Тема 3.3 методы обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей абразивным инструментом

ПЛАН: 3.3.1 Основные схемы и методы шлифования 3.3.2 Хонингование отверстий 3.3.3 Методы отделочной обработки поверхностей

3.3.1 Основные схемы и методы шлифования

К методам обработки абразивным инструментом наруж­ных и внутренних поверхностей относят шлифование, при­тирку, доводку, суперфиниширование, полирование, хо­нингование.

Наружное шлифование - метод обработки поверхностей заготовки абразивными кругами. Шлифование наружных цилиндрических поверхностей заготовок производят на круглошлифовальных и бесцентровошлифовальных станках.

Окружная скорость заготовки при шлифовании - 10...50 м/мин, а окружная скорость шлифовального кру­га (скорость резания) 30...35 м/с (круги на керамичес­кой связке). Выпускают круги для скоростного шлифова­ния, работающие со скоростью 60...80 м/с.

Основные виды наружного круглого шлифования при­ведены на рисунке 3.22. Шлифование с продольным движе­нием подачи (рисунок 3.22, а) заключается в том, что в процес­се шлифования обрабатываемая заготовка совершает про­дольные движения попеременно в обе стороны, поперечная подача шлифовального круга, равная глубине резания, производится по окончании каждого продольного хода.

Обрабатываемая заготовка и шлифовальный круг вра­щаются в одном направлении. Продольная подача S_ПР = (0,3...0,7) В (В - ширина круга) при черновом шлифова­нии и S_ПР = (0,2...0,4)В - при чистовом шлифовании на один оборот заготовки. Глубина резания t = 0,01...0,05 мм при черновом шлифовании и t = 0,005...0,02 мм при чистовом шлифовании на каждый продольный ход (оди­нарный или двойной).

Врезное шлифование применяют для обработки по­верхностей, длина которых не превышает ширину В шли­фовального круга. Этот вид шлифования отличается вы­сокой производительностью. Рекомендуемая подача при окончательном шлифовании S_non = 0,001...0,005 мм/об.

Рисунок 3.22 – Схемы круглого шлифования:

а – с продольной подачей; б – глубинное; в – врезное; г – с последовательными врезаниями; д – комбинированное (врезное с последующей продольной подачей – выхаживание);

1 – абразивный круг, 2 - заготовка

Бесцентровое круглое шлифование (рисунок 3.23) заклю­чается в том, что шлифуемая заготовка 2 помещается между шлифующим 1 и ведущим 3 кругами и поддер­живается ножом (опорой) 4. Центр заготовки при этом должен быть несколько выше линии, соединяющей цен­тры обоих кругов.

Шлифующий круг имеет скорость v_К = 30 ...35 м/с, а ведущий v_ВК = 10...40 м/мин. Ведущий круг сообщает за­готовке вращение со скоростью круговой подачи v_Д. Бла­годаря скосу ножа заготовка прижимается к ведущему кругу. При вращении заготовка одновременно получает и поступательное движение вдоль оси.

Бесцентровое шлифование выполняют двумя методами:

• методом продольной подачи (сквозное шлифование «напроход»);

• методом поперечной подачи (врезанием) (см. рисунок 3.23).

Рисунок 3.23 – Схемы бесцентрового шлифования: а – с продольной подачей; б – с поперечной подачей; 1 – шлифующий круг, 2 – заготовка, 3 – ведущий круг, 4 – опорный нож

Шлифование методом продольной подачи применяют для шлифования валов, втулок, поршневых пальцев, пор­шней и других заготовок цилиндрической формы (без буртиков). Шлифуемая заготовка поступает с одной сто­роны станка, а выходит - с другой. Для осуществления этого движения (сквозной подачи) ведущий круг уста­навливается под углом наклона  = 1...5° к оси шлифую­щего круга.

С изменением угла наклона ведущего круга  изменя­ется величина подачи. Чем больше угол , тем величина подачи больше, а шероховатость выше.

При сквозном шлифовании за несколько рабочих хо­дов можно достичь погрешности обработки по 6-му квалитету и Ra < 0,2 мкм.

Шлифование методом поперечной подачи (рисунок 3.23, б) осуществляют поперечной подачей ведущего круга по направлению к шлифующе­му кругу. Перед этим заго­товка укладывается на опору сверху или сбоку. По оконча­нии шлифования ведущий круг отводится, обработанная заготовка снимается и укла­дывается новая. При этом ме­тоде шлифования оси веду­щего и шлифующего кругов параллельны.

Подачу ведущего круга принимают в пределах 0,003-0,01 мм/об.

Шлифование методом по­перечной подачи применяют в основном при обработке заготовок с буртиком, с тарелкой (рисунок 3.24). Если шли­фуемая заготовка может пройти между ведущим и шли­фующим кругами, то ее целесообразно шлифовать с про­дольной подачей «напроход».

Достоинства бесцентрового шлифования в сравнении с круглым шлифованием: высокая производительность (рабочий только закла­дывает заготовки на опорный нож и наблюдает за процессом); не требуется у заготовок центровых отверстий, что позволяет уменьшить припуск на шлифование; нет необходимости применять люнеты при шлифова­нии длинных валов;
	Рисунок 3.24 – Схема шлифования стержня клапана (а) и толкателя клапана (б): 1 – опорный нож, 2 – заготовка, 3 – шлифующий круг, 4 – ведущий абразивный круг, 5 - упор

• высокая точность обработки при средней квалифика­ции шлифовщика.

Недостатки бесцентрового шлифования:

• не достигается высокая точность расположения на­ружной и внутренней поверхностей;

• не достигается высокая точность расположения от­дельных поверхностей ступенчатых валиков.

Внутреннее шлифование применяют для абразивной обработки отверстий. Его осуществляют на внутришлифовальных и бесцентрово-внутришлифовальных станках. Припуски на шлифование составляют 0,07...0,4 мм.

Различают 3 метода внутреннего шлифования (рисунок 3.25): круглое внутреннее, планетарное и бесцентровое.

При круглом внутреннем шлифовании круг и заготов­ка имеют вращательное движение. Кроме того, круг име­ет возвратно-поступательное движение подачи и попереч­ную подачу, численно равную глубине резания, в конце каждого двойного хода.

Режимы резания берутся в 1,5...2,0 раза меньше, чем при наружном круглом шлифовании. Это связано с тем, что шпиндель круга имеет меньшую жесткость, процесс шлифования ведется с большей длиной резания.

Планетарное шлифование отверстий в неподвижной заготовке применяют в том случае, если заготовку трудно вращать (рисунок 3.25, б). Шпиндель с шлифовальным кругом 1 имеет четыре движения: I - вращение вокруг своей оси, II - планетарное движение по окружности внутренней поверхности заготовки 2, III - возвратно-поступательное движение вдоль оси заготовки и IV - поперечное переме­щение, т. е. поперечную подачу. На такого рода станках можно шлифовать и наружные цилиндрические поверхно­сти заготовок, которые нельзя обрабатывать на обыкновен­ных круглошлифовальных станках.

При внутреннем бесцентровом шлифовании обрабаты­вают отверстие во вращающейся незакрепленной заготовке (рисунок 3.25, в). Заготовка 2, предварительно шлифованная по наружному диаметру, направляется и поддерживается тремя роликами. Ролик 1 большого диаметра является ведущим; он вращает заготовку 2 и в то же время удер­живает ее от возможного вращения с большой скоростью от шлифовального круга 3.

Верхний нажимной ролик 5 прижимает заготовку к ведущему ролику 1 и нижнему поддерживающему ролику 4. Заготовка, зажатая между тремя роликами, имеет скорость ведущего ролика 1.

При смене заготовки зажимной ролик 5 отходит вле­во и, освобождая заготовку, позволяет вставить вручную или автоматически новую заготовку.

	Рисунок 3.25 – Схемы шлифования отверстий: а – круглое внутренне; б – планетарное; в – бесцентровое; SПР – продольная подача, SДВ.Х – подача на двойной ход, Z – припуск, ВК – ширина круга, VД, VК – скорости соответственно заготовки и абразивного круга

Точность обработки при бесцентровом шлифовании по диаметру можно получить по 6-му квалитету, а точность на концентричность и параллельность осей внутреннего отверстия и наружной поверхности - до 0,003 мм. Этот метод можно применять для внутреннего шлифования деталей диаметром от 10 до 200 мм со сквозными и глу­хими отверстиями, а также с коническими отверстиями. Можно также шлифовать отверстия в заготовках, имею­щих на наружной поверхности уступы и буртики.

При работе шлифовальных кругов наблюдается их из­нос, притупление абразивных зерен и заполнение простран­ства между зернами металлической стружкой. При износе круга по ширине наблюдается потеря его формы. Наиболее интенсивно изнашивается часть круга, которая встречает­ся с обрабатываемой заготовкой - эта часть округляется. Затупление зерен круга приводит к увеличению шерохова­тости обработанной поверхности, повышению погрешнос­ти обработки, прижогам

(снижению микротвердости в от­дельных зонах обработанной поверхности), возникновению вибрации и снижению производительности. Для исправления геометри­ческих параметров шлифоваль­ного круга, восстановления его режущих свойств и баланси­ровки производят правку, т. е. съем определенного слоя с де­фектной поверхности круга. Правят круги алмазными ка­рандашами, устанавливае­мыми в приспособлении для правки (рисунок 3.26).

Рисунок 3.26 – Схема правки шлифовального круга алмазным карандашом