверлении.
Для различных условий сверления используют сверла разной кон-
струкции (табл. 10.1 и рис. 10.2). Обычно применяют конструкции труб-
чатых и кольцевых сверл или их разновидности (за исключением стерж-
невых сверл для малых отверстий). Такие конструкции характери-
зуются малыми усилиями сверления и образованием минимальных сколов
на выходе сверла. Стержневая конструкция для малых диаметров от-
верстий обеспечивает максимальную прочность сверла.
Трубчатые сверла, изготовленные методом гидростатического прес-
сования, обладают преимуществами сверл, полученных спеканием алмаз-
ной металлической композиции (т. е. высокими стойкостью и режущей
способностью), и тонкостенных трубчатых сверл (т. е. малым усилием
сверления).
При сверлении глухих отверстий используют сверла, у которых
вся торцовая поверхность является режущей.
Режимы, применяемые при алмазном сверлении стекла марки К8,
приведены в табл. 10.2.
Для сверления отверстий диаметром до 2 мм предпочтительнее ис-
пользовать ручную подачу. В таблице приведены данные для отноше-
ния //d^5, где / — длина отверстия; d — диаметр отверстия. Увеличение
глубины сверления приводит к снижению скорости движения осевой по-
дачи сверла и его стойкости. С увеличением зернистости алмазного
порошка увеличивается производительность и стойкость сверла, однако
ухудшается шероховатость обработанной поверхности.
Оптимальной концентрацией алмазов для сверл является 100—125 %.
С увеличением концентрации повышается режущая способность сверл,
но снижается их износостойкость.
174
Таблица 10.1. Характеристики алмазных сверл для сверления отверстий различных диаметров
Диаметр отверстия, мм Тип сверла Характеристика алмазоносной части
Марка алмаза Зернистость Марка связки Концентра- ция алмазов, %
До 1 Стержневое АС 15—АС32, АСМ - До 63/50 Ml 100
Трубчатое перфорированное АС15—АС32, АСМ Гальванический никель —
Стержневое диаметром до 3 мм Ml 100—125
Трубчатое перфорированное АС6—АС32 63/50—160/125 Гальванический никель —
Свыше Трубчатое, изготовленное методом гальванопластики —
1 до 10 Трубчатое, изготовленное методом гидростатического прессования М16 100—125
Свыше 10 Коль,1евая коронка
Трепанирующая головка
100/80
Ml
Ml, алмазный прокат
100
Рис. 10.2. Конструкции алмазных сверл: а — трубчатое, изготовленное методом
гидростатического прессования; б — стержневое; в — трубчатое перфорирован-
ное; г — кольцевое; д трепанирующее;
1 — алмазоносный слой. 2 — корпус
Таблица 10.2. Режимы алмазного
сверления
Диаметр сверла, мм Частота вращения, мин “1 Ско- рость дви- жения осевой подачи, мм/мин
Свыше 1 до 3 6000—18 000 5—20
» 3 » 10 3000—12 000 30—50
» 10 » 30 2000—6000 30—40
30 » 50 1200—2500 20—30
50 » 100 500—1200 10—20
Рис. 10.3. Схема обработ-
ки сферической поверх-
ности оптических деталей:
/ — деталь; 2 — алмазный
инструмент
Для сверления отверстий в неметаллических материалах важную
роль играет способ подачи СОЖ. Обычно сверление с наружным подво-
дом СОЖ допустимо только при использовании сверл диаметром до 20 мм
и глубине сверления не более 5 мм. В остальных случаях необходимо по-
давать СОЖ через внутреннюю полость сверла с использованием спе-
циальных патронов. Обычно применяют СОЖ на водной основе. При глу-
боком сверлении 254-30) рекомендуется использовать трансфор-
маторное масло.
Алмазные инструменты широко применяют для обработки хрусталь-
ной и стеклянной посуды: нанесения «алмазной» грани, шлифования
плоских поверхностей, ножек изделий (рюмок, фужеров и др.), при-
тупления острых кромок (фацетирования), гравировки рисунка, притир-
ки конических поверхностей. Для этих работ используют алмазные круги
формы 14ЕЕ1Х, 1Е1Х.
Типоразмер круга выбирают в зависимости от вида операции, кон-
фигурации и размеров обрабатываемой поверхности. Как правило, изде-
176
Таблица 10.3. Характеристики алмазных кругов для обработки изделий из
сортового и художественного стекла
Вид обработки Обрабаты- ваемые изделия Характеристика алмазного порошка
Мар- ка Зернистость Концент- рация алмазов, %
Шлифование грани шириной до 5 мм Мелкие и средние АС6 50/40' 50
Шлифование грани шириной более 5 мм Средние 63/50
Предварительное шлифование грани шириной до 8 мм в две операции Средние и крупные АС6; АС15 200/160; 160/125; .100/80 100
Чистовое шлифование грани шири- ной более 8 мм в две операции Средние АС6 50/40 50
Крупные АС4 63/50 50; 100
АСМ 40/28
Гравирование, притирка конусов, чи- стовое фацетирование, нанесение ли- ний рисунка Мелкие АС4 50/40 50
Средние АСМ 60/40
Крупные 40/28
лия средних и крупных размеров обрабатывают на станках вручную,
изделия малых размеров — на станках-автоматах с запрограммирован-
ным рисунком.
Важное значение имеет подготовка алмазного круга к работе. После
консервации его необходимо тщательно осмотреть; не допускаются тре-
щины, отслаивание алмазного слоя, забоины, раковины. После закре-
пления круга во флан- цах следует провести балансировку, а после установки на шпинделе станка —.выправить Таблица 10.4. Режимы алмазного оптических деталей шлифования
Диаметр круга, мм Скорость шлифования, м/с Скорость движения осевой подачи, мм/мин
круг в целях устране- ния биения режущей поверхности. Угол профиля круга обычно составляет 90, ПО, 130 и 140° Харак- теристики алмазных кругов, рекомендуемые круга из шлифо- вальных порошков круга из микро- порошков
5-32 38—100 Свыше 100 20 0,005 0,003 0,0015 0,0003
7 Под ред. 3. И. Кремня
177
для обработки сортового и художественного стекла, приведены в
табл. 10.3. Условно принято следующее деление изделий по размерам:
крупные — вазы высотой более 250 мм, диаметром более 150 мм, графины
объемом более 500 мл ; средние — вазы высотой до 250 мм, диаметром до
150 мм, графины объемом до 500 мл; мелкие — бокалы, стаканы, рюмки,
солонки и др.
На операциях ручного нанесения рисунка обычно применяют СОЖ
на водной основе с тем, чтобы можно было постоянно видеть процесс
нанесения рисунка. На станках, предназначенных для механического
нанесения рисунка используют как СОЖ на основе минеральных масел,
так и водные СОЖ с добавками поверхностно-активных веществ.
Широко применяют алмазные инструменты при обработке оптических
деталей. Наиболее распространенной операцией является шлифование
сферической поверхности линз (рис. 10.3). Для этой операции исполь-
зуют алмазные кольцевые круги. Их применяют на предварительной и по-
лучистовой операциях. Алмазные круги изготавливают из алмазных
порошков марок АС6, АС15, АС32, АС50 зернистостью 400/315 и меньше,
а также микропорошков с концентрацией алмазов от 12,5 до 150 %.
Режимы шлифования оптического стекла приведены в табл. 10.4.
§ 10.2. ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
И РАДИОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ФЕРРИТОВ
Технология обработки деталей радиоэлектроники полностью
базируется на применении алмазного инструмента. Особенностью этого
класса деталей является то, что их изготавливают из высокочистых
дорогостоящих материалов.
Наиболее характерными операциями обработки этого класса яв-
ляются: резка, доводка поверхностей, раскрой на отдельные элементы,
сверление отверстий.
В целях уменьшения толщины реза и экономии дорогостоящих ма-
териалов при резке применяют алмазные круги с внутренней режущей
Рис. 10.4. Схема установки ал-
мазного круга с внутренней ре-
жущей кромкой:
/ — алмазный круг; 2 — держатель;
3 — разрезаемая заготовка; 4 —
патрон
кромкой типа АКВР, которые для уве-
личения жесткости растягиваются при
закреплении в специальном патроне
(рис. 10.4).
Этими кругами производят резку по-
лупроводниковых материалов, кварца,
сапфира, керамики. По мере увеличения
размеров разрезаемых заготовок увели-
чиваются размеры кругов. В настоящее
время серийно выпускаются алмазные
круги с наружным диаметром 206—
560 мм при внутреннем диаметре алмазо-
носного слоя от 0,20—0,32 мм.
Корпуса таких кругов изготавливают
из ленты толщиной 0,1—0,15 мм из вы-
178
Таблица 10.5. Характеристики алмазных кругов с внутренней режущей кромкой
Обрабатываемый материал Марка алмазов Зернистость алмазного порошка
Кремний, германий А2, АЗ, АС6, АС 15, АСН, АН 60/40—50/40
Арсенид галлия АСН, АН 40/28—28/20
Стекло, ситалл, феррит АС6, АС 15 100/80—50/40
Сапфир, рубин, кварц А2, АЗ, АС, АС 15 125/100—100/80
сокопрочной коррозионно-стойкой стали Х18Н9. Алмазный слой наносят
на режущую поверхность круга гальваническим методом.
Для изготовления кругов типа АКВР (табл. 10.5) необходимо исполь-
зовать алмазы наиболее прочных марок. С увеличением крупности ал-
мазного зерна увеличивается производительность круга, однако возра-
стают ширина реза и толщина дефектного слоя обрабатываемой детали,
что ведет к дополнительным потерям.
Обрабатываемый материал обычно приклеивают к держателю и вводят
в отверстие алмазного круга. Алмазный круг с внутренней режущей
кромкой вращается со скоростью 15—25 м/с и имеет подачу в радиаль-
ном направлении. При увеличении подачи снижаются точность и ка-
чество поверхности реза. Радиальную подачу вибирают в зависимости
от обрабатываемости материала, размеров заготовки, характеристики
алмазоносного слоя и корпуса круга, требований к точности реза.
При правильной эксплуатации алмазных кругов типа АКВР одним
кругом выполняются от нескольких сот до нескольких тысяч резов
в зависимости от конкретных условий.
В ряде случаев для резки крупных блоков или заготовок экономи-
чески целесообразно использовать алмазные штрипсы, которые пред-
ставляют собой тонкую стальную полосу толщиной 0,15—0,2 мм с нане-
сенным алмазоносным слоем (методом гальваники). Резку производят
набором штрипс, закрепленных в специальной раме и имеющих воз-
вратно-поступательное движение. Скорость рамки со штрипсами около
1 м/с (400—600 дв. ход/мин). Скорость резки единичной штрипсовой
пилой значительно ниже, чем кругами типа АКВР, поэтому используют
одновременно несколько пил.
Кроме того, для заготовок диаметром более 150 мм применение
кругов типа АКВР затруднительно (поскольку это потребует исполь-
зования кругов диаметром более 700 мм), в то время как штрипсовая
резка может быть легко осуществлена.
Для резки крупных заготовок из стекла и других материалов исполь-
зуют канатную пилу — стальной трос со свободно насаженными алма-
зоносными втулками (кольцами) диаметром 1,5—6 мм, между которыми
установлены промежуточные безалмазные втулки меньшего диаметра.
Канатная пила охватывает надрезаемый блок и приводится в движение
системой шкивов, постоянно натягивающих пилу. Такого же типа системы
Т
179
0,02-0,05
Рис. 10.5. Алмазный
диск для раскройки
полупроводниковых
пластин:
1 - алмазоносный слой;
2 — корпус
применяют при проволочной резке, когда в ка-
честве режущего элемента использована метал-
лическая проволока с алмазным слоем, нане-
сенным на нее гальваническим методом.
После резки и полировки пластины из полу-
проводниковых или диэлектрических материа-
лов раскраивают на элементы с помощью
тонких алмазных дисков (рис. 10.5). Алмазные
диски для этих операций с наружным диа-
метром 50—90 мм изготавливают как на орга-
нических, так и на металлических связках.
Алмазные диски на органических связках со-
храняют минимальную толщину нарушенного
слоя, однако являются непрочными и имеют
низкую стойкость. Поэтому чаще используют
алмазные диски на металлических связках
толщиной 25 мкм и более. Изготавливают
эти диски либо гальваническим методом, либо
методом прокатки алмазоносной фольги из порошков металла и алмаза.
Так как толщина разрезаемой пластины обычно составляет несколько
десятых долей миллиметра, то алмазные сверхтонкие кольца зажимают
во фланцах с минимальным вылетом алмазоносной части, обеспечиваю-
щей разрезку пластин.
Для сверления мелких отверстий используют в основном алмазные
стержневые сверла диаметром до 1 мм алмазоносным слоем на стальном
корпусе, нанесенном гальваническим методом.
§ 10.3. ОБРАБОТКА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Для резки горных пород, огнеупоров, бетона, железобетона,
асбоцементных плит, различного облицовочного и других строительных
материалов применяют алмазные отрезные сегментные круги (АОСК),
которые состоят из дискового корпуса 1 с напаянными по периферии
алмазными сегментами 2 (рис. 10.6). Алмазные сегментные круги вы-
пускают диаметром 250—2000 мм, в отдельных случаях используют
круги диаметром до 3000 мм. Алмазные сегменты изготовляют из ал-
мазных порошков зернистостью 250/200—1000/800 как из природных,
так и из синтетических алмазов на различных металлических связ-
ках (табл. 10.6).
Рекомендуемый режим эксплуатации алмазных сегментных отрезных
кругов следующий:
Скорость резания, м/с . 20—50
Глубина резания, мм, не более . 500
Скорость движения касательной подачи, м/мин, не более 3
Резку производят с использованием СОЖ на водной основе с расхо-
дом 3—4 л на каждые 100 мм диаметра круга.
180
Резку блоков горных пород на
плиты осуществляют также полосо-
выми пилами. Алмазная полосовая
пила представляет собой стальную
полосу длиной до 4000 мм, высотой
160—2000 мм и толщиной 4—5 мм,
на торце которой напаяны 20—70 ал-
мазных режущих элементов в виде
брусков. Для резки блоков, как пра-
вило, используют набор одновременно
работающих полосовых плит (20—
40 шт). Для изготовления алмазных
брусков используют как природные ал-
мазные порошки и зерна размерами
0,5—0,7 мм, так и синтетические
Рис. 10.6. Алмазный отрезной
сегментный круг для резки из-
делий из строительного матери-
ала
алмазные порошки из поликристаллов марок АРК^4, АРСЗ зернистостью
500/400—1000/800 и марок АС50, АС65 зернистостью 250/200—500/400
с концентрацией алмазов 25, 35, 50 и 75 %. Для резки более прочных пород
применяют бруски с более мелкими алмазами и с более высокой их
концентрацией. Рекомендуются следующие режимы резки блоков при-
родного камня полосовыми пилами:
Частота движения пильной рамы, мин-1 120
Скорость движения радиальной подачи, мм/ч:
для туфа, ракушечника 200—250
» мрамора 150—200
В строительстве широко используют алмазные сверла для сверления
отверстий в изделиях из бетона и железобетона, позволяющие высверли-
вать отверстия необходимых размеров, не нарушающие структуры стенок
отверстий и исключающие образование сколов на выходе отверстий.
Промышленность выпускает алмазные сверла типов СКА-2 и СКА-2Н
из природных алмазов и типа СКА-2С и СКА-ЗС из синтетических
алмазов. Алмазные сверла типа СКА-2, СКА-2Н и СКА-2С изготав-
Таблица 10.6. Марки связок алмазных отрезных сегментных кругов для обра-
ботки строительных материалов
Марка связки Обрабатываемый материал
Мб—01 Высокоабразивные строительные материалы и горные породы: шамот, динас, бетон, песчаник, ракушечник, туф, пористый ба- зальт
Мб—02 Твердые горные породы: легкообрабатываемый гранит, лабра- дорит, диабаз и т. п.
Мб-03 Кристаллический мрамор повышенной прочности, в том числе мрамор с включением твердых минералов (гематит, кварц и др.), а также доломит и травертин; гранит
Мб—09 Мрамор, гипс, асбоцемент
181
Таблица 10.7 Характеристики алмазных инструментов и режимы шлифования плоских поверхностей изделий из строительных
материалов
Обрабатываемые изделия Вид шлифования Марка алмазов Зернистость алмазного порошка и концентрация Концент- рация алмазов, % Режим обработки
Скорость резания, м/с Глубина шлифования, мм Скорость движения касатель- ной пода- чи, м/мин Припуск, мм
Облицовочные плиты и другие изделия из гранита, лабрадорита, бетона Фрезеро- вание Черновое шлифование А2, АЗ, АРСЗ AM, АСМ 500/400—1000/800 400/315—800/630 25—50 10—20 0,1—0,2 0,05—0,1 4,0—8,0 2,0 До 2,0
Получи- стовое шли- фование 100/80—160/125 50—75 20—50 0,01—0,04 1,2—8 До 0,5
Чистовое шлифование AM 7/5—63/50 100 0,005—0,01 0,4—8 До 0,1
Фрезеро- вание А2, АЗ АС15, АС32 500/400—1000/800 15—20 0,1—0,4 4,0—10,0 До 3
Облицовочные плиты и другие изделия из мрамора, известняков и близких к ним пород Черновое шлифование АС50, АРК4, АРСЗ 400/315—630/500 25, 50 0,005—0,4 До 1,5
Получи- стовое шли- фование 100/80—160/125 50—75 20—25 0,01—0,06 1,2—8 До 0,5
Чистовое шлифование AM, АСМ 28/20—60/40 100 0,005—0,02 0,4—6 До 0,1
ливают диаметром 20—160 мм, сверла
типа СКА-3 — диаметром 20—60 мм.
Алмазное сверло состоит из кольцевой
коронки с алмазоносным слоем, при-
паенной к трубчатому удлинителю
длиной 350 мм. При износе альмазо-
носной части алмазную коронку пере-
паивают, таким образом, удлинитель
сверла может быть использован 3—
5 раз.
Алмазные сверла типа СКА-2 изго-
тавливают из алмазных порошков
АЗ 800/630—250/200 и из алмазонос-
Рис. 10.7 Алмазный инструмент для
обработки плоских изделий из кам-
ня и бетона:
/ — фланец; 2 — алмазный брусок
ных зерен размером 0,5—0,7 мм,
сверла типа СКА-2Н — из смеси круп-
ных зерен природных алмазов разме-
ром 1,0—0,7 мм с более мелкими
алмазными порошками, что обеспе-
чивает понижение силы резания. Алмазные сверла типа СКА-2С и
СКА-ЗС изготавливают из синтетических алмазов марки АРСЗ зерни-
стостью 800/630—500/400. Концентрация алмазов в сверлах составляет
75 и 100 %.
Сверла из природных алмазов типа СКА-2 и СКА-2Н предназначены
для сверления изделий из бетонов с наполнителем из твердых пород,
сверла из синтетических алмазов типа СКА-2С и СКА-ЗС — с наполни-
телями из осадочных пород.
Рекомендуется следующий режим сверления:
Скорость резания, м/с 4—6
Давление, МПа 3,5—5
Расход СОЖ на 1 см диаметра, л/мин . 0,2—0,5
Давление СОЖ в системе промывки, МПа 0,15—0,3
При сверлении конструкций из железобетона, насыщенных сталь-
ной арматурой, следует понизить скорость резания и уменьшить давление
на сверло на 30—40 %.
Выбор сверлильной машины зависит от диаметра алмазного сверла;
эта зависимость приведена ниже.
Диаметр сверла, мм
Мощность привода, кВт
20-25 32—60 70—100 125—160
0,8—1,2 2,0-2,5 2,8—3,2 4,0—5,0
Биение шпинделя машины вместе с приспособлением должно быть
не более 0,5 мм, биение коронки сверла не более 0,5—0,7 мм.
Широко применяют алмазные инструменты (рис. 10.7) при обработке
плоских поверхностей облицовочных плит из природного камня раз-
личных пород, бетонных плит, бетонных и мраморных полов, огнеупоров
183
и т. д. При этом используют несколько типов алмазного инструмента:
для предварительной обработки с глубиной резания до 1 мм применяют
алмазные торцовые фрезы, работающие в режиме глубинного шлифо-
вания, для чистовой обработки — алмазные круги, обрабатывающие
поверхности плит с глубиной до 0,4 мм. Обычно используют сборные
алмазные инструменты, режущими элементами которых являются алмаз-
ные бруски различного размера, алмазные сегменты, алмазные чашечные
круги. Эти инструменты изготавливают как из природных, так и из синте-
тических алмазов зернистостью до 100/800 на различных металлических
связках.
В табл. 10.7 приведены характеристики алмазного инструмента и ре-
жимы шлифования плоских поверхностей. Обработку производят с ис-
пользованием СОЖ на водной основе с расходом до 10 л/мин и давлением
0,3—0,4 МПа. При правильном выборе условий обработки расход алма-
зов составляет 0,1 —1,5 карат/м2 в зависимости от обрабатываемых
пород при производительности обработки 6—12 м2/ч.
Глава 11
РЕЗАНИЕ И ВЫГЛАЖИВАНИЕ ИНСТРУМЕНТАМИ
ИЗ АЛМАЗА И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
НА ОСНОВЕ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
§ 11.1. ВИДЫ ЛЕЗВИЙНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Синтетические поликристаллические инструментальные ма-
териалы, объединенные в одну группу общим названием композиты,
по своим физико-механическим свойствам превосходят широко распро-
страненные в инструментальном производстве твердые сплавы. Это
позволяет использовать композиты в металлорежущем инструменте
для точения и фрезерования деталей, имеющих высокую твердость
(закаленных сталей, твердых сплавов, отбеленных чугунов), которые
ранее обрабатывались преимущественно шлифованием.
Высокая эффективность применения инструментов, оснащенных
пластинами из композитов, обусловлена их высокими твердостью (микро-
твердостью 40 000—75 000 МПа, что в два-четыре раза выше, чем твер-
дых сплавов), теплостойкостью (1100—1300 СС), теплопроводностью
(близкой к теплопроводности твердых сплавов и не снижающейся при
повышении температуры), химической инертностью, способностью режу-
щей кромки к самозатачиванию.
В зависимости от технологии изготовления различают несколько
марок композиционных материалов для лезвийной обработки: 01 (эльбор-
Р), 02 (белбор), 05, 05И, 09 (ПНТБ), 10 и 10Д (гексанит-Р). Наиболее
широко используют композиты 01, 05, 10 и 10Д. Композит 09 по своим
эксплуатационным свойствам близок к композиту 10, а композит 02 к ком-
позиту 01. Размеры выпускаемых пластин различных форм из композитов
этих марок представлены в табл. 11.1.
С применением пластин из композита изготавливают различные типы
резцов и торцовых фрез (табл. 11.2).
Наиболее эффективны инструменты разъемных конструкций со смен-
ными круглыми и многогранными пластинами. Их преимуществами яв-
ляются: невозможность выпадения режущего элемента в процессе реза-
ния; увеличение благодаря большому количеству режущих кромок числа
переточек. Такой инструмент выпускается в виде проходных, подрезных
и расточных резцов с пластинами круглой, квадратной, треугольной
и шестиугольной формы, а также в виде торцовых однорядных или мно-
горядных фрез. У однорядных фрез пластины расположены в один ряд
по окружности фрезы, у многорядных — в несколько рядов. Для изго-
товления фрез используют перетачиваемые по диаметру пластины круг-
лой формы из композитов 01, 05 и 10Д. Число ножей (пластин) у одно-
185
Таблица 11.1. Размеры пластин из композита для лезвийной обработки
Марка композита
Форма пластины
Размеры пластины (dXb),
мм
01
Круглая
3,6X3,18
3,6X2,38
Круглая
7,0 X 5,0
7,0X3,18
Ромбическая [ (80°) 5,56X3,18
Квадратная 5,56X3,18
Ь*
-LVj-
Трехгранная 4,76X3,18
10
10 (двухслойная)
Круглая
8,0X3,97
5,56X3,97
Круглая
3,87X3,18
Ромбическая (80 °)
186
Таблица 11.2. Основные конструкции резцов и фрез из композита
Тип резца, фрезы
Резец цельный прямой проходной
Резец сборный прямой проходной
Резец сборный подрезной отогнутый
Конструкция
Резец цельный расточной
Резец сборный расточной
187
Продолжение табл. 11.2
Тип резца, фрезы
Фреза торцовая насадная регулируемая
с механическим креплением круглых непе-
ретачиваемых пластин (однорядная)
Фреза торцовая насадная ступенчатая
(двухрядная)
Фреза торцовая с перетачиваемыми эле-
ментами
Конструкция
рядных фрез 12—18, у многорядных — 18—^6. Если в конструкции фрез
предусмотрена возможность регулирования торцового биения,- то оно
устанавливается не более 0,01 мм, у нерегулируемых однорядных фрез
торцовое биение составляет 0,02—0,05 мм, у многорядных фрез —
0,04—0,07 мм.
Опорные поверхности пластин из композита имеют плоскую форму,
а боковые поверхности перпендикулярны к опорным. При такой форме
пластины угла резца образуются при ориентировании ее в державке
резца или корпусе фрезы. При положительном заднем угле а передний
угол у отрицательный и равен по абсолютному значению углу а.
У проходных резцов из композита со вставками а= — у =
= 84-12°, у расточных а=—у=12-?15° Шестигранные пластины из
композита имеют наиболее рациональные углы в плане: <р = 45°
и <pi = 15° Характерной особенностью фрез из композита являются отри-
цательные передние углы: — у = 84-10°
При выборе формы пластин из композита следует иметь в виду,
что пластины ромбической и квадратной формы обладают меньшей
прочностью, чем пластины круглой и шестигранной формы, и их ис-
пользование при точении целесообразно при малых подачах на оборот
заготовки.
Различают два основных способа крепления пластины из компо-
зита: разъемный и неразъемный. При разъемном креплении механи-
ческим путем в корпусе резца или фрезы крепят перетачиваемые пласти-
ны круглой, квадратной, треугольной и шестигранной формы. При не-
188
разъемном креплении пластину из композита способом вакуумной пайки
или горячего прессования неподвижно закрепляют в переходной вставке,
которую затем винтами крепят в державке резца или корпусе фрезы.
Этот тип инструмента является перетачиваемым.
§ П.2. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ
ЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ ИЗ КОМПОЗИТА
Рациональные условия эксплуатации инструмента из сверх-
твердых композиционных материалов характеризуются высокой ско-
ростью резания и малыми подачами. При этом достигаются высокая
точность обработки, малая шероховатость обработанной поверхности;
практически отсутствует нагрев детали.
Композиты являются качественно новым инструментальным мате-
риалом, и их эксплуатация предъявляет повышенные требования к стан-
кам. Резцы из композита применяют для финишной обработки, поэтому
их следует эксплуатировать на металлорежущих станках повышенной,
высокой и особо высокой точности, имеющих большую частоту вращения
шпинделя (3000 мин-1 и более) и малую продольную подачу (0,005—
0,01 мм/об). При этом необходимо учитывать, что резцы с неразъем-
ным креплением поликристалла применяют лишь при обработке от-
верстий малых диаметров и канавок, т. е. когда сборный инструмент
неприемлем.
К продольно-шлифовальным станкам, в которых используют фре-
зы диаметром 100—200 мм, оснащенные композитом, предъявляются
следующие требования: класс точности повышенный, частоты вращения
фрезы 1000—3000 мин-1, скорость продольного перемещения стола
1000—15 000 мм/мин.
Фрезерные станки, работающие фрезами из композита, должны обес-
печивать при диаметре фрезы 125-400 мм частоту вращения шпинде-
ля 125—5000 мин-1 и скорость движения продольной подачи 30—
3000 мм/мин. При фрезеровании в целях уменьшения рабочего хода
фрезы и уменьшения скорости изнашивания пластин из композита ось
шпинделя станка следует наклонять на угол 10'— 1°
Фрезерные и продольно-шлифовальные станки должны быть осна-
щены системой подачи СОЖ с расходом на менее 5 л на 1 зуб фрезы,
причем СОЖ должна подаваться непрерывно для предотвращения по-
явления трещин на режущих кромках. Применение СОЖ при точении
не обязательно, но оно способствует повышению точности, особенно
при растачивании.
Перспективным является использование инструмента из композита
на станках с ЧПУ, позволяющих обрабатывать детали до и после термо-
обработки.
Лезвийным инструментом из композита обрабатывают детали с глу-
биной резания до 2 мм. Поэтому можно оставлять большие припуски
под термообработку и окончательную обработку, что важно для деталей,
склонных при термообработке к короблению. В условиях крупносерийно-
189
Таблица 11.3. Области применения круглых пластин из композитов различных
марок
Вид пластины Марка композита Область применения Радиальная подача, мм/ход
Цельная 01 Тонкое и чистовое точение без удара, торцовое фрезерование заготовок из закаленных сталей и чугунов любой твердости, твердых сплавов с содер- жанием кобальта более 15 % 0,05—0,5
05, 05И Точение без удара заготовок из зака- ленных сталей (<60HRC3) и чугунов любой твердости
Двухслойная юд Точение с ударом и без удара, тор- цовое фрезерование заготовок из зака- ленных сталей и чугунов любой твер- дости, твердых сплавов с содержанием кобальта более 15 %, никелевых спла- вов 0,05—2,0
Таблица 11.4. Режимы торцового фрезерования инструментом из композита
Обрабатываемый материал Марка композита Скорость резания, м/мин Каса- • тельная подача, мм/зуб Осевая подача, мм/ход
Стали конструкционные и леги- рованные, нетермообработанные (<30 HRC,) 400—900 0,01 — 1 0,05—2,0
Стали конструкционные, легиро- ванные, инструментальные, зака- ленные (35—55 HRC3) 01, 10, ЮД 200—600 0,05—1,2
Стали закаленные, цементируе- мые (55—70 HRC3), кроме быстро- режущих 80—300 0,01—0,1 0,05—0,8
Стали быстрорежущие, закален- ные (60—70 HRC3) 20—40 0,05—0,8
Чугуны серые и высокопрочные (150—300 НВ) 01, 05, 10, ЮД 800—3000 0,05—6,0
Чугуны отбеленные, закаленные (400НВ) 01, 05, 10 200—800 0,05—1,0
190
Таблица 11.5. Режимы точения инструментом из композита
Обрабатываемый материал Вид обработки Марка композита Скорость реза- ния, м/мин Осевая подача, мм/об Радиальная подача, мм/ход
Стали инструментальные, ле- Получистовая: 05, 05И 50—100 0,1—0,2
тированные, конструкционные и без удара 1—2
подшипниковые (40<HRC3< <58—60) с ударом Чистовая: 10 40—80 0,1—0,15 0,8—1,5
без удара 05И, 01, 02 60—120 0,04—0,08 0,4—1,0
с ударом Тонкая: 10, 09 50—90 0,04—0,07 0,3—0,5
без удара 01, 02 60-160 0,005—0,002 0,05—0,2
с ударом 10, 09 60—100 0,005—0,02 0,05—0,1
Стали быстрорежущие, ин- Чистовая:
струментальные (58—60 < без удара 01, 02 60-120 0,03—0,07 0,2—0,8
<HRC3<68—70) с ударом Тонкая: 09, 10 40—70 0,03—0,07 0,2—0,4
без удара 01, 02 60—110 0,005—0,02 0,05—0,1
с ударом 09, 10 50—80 005—0,02 0,05—0,1
Чугуны серые и высокопроч- Получистовая:
ные (150—270 НВ) без удара 05И, 10 300—600 0,1—0,3 1—3
с ударом Чистовая: 05И, 10 200—400 0,1—0,2 0,8—1,5
без удара 05И, 01, 02 400—900 0,02—0,08 0,2—0,6
с ударом 10, 09, 05И, 300—500 0,02—0,08 0,2—0,4
01, 02
Чугуны отбеленные закален- Получистовая:
ные (400—600 НВ) без удара 05И, 10 100—200 0,1—0,2 1—2
с ударом Чистовая: 10 60—120 0,1—0,15 0,8—1,5
без удара 05И, 01, 02 100—200 0,02—0,08 0,1—0,5
с ударом 10, 09 60—100 0,02—0,06 0,1—0,3
*
о
с(
СО
О сч
77
Ш 00
го и массового производства это позволяет по-новому
строить технологию механической обработки, исклю-
чая или значительно сокращая объем операций, вы-
полняемых до термической обработки.
Выбор марки композита для различных техноло-
гических условий обработки зависит от материала
обрабатываемой детали, его твердости, вида обраба-
тываемой поверхности (гладкая — обработка «без
удара» или прерывистая — обработка «с ударом»),
вида операции (предварительная или окончатель-
ная), требуемой шероховатости обработанной по-
верхности.
Чем выше твердость обрабатываемого материала,
тем более эффективно применение резцов и фрез,
оснащенных композитом. При точении закаленных
сталей твердость 62—67HRC3 стойкость резцов из
композита в 10—20 раз выше стойкости твердо-
сплавных и в 2—3 раза выше минералокерами-
ческих резцов.
При твердости стали меньше 60HRC3, стойкость
резцов из композита всех марок примерно одинакова.
При твердости стали 62—64HRC3, стойкость резцов
из композита 01 примерно в 2 раза выше стойкости
резцов из композита 10 и в 4—5 раз выше стойкости
резцов из композита 05, причем с увеличением
скорости резания эта разница возрастает. При
точении с ударом стойкость резцов из композита
10 существенно выше стойкости резцов из компо-
зитов 01 и 05, особенно при обработке сталей высо-
кой твердости. При обработке чугунов предпочти-
тельно использовать композиты 05 и 01.
Максимальная подача на ход при обработке
чугуна фрезой из композита 05 составляет 6 мм,
при обработке стали фрезой с пластинами из компо-
зита 10Д—1,5 мм, поэтому припуск на фрезерование
не должен превышать этих значений. Фрезы с пере-
тачиваемыми ножами, имеющими большой радиус
вершины, предназначены для тонкого фрезерования
на продольно-шлифовальных станках, в этом случае
можно использовать небольшие кристаллы компо-
зита 01. При этом подача на ход составляет 0,8—
1,0 мм.
Поликристаллы композита 10 и круглые пластины
из композита 10Д допускают работу с подачей на
ход 1,5—2,0 мм.
Рациональные области применения пластин из
композитов различных марок приведены в табл. 11.3.
192
Резцами из композита обрабатывают внутренние и наружные по-
верхности тел вращения, сплошные и прерывистые поверхности, в упор
и напроход, подрезают торцы, выполняют работы по копиру, обрабаты-
вают на станках с ЧПУ сложные фасонные профили; фрезами из ком-
позита обрабатывают закрытые (типа «ласточкин хвост») и открытые
поверхности деталей (типа «корпус» или «крышка»), в том числе на стан-
ках с ЧПУ и в обрабатывающих центрах.
Рекомендуемые технологические режимы фрезерования и точения
инструментом из композита приведены в табл. 11.4 и 11.5.
При точении резцами из композита обеспечиваются параметр шеро-
ховатости обработанной поверхности Ra0,634- 1,25 мкм и 7—8-й ква-
литеты.
При фрезеровании фрезами с перетачиваемыми вставками деталей
из стали обеспечивается параметр шероховатости обработанной по-
верхности Ra = 0,24-2,0 мкм, при фрезеровании деталей из чугуна Ra =
= 1,04-6,0 мкм.
Отклонение от неплоскостности обрабатываемых поверхностей при
фрезеровании фрезами с перетачиваемыми вставками составляет 0,005—
0,01 мм, фрезами с неперетачиваемыми пластинами — 0,03—0,05 мм.
Обеспечивается точность геометрических размеров по 7—8-му квалите-
там.
§ 11.3. АЛМАЗНОЕ ТОЧЕНИЕ
Природные алмазы являются уникальным материалом для
изготовления прецизионного режущего инструмента. Благодаря высокой
прочности и кристаллическому строению алмаза могут быть получены
радиусы закругления режущей кромки менее 0,01 мкм и параметр ше-
роховатости режущей кромки Ra = 0,025 мкм. Точение таким режущим
лезвием обеспечивает получение зеркальной поверхности (при условии
использования особо точного и жесткого оборудования). Инструменты из
природных и синтетических алмазов используют для точения только
деталей из цветных металлов, их сплавов и неметаллических материалов.
При точении алмазными резцами деталей из черных металлов и
сплавов возрастает скорость изнашивания деталей из черных металлов
и .сплавов возрастает скорость изнашивания алмаза вследствие хими-
ческого сродства алмаза и этих металлов.
Обычно резцы из природных алмазов изготавливают припайкой алма-
за либо к корпусу резца (для расточных резцов), либо к вставке,
которую затем механически крепят в державке резца. На рис. 11.1 по-
казаны одна из конструкций вставки с природным алмазом и проход-
ной упорный резец с этой вставкой. Обычно задний угол на кристалле
алмаза а=(8±1)° при нулевом переднем угле или с небольшим уг-
лом у=(2±1)° В прецизионных резцах при необходимости получе-
ния минимальной шероховатости обработанной поверхности применяют
резцы с режущей кромкой радиусом 5—20 мм, задним углом а=10°
и передним углом у=(24=1)°, образованных за счет наклона алмазной
вставки в корпусе резца.
193
Рис. 11.1. Алмазная треу-
гольная вставка к токарному
резцу
цам из природных алмазов.
Рекомендуемые режимы точения рез-
цами из природных алмазов приведены в
табл. 11.6.
Резцы из природных алмазов в настоя-
щее время широко применяют при обра-
ботке металлических зеркал, дисков памяти
электронно-вычислительных машин, пласт-
массовых контактных линз коррекции зре-
ния, деталей кино- и фотоаппаратуры,
радиоэлектронных приборов и др.
Промышленностью освоено производ-
ство инструментальных материалов на ос-
нове синтетических алмазов, которые приме-
няют для изготовления режущих инстру-
ментов. В настоящее время для этих целей
используют поликристаллические синтети-
ческие материалы «карбонадо», СКМ-Р и
алмазно-твердосплавные пластины, состоя-
щие из алмазоносного слоя и твердосплав-
ной подложки. Эффективность резцов из
этих материалов значительно уступает рез-
Радиус закругления режущей кромки рез-
цов из поликристаллических синтетических алмазов р = 0,1 мкм, а па-
раметр шероховатости режущей кромки /?а = 0,08 мкм. Однако поли-
кристаллические синтетические алмазы обладают и рядом преиму-
ществ по сравнению с природными алмазами: изотропностью физико-
механических свойств (исключается необходимость кристаллографи-
ческой ориентации при их обработке и использовании), высокой стой-
костью к ударным нагрузкам. Благодаря этим свойствам инструменты
из поликристиллических синтетических алмазов использует не только
при чистовой, но и при предварительной обработке, а также при обработке
деталей с прерывистыми поверхностями.
В табл. 11.7 приведены рекомендуемые режимы резания резцами из
поликристаллических синтетических алмазов.
Таблица 11.6. Режимы точения резцами из природных алмазов
Обрабатываемый материал Скорость резания, м/мин Осевая подача, мм/об Глубина резания, мм Параметр шероховато- сти обрабо- танной по- верхности Ra, мкм
Алюминий и его сплавы 400—700 0,01-0,06 0,01—0,2 0,01-0,16
Бронза 250—600 0,02—0,04 0,03—0,2 0,08-0,32
Латунь 400—700 0,02—0,06 0,03—0,06 0,02—0,32
Баббит 400—500 0,01-0,05 0,05—0,2 0,08-0,32
Медь 300-500 0,01—0,04 0,01-0,2 0,01—0,16
Оргстекло 300—500 0,02-0,03 0,05-0,3 0,02-0,32
194
Таблица 11.7. Режимы резания резцами из поликристаллических синтетиче-
ских алмазов
Обрабатываемый материал Скорость резания, м/мин Осевая подача, мм/об Глубина резания, мм Параметр шероховато- сти обрабо- танной по- верхности /?а, МКМ
Цветные металлы и спла- вы 300—700 0,02—0,10 0,1—0,5 0,16—1,25
Стеклопластики и пласт- массы 400—600 % 0,04—0,08 0,5—1,5 1,6-2,5
Керамика 150-300 0,04—0,07 0,2—0,4 0,4-1,25
Твердые сплавы (ВК15— ВКЗО) 10—30 0,02—0,06 0,1—0,15 0,4—1,25
Титановые сплавы 50-80 0,02—0,07 0,05-0,15 0,4—1,25
Заточку и доводку резцов из синтетических алмазов осуществляют
на заточных станках алмазными кругами чашечной формы 12А2—45°
с габаритными размерами 150X20X3 из алмазов марок АС6 и АС4
зернистостью 125/100—80/63 на органических связках марок В1—01
и В1—02 с концентрацией 100—150 %. Рекомендуемый режим заточки:
скорость резания 25—30 м/с, радиальная подача 0,005—0,01 мм/дв. ход,
скорость движения осевой подачи 0,2—2,0 м/мин.
Для доводки резцов рекомендуются алмазные круги того же типо-
размера АСМ 40/28—28/20 на связке марки В2—01 с концентра-
цией 100 %. Для заточки и доводки вершины резцов рекомендуется
использовать специальные приспособления.
Алмазные резцы из поликристаллических синтетических алмазов
широко применяют вместо резцов из твердых сплавов или резцов из
природных алмазов. Так, при обработке юбки поршня из алюминиевого
сплава на токарно-копировальном автомате используют резцы из «карбо-
надо» с у=—8°, а = 8°, ф = 40°, ф|=30°, р = 0,4 мм при режиме:
t> = 400 м/мин, soc = 0,06 мм/об, / = 0,164-0,20 мм. Резцы из «карбонадо»
обеспечивают получение параметра шероховатости обработанной по-
верхности /?а = 0,63 мкм при стойкости 50—80 ч машинного времени.
При расточке отверстий под поршневой палец в поршне из вы-
сококремнистого алюминия применяют расточные резцы из «карбонадо»
с у = 0°, а=10°, ф = 50°, ф1=20°, р = 0,2 мм при режиме: v = 3004-
4-500 м/мин, soc = 0,04 4-0,05 мм/об, / = 0,0064-0,07 мм.
Резцы из «карбонадо» обеспечивают получение параметра шерохова-
тости обработанной поверхности /?а = 0,63 мкм, при этом их стойкость
в 30—60 раз выше стойкости твердосплавных резцов.
§ 11.4. АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ
Для повышения эксплуатационных свойств поверхностей дета-
лей машин применяют отделочно-упрочняющую обработку. Распространен
метод поверхностного пластического деформирования, при котором
195
обрабатываемая поверхность подвергается воздействию скользящего по
ней инструмента, имеющего выпуклую криволинейную рабочую поверх-
ность. Такой метод обработки называется выглаживанием. Принци-
пиальная схема выглаживания приведена на рис. 11.2. Обрабатываемая
заготовка 1 установлена в центрах и приводится во вращение повод-
ковым патроном. К обрабатываемой поверхности 2 с радиальной си-
лой Ру прижимается выглаживающий инструмент (выглаживатель) 3,
закрепленный во втулке 5, подвижной относительно оправки 4. Ра-
диальная сила Ру определяется степенью сжатия пружины 6, для регу-
лирования которой предназначен винт 8. Установление и контроль
силы Ру производят косвенно по показаниям измерительного устрой-
ства 7, которое фиксирует уровень деформации пружины 6. Оправку 4
закрепляют, например, в резцедержателе суппорта 9, осуществляющего
движение осевой подачи.
При воздействии выглаживателя на обрабатываемую поверхность
выступы неровностей, пластически деформируясь, сминаются, и вытеснен-
ный металл заполняет впадины неровностей. Это уменьшает шерохо-
ватость обработанной поверхности 10 и одновременно упрочняет (на-
клепывает) поверхностный слой.
Рабочие элементы выглаживающих инструментов изготавливают
из натуральных и синтетических алмазов, синтетического корунда, твер-
дых сплавов, минералокерамики.
Наиболее широко для выглаживания наружных, внутренних и тор-
цовых поверхностей используют алмазные инструменты. Их рабочая
поверхность может иметь форму цилиндра, сферы или конуса. Конструк-
ции инструментов для алмазного выглаживания, рабочая поверхность
которых профилирована в виде сферы, приведены на рис. 11.3. Обычно
радиус сферы рабочей поверхности инструмента составляет 0,5—4 мм.
Выглаживанием обрабатывают поверхности различных геометри-
ческих форм: наружные и внутренние поверхности вращения, плоскости,
линейчатые винтовые поверхности трапецеидальных и упорных резьб,
архимедовых червяков и др. Вместе с тем затруднительно выглажи-
Рис. 11.2. Схема выглаживания на-
ружной цилиндрической поверхно-
сти
Рис. 11.3. Алмазные выглаживатели
со сферической формой рабочей
поверхности
196
Таблица 11.8. Радиусы рабочей поверхности алмазного вылаживающего ин-
струмента
Обрабатываемый материал Твердость Радиус инструмента г, мм Параметр шероховатости Ra, мкм
исходной после выгла- живания
Закаленные стали 60—64 HRC3 35—60 HRC3 1,0—1,5 1,5—2,5 0,3—0,6 6,6—1,2 0,08—0,30 0,16—0,30
Конструкционные стали в состоянии поставки <300 НВ 2,0-3,5 1,2—2,5 0,16-0,60
Цветные металлы и спла- вы — 3,0—4,0 0,3-1,2 0,04-0,30
вание прерывистых поверхностей, имеющих шпоночные канавки, шлицы,
отверстия и другие подобные конструктивные элементы. Динамические
нагрузки, возникающие при выглаживании таких поверхностей,
могут привести к поломке алмазного инструмента вследствие хруп-
кости алмаза.
Выглаживание выполняют на универсальных станках (токарных,
сверлильных, расточных) или на специальных алмазно-выглаживающих
станках. При выглаживании точность размеров и геометрической формы
поверхности заготовки практически не изменяется. Требуемая чертежом
точность формы и размеров должна быть обеспечена на предшествующих
технологических операциях.
Качество обработанной поверхности и производительность выгла-
живания зависят от следующих основных параметров: формы и радиуса
рабочей поверхности алмазного инструмента г; радиальной силы прижи-
ма выглаживающего инструмента Ру\ подачи инструмента s; скорости
выглаживания v.
Радиус рабочей поверхности алмазного инструмента выбирают, глав-
ным образом, в зависимости от обрабатываемого материала. Чем тверже
обрабатываемый материал, тем меньше должен быть радиус инструмен-
та (табл. 11.8). Выполнение этого условия необходимо для создания
определенного давления в зоне контакта, обеспечивающего пластическую
деформацию поверхностного слоя заготовки.
Режимы выглаживания зависят от физико-механических свойств обра-
батываемого материала, исходной шероховатости поверхности, формы
и размеров рабочей поверхности инструмента, используемой СОЖ и др.
Рис. 11.4. Зависимость параметра
шероховатости поверхности Ra после
выглаживания от радиальной силы
Ру (а) и подачи s (6)
197
Таблица 11.9. Допустимая частота
вращения заготовки при выглаживании
в зависимости от биения обрабатывае-
мой поверхности
Биение, мм Допустимая частота вращения заготовки, мин" 1
До 0,03 1000
От 0,03 до 0,05 630—1000
» 0,05 > 0,1 400—630
>0,1 » 0,2 200—400
Свыше 0,2 200
Сила прижима выглаживаю-
щего инструмента Ру должна быть
оптимальной. Недостаточные зна-
чения Ру не вызывают полного
смятия микронеровностей и уп-
рочнения поверхности. Чрезмерная
сила приводит к перенаклепу и рез-
кому ухудшению качества обработ-
ки. В большинстве случаев Ру =
= 50-4-300 Н. Зависимость пара-
метра шероховатости Ra от силы
прижима выглаживающего ин-
струмента для большинства кон-
струкционных сталей приведена на
рис. 11.4, а.
Производительность выглаживания и качество обработанной поверх-
ности существенно зависят от подачи. Чрезмерно малые подачи (менее
0,01 мм/об) могут привести к перенаклепу и, следовательно, ухудшению
качества поверхности. При выглаживании алмазным инструментом пода-
чу обычно выбирают в диапазоне 0,01—0,1 мм/об. Зависимость пара-
метра шероховатости Ra от подачи инструмента s для конструкционных
сталей представлена на рис. 11.4, б. Минимальная шероховатость
поверхностей достигается при s = 0,02-4-0,06 мм/об. Обычно выглажива-
ние выполняют за один рабочий ход.
Скорость выглаживания v = 0,2-4- 3 м/с не оказывает значительного
влияния на качество обработки. При скорости выше 3 м/с качество
поверхности ухудшается. Вследствие высоких температур на обрабаты-
ваемой поверхности появляются цвета побежалости, возникает вибрация,
резко снижается стойкость инструмента. В поверхностном слое заготовки
могут появиться отрицательно влияющие растягивающие напряжения
и структурные превращения. Скорость выглаживания прямо пропор-
ционально влияет на производительность. Поэтому ее значение выбирают
максимально возможным для конкретных условий обработки.
Скорость выглаживания, кроме того, ограничена допустимой частотой
вращения шпинделя, зависящей от биения обрабатываемой поверхности
(табл. 11.9). Биение поверхности вызывает дополнительные динамические
нагрузки на алмазный инструмент, которые могут привести к его поломке.
Стойкость инструментов-выглаживателей из естественных алмазов
составляет 70—600 км пройденного пути по обрабатываемой поверхности.
Глава 12
НОРМИРОВАНИЕ ШЛИФОВАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
§ 12.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАТРАТ РАБОЧЕГО ВРЕМЕНИ
Технологической операцией называют часть технологического
процесса, осуществляемую на одном рабочем месте и включающую
все действия рабочего и оборудования до перехода к изготовлению
следующей детали. Как законченная часть технологического процесса
операция является объектом нормирования.
Технически обоснованная норма времени — это время, необходимое
на выполнение операции, установленное расчетом, исходя из рациональ-
ного использования в данных условиях производства труда рабочего
и оборудования с учетом передового производственного опыта.
Рабочее время подразделяют на время работы и время перерывов
(рис. 12.1).
Время работы на выполнение производственного задания включает
подготовительно-заключительное время, оперативное время, время обслу-
живания рабочего места.
Подготовительно-заключительное время — это время, которое рабочий
затрачивает на подготовку к выполнению заданной работы и действий,
связанных с ее окончанием.
К этому виду затрат рабочего времени относятся: получение наряда
на работу и технологической документации; ознакомление с чертежом,
технологической документацией, получение инструктажа о порядке вы-
полнения работы; получение недостающих на рабочем месте инструментов
и приспособлений, необходимых для обработки данной партии деталей;
подготовка рабочего места, наладка станка, инструментов и приспособле-
ний; снятие инструментов, приспособлений после окончания обработки
партии деталей; сдача приспособлений, инструментов, технологической
документации и наряда.
Подготовительно-заключительное время зависит от сложности налад-
ки станка, числа устанавливаемых инструментов и приспособлений,
требуемой точности обработки и не зависит от объема работы (размера
партии деталей), выполняемой по данному заданию (наряду, заказу
и т. д.). Поэтому в массовом производстве подготовительно-заключи-
тельное время в расчете на одну деталь незначительно и при установле-
нии норм его обычно не учитывают.
Оперативным называется время, затрачиваемое рабочим на изме-
нение формы, размеров, свойств или положения в пространстве детали
199
и на выполнение необходимых для этого действий. Оно разделяется
на основное и вспомогательное время.
Основным является время, затрачиваемое рабочим непосредственно
на обработку заготовки.
Вспомогательным называется время, затрачиваемое рабочим на осу-
ществление действий, обеспечивающих выполнение основной работы.
К нему относится:
время на установку заготовки, выверку, закрепление, раскрепление
и снятие ее;
время на управление станком, подвод инструмента, установку его
на размер, измерение в процессе обработки;
время на контрольные измерения обработанной заготовки.
Время обслуживания рабочего места — это время, которое рабочий
затрачивает на поддержание рабочего места в состоянии, обеспечи-
вающем производительную работу. Оно подразделяется на время техни-
ческого и организационного обслуживания.
К времени технического обслуживания относится время, затрачи-
ваемое на уход за рабочим местом и оборудованием, например время,
затрачиваемое на правку шлифовального круга, подналадку стан-
ка и т. п.
Время организационного обслуживания — это время, затрачиваемое
на поддержание рабочего места в рабочем состоянии в течение смены,
например, на прием и сдачу смены, подготовку инструмента в начале
смены и уборку его в конце смены, осмотр и опробование оборудова-
ния, уборку рабочего места, чистку и смазку станка.
В зависимости от характера участия рабочего в выполнении произ-
водственной операции время работы может быть разделено на следующие
виды: время ручной работы, время машинно-ручной работы, время
наблюдения за работой оборудования.
В механизированном и автоматизированном производстве значитель-
ный удельный вес занимает наблюдение за работой станков.
Временем активного наблюдения за работой оборудования называется
время, в течение которого рабочий следит за работой станка, чтобы
обеспечить необходимое качество обработки и исправность станка.
Время пассивного наблюдения — это период, в течение которого нет
необходимости в постоянном наблюдении за работой станка.
Перекрываемое время — время выполнения рабочих действий в период
работы станка.
К неперекрываемому времени относится время, в течение которого
рабочий выполняет вспомогательные работы при остановленном
станке.
Время перерывов — это период, в течение которого рабочий не при-
нимает участия в работе. Оно складывается из времени перерывов
на отдых и личные надобности, а также из времени перерывов, установ-
ленных технологией и организацией производственного процесса.
Каждая категория затрат рабочего времени обозначается буквой Т
с индексом, соответствующим данной категории затрат времени.
201
$ 12.2. СОСТАВ НОРМЫ ВРЕМЕНИ
И РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Нормы времени на ручные, машинно-ручные и машинные
работы состоят из следующих категорий затрат рабочего времени:
Г=7'о+7'в+Гоб+Гп_з+7'оТ+7'п.т, (12.1)
где То — основное время; Т3 — вспомогательное неперекрываемое время;
Тоб — неперекрываемое время обслуживания рабочего места; Тп-з —
подготовительно-заключительное время, отнесенное к одной детали; Тот —
время на отдых и личные надобности; Т„,т — время перерывов, пре-
дусмотренных технологией и организацией производственного процесса.
Оперативное время на изготовление одной детали на одном станке
при обслуживании его одним рабочим Топ определяется по формуле
Гоп = тм + Л.н, (12.2)
где Т» — машинное время на изготовление одной детали; Тв,н — вспомо-
гательное время, не перекрываемое машинным временем.
При выпуске продукции отдельными партиями подготовительно-
заключительное время устанавливают на всю партию.
Норма времени на обработку одной детали без подготовительно-
заключительного времени называется нормой штучного времени:
Тшг = Гоп + Тоб + То. + Гп г. (12.3)
В случаях, когда на станке одновременно обрабатываются несколько
заготовок, для определения нормы времени, приходящейся на обра-
ботку одной заготовки, результат, полученный по формуле (12.3),
необходимо разделить на число заготовок.
Время на техническое обслуживание рабочего места рассчитывают
в процентах от основного времени, а время на организационное
обслуживание, отдых и личные надобности — в процентах от оперативно-
го времени. Исходя из этого формула нормы штучного времени (12.3)
может быть написана в следующем виде:
где атех — время технического обслуживания в процентах к основному
времени; аорг и аот — время организационного обслуживания и время
на отдых и личные надобности в процентах к оперативному времени.
Основное время рассчитывают по формуле
где / — расчетная длина обработки в направлении подачи, мм; /0 — длина
обрабатываемой поверхности, мм; /вр — длина врезания инструмента, мм;
/п — длина перебега инструмента, мм; п — число оборотов шпинделя
в минуту для станков с вращательным движением или число двойных
202
ходов в минуту для станков с прямолинейным движением; s — подача
на один оборот, мм/об, или на один двойной ход главного движения,
мм/ход; i — число ходов.
Формулы основного времени для различных видов обработки аб-
разивными инструментами, представляют собой видоизменения основ-
ной формулы (12.5), учитывающие особенности кинематической схемы
станка и технологической наладки той или иной операции абразивной
обработки.
Как правило, формулы основного времени для каждого вида шлифо-
вания приведены в нормативах по режимам резания.
$ 12.3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА
НОРМЫ ВРЕМЕНИ
Время машинной работы (основное) определяют путем теоре-
тического расчета по формулам, выведенным из кинематической схемы
станка, а также в зависимости от режима резания. Остальные элементы
времени определяют по «Общемашиностроительным нормативам времени
вспомогательного и на обслуживание рабочего места и подготовительно-
заключительного для технического нормирования станочных работ»
или хронометражем.
Норма времени на всю операцию — это сумма элементов времени
на машинную и ручную работу и другие действия в соответствии
с формулами (12.1) — (12.5).
Расчет элементов времени производят в следующем порядке.
1. Определяют подготовительно-заключительное время на всю партию
деталей (по нормативам).
2. Рассчитывают основное время (по формулам).
3. Определяют вспомогательное время (по нормативам).
4. Определяют неперекрываемую часть вспомогательного времени.
5. Определяют оперативное время.
6. Определяют время на технические и организационное обслужива-
ние, на отдых и личные надобности (по нормативам).
Для единичного, мелко- и среднесерийного производства преду-
смотрена возможность укрупненного нормирования, которое выполняется
по «Общемашиностроительным нормативам времени для технического
нормирования работ на шлифовальных и доводочных станках».
Последовательность выполнения расчетов по укрупненным нормативам
следующая.
1. Определяют группу обрабатываемости материала заготовки.
2. Определяют степень точности и жесткости станка в зависимости
от вида шлифования, модели станка и срока его работы; на основе
этого устанавливают поправочный коэффициент на штучное время.
3. Определяют подготовительно-заключительное время на наладку
станка, инструмента и приспособления и пробную обработку в начале
партии деталей.
4. Определяют вспомогательное время на установку и снятие за-
203
готовки в зависимости от применяемого приспособления, массы заго-
товки, а также способа ее установки и снятия.
5. Определяют неполное штучное время на операцию в зависимо-
сти от технологических условий ее выполнения (диаметра шлифовально-
го круга, припуска, длины шлифования и пр.), а также поправочных
коэффициентов, учитывающих требуемые квалитеты и шероховатость
поверхности, ее форму, жесткость заготовки. (Неполное штучное время
отличается от полной нормы штучного времени тем, что не включает
вспомогательное время на установку и снятие заготовки.)
6. Определяют штучное время по формуле 7^= Туст + ЕТи i.„ где
Густ — время на установку и снятие заготовки; [ГИш — сумма неполного
штучного времени по всем переходам с учетом поправочных коэффи-
циентов.
Техническое нормирование — процесс трудоемкий, требующий вы-
полнения больших объемов вычислительных работ. Для облегчения
труда технологические службы заводов оснащены автоматизированными
рабочими местами технологов на базе мини-ЭВМ. Разработан пакет
прикладных программ «Техническое нормирование операций абразивной
обработки», охватывающий 25 видов операций абразвной обработки,
выполняемых на всех типах универсальных шлифовальных станков.
Решаются следующие основные задачи:
выбор характеристики абразивного инструмента и согласование ее
с каталогом инструмента, серийно выпускаемого предприятиями;
определение режимов резания;
расчет всех составляющих нормы времени.
Отличительными особенностями автоматизированной системы яв-
ляются:
возможность одновременной работы с нескольких терминалов (режим
коллективного пользования);
система построена с соблюдением основного принципа персонального
компьютера: имеются два режима работы: диалог ЭВМ — оператор
и диалог оператор — ЭВМ;
система базируется на общемашиностроительных нормативах;
система содержит базовые библиотеки обрабатываемых материалов,
СОЖ и минимальный перечень моделей станков, обеспечивающий нор-
мирование всех видов абразивной обработки.
Базой для формирования массива входных данных является опера-
ционный эскиз и операционная карта, содержащая сведения о заготовке,
модели станка, типе, форме и размере абразивного инструмента, вспомо-
гательном, измерительном инструментах и приспособлениях. Эти сведения
заносят в таблицу входных данных. Ввод осуществляется в режиме
диалога. Результатом работы системы является операционная карта меха-
нической обработки (ГОСТ 3.1424—75), в которой дополнительно указы-
вают: норму времени, подготовительно-заключительное время на партию,
суммарное основное время на всех переходах, вспомогательное время,
штучное время. На каждом переходе указывают неперекрываемое и пере-
крываемое вспомогательное время.
204
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
i Абразивная и алмазная обработка материалов: Справ./под ред.
А. Н. Резникова. М.. Машиностроение, 1977 — 392 с.
2. Бабичев А. П. Вибрационная обработка деталей,- М.: Машиностроение,
1974. 134 с.
3. Верезуб В. Н. Шлифование абразивны! М.: Машиностроение,
1972.- 104 с.
4 Корчак С. Н. Производительность процесса шлифования стальных де-
М.. Машиностроение, 1974. 280 с.
Кремень 3. И. Доводка плоских поверхностей.— Киев: Техника, 1974.--
78 с.
6. Кремень 3. И., Стратиевский И. X. Хонингование и суперфиниширование.—
Л.: Машиностроение. 1988.- 128 с.
7 Лурье Г. Б. Шлифование металлов. М.: Машиностроение, 1969.— 174 с.
8. Маслов Е. Н. Теория шлифования материалов.-- М. Машиностроение,
1974. 320 с.
9. Попов С. А. Заточка и доводка режущего инструмента. М.: Высш.
1986. 223 с.
10. Сагарда А. А., Чеповецкий И. X., Мишнаевский Л. Л. Абразивно
алмазная обработка деталей машин. Киев: Техника, 1974.— 180 с.
И Филимонов Л. Н. Высокоскоростное шлифование.— Л.: Машиностроение,
1979. 246
12. Хонингование: Справоч пособие/С. И. Куликов, 3. А. Роман-
чук, Ф Ф Ризванов, Ю М. Евсеев М.: Машиностроение. 1973.—
168 с.
13. Худобин Л. В. Смазочно-охлаждающие средства, применяемые при шли-
фовании.— М.. Машиностроение, 1971 214 с.
14. Эльбор в машиностроении/В. С. Л ы с а н о в, В. А. Букин,
Б. А. Г л а г о в с к и й и др., Под ред. В. С. Л ы с а н о в а.— Л.: Машино-
строение, 1979. 280 с.
15. Ящерицын П. И., Попов С. А., Наерман М. С. Прогрессивная технология
финишной обработки деталей. Минск. Беларусь, 1978. - 175 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава 1. Основы теории и технологии абразивной обработки 5
§ 1.1. Абразивная обработка и области ее применения —
1.1.1. Основные виды абразивной обработки —
1.1.2. Виды шлифования, их особенности и область при-
менения 6
1.1.3. Абразивная доводка 10
1.1.4. Виды полирования и отделочной обработки . 11
§ 1.2. Абразивное зерно как режущий элемент. Микроре-
зание единичным зерном и рабочей поверхностью инструмента
§ 1.3. Изнашивание абразивных инструментов и их стойкость 15
§ 1.4. Кинематика и динамика взаимодействия шлифоваль-
ного круга с обрабатываемой заготовкой 19
§ 1.5. Тепловые явления при шлифовании. Смазочно-охлаж-
дающие жидкости 24
§ 1.6. Выбор характеристики шлифовального круга 28
§ 1.7. Качество шлифованной поверхности 32
§ 1.8. Технологический процесс механической обработки де-
талей машин 35
Г лава 2. Подготовка шлифовальных кругов к эксплуатации . 45
§ 2.1. Контроль прочности шлифовальных кругов —
§ 2.2. Контроль твердости абразивного инструмента 47
§ 2.3. Балансировка шлифовального круга 50
§ 2.4. Профилирование и правка шлифовального круга 52
§ 2.5. Основы техники безопасности и охраны труда при
шлифовании 60
Глава 3. Абразивная отрезка 62
§ 3.1. Особенности и область применения абразивной отрезки —
§ 3.2. Абразивно-отрезные станки 63
§ 3.3. Выбор характеристики отрезного круга и режимов
резания 66
Глава 4. Шлифование поверхностей вращения 68
§ 4.1. Виды круглого шлифования —
§ 4.2. Оборудование для шлифования поверхностей вра-
щения —
§ 4.3. Выбор характеристики шлифовального круга 75
§ 4.4. Выбор режимов шлифования —
Глава 5. Плоское шлифование . 80
§ 5.1. Схемы плоского шлифования —
§ 5.2. Оборудование для плоского шлифования 85
§ 5.3. Технологическая оснастка для установки и закрепления
заготовок при плоском шлифовании 88
206
§ 5.4. Технологические особенности операций плоского шли-
фования 92
§ 5.5. Выбор характеристики круга и режима обработки 95
§ 5.6. Обдирочное шлифование 99
Глава 6. Профильное шлифование 102
§ 6.1. Шлифование зубчатых колес —
§ 6.2. Резьбошлифование 111
§ 6.3. Шлицешлифование 117
§ 6.4. Шлифование на оптикопрофилешлифовальных станках 120
§ 6.5. Шлифование дорожек качения колец подшипников 122
Глава 7. Заточка режущего инструмента 126
§ 7.1. Схемы заточки и заточные станки —
§ 7.2. Технология заточки однолезвийного и многолезвий-
ного инструмента 128
§ 7.3. Алмазная заточка твердосплавного инструмента 134
§ 7.4. Электрохимическая заточка 140
Глава 8. Обработка эластичными абразивными инструментами 142
§ 8.1. Особенности шлифования эластичными инструментами —
§ 8.2. Ленточное шлифование и полирование 143
§ 8.3. Обработка фибровыми дисками и лепестковыми
кругами 148
§ 8.4. Обработка эластичными кругами 151
Глава 9. Доводочные и отделочные операции абразивной обработки . 153
§ 9.1. Хонингование —
§ 9.2. Суперфиниширование 159
§ 9.3. Притирка высокоточных деталей 163
§9.4. Обработка потоком свободных абразивных частиц 168
Глава 10. Обработка неметаллических материалов алмазным инстру-
ментом ... 173
§ 10.1. Шлифование стекла —
§ 10.2. Обработка деталей из полупроводниковых и радио-
керамических материалов, ферритов 178
§ 10.3. Обработка строительных материалов 180
Глава 11. Резание и выглаживание инструментами из алмаза и компози-
ционных материалов на основе кубического нитрида бора 185
§ 11.1. Виды лезвийных инструментов из композиционных
материалов —
§ 11.2. Технология обработки лезвийным инструментом из
композита 189
§ 11.3. Алмазное точение 193
§ 11.4. Алмазное выглаживание 195
Глава 12. Нормирование шлифовальных операций 199
§ 12.1. Классификация затрат рабочего времени —
§ 12.2. Состав нормы времени и расчетные формулы 202
§ 12.3. Последовательность расчета нормы времени 203
Список литературы 205
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Кремень Зиновий Ильич, Буторин Геннадий Иванович,
Коломазин Вячеслав Михайлович, Сафронов Владимир Гаврилович,
Стратиевский Исаак Хаимович, Юрьев Валентин Григорьевич
ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ
АБРАЗИВНЫМ И АЛМАЗНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
Редактор М. И. Козицкая
Художественный редактор С. С. Венедиктов
Технический редактор Т. М. Жилич
Корректор А. И. Лавриненко
ИБ № 5050
Сдано в набор 17.04.89. Подписано в печать 25.12.89. М-2729.") Формат 60X90*/i6
Бумага офсетная № 1. Гарнитура литературная. Печатьофсетная. Усл. печ. л. 13,25.
Усл. кр.-отт. 13,0. Уч.-изд. л. 15,44. Тираж 14 300 экз. Заказ 39 Цена 50 коп.
Ленинградское отделение ордена Трудового Красного Знамени издательства «Машино-
строение*. 191065, Ленинград, ул. Дзержинского, 10
Отпечатано в типографии № 6 ордена Трудового Красного Знамени изда-
тельства «Машиностроение» при Государственном комитете СССР по печати.
193144, Ленинград, ул. Моисеенко, 10, с диапозитивов, изготовленных в- ЛПО
«Техническая книга».
50 к.