Глава 8. ОБРОБКА ЗАГОТОВОК

НА ШЛІФУВАЛЬНИХ ВЕРСТАТАХ

45. Загальні відомості

1. Суть і призначення обробки шліфуванням. Шліфуванням називаєть­ся процес обробки поверхонь абразивним (шліфувальним) інструментом, найчастіше шліфувальними кругами, іноді брусками, шкурками, паста­ми. Абразивний інструмент складається із зерен абразивного (шліфуваль­ного) матеріалу, зв'язаних між собою спеціальною зв'язкою.

Застосування шліфування для остаточної чистової обробки і є основ­ним методом одержання високої точності і незначної шорсткості оброб­люваних поверхонь. Воно дає змогу досягти точності ІТ6 і навіть ІТ5, шорсткості R_z - 0,63...0,16. Шліфуванням можна обробляти як дуже м'я­кі, так і тверді матеріали, у тому числі загартовані сталі і тверді сплави. Можна шліфувати поверхні різної форми: плоскі, циліндричні, конічні, фасонні. Відповідно до цього застосовують різні методи шліфування, най­поширенішими серед яких є кругле і плоске.

2. Схеми круглого і плоского шліфування.При круглому зовнішньому шліфуванні методом поздовжньої подачі (рис. VI.58, а), як і при інших видах шліфування, головний рух із швидкістю v_кp здійснює шліфуваль­ний круг. Заготовка обертається зі швидкістю v₃ і здійснює поступальне переміщення, s_п уздовж осі (поздовжня подача). Поперечна подача s_п на глибину шліфування t здійснюється кругом у кінці поздовжнього ходу в напрямі, перпендикулярному до осі заготовки.

При шліфуванні методом поперечної подачі (врізання) шліфувальний круг робить обертальний рух v_кp і поперечне переміщення s_п, а заготов­ка - лише обертальний рух v_3.Застосовують цей метод при шліфуванні циліндричних, конічних і фасонних поверхонь, ширина яких менша за ширину круга (рис. VI.58, б).

Рис. VI.58. Схеми круглого і плоского шліфування

Схему зовнішнього безцентрового шліфування з поздовжньою подачею показано на рис. VI.58, в. Заготовку 4, яка спирається на ніж (упор) 1, пропускають між двома встановленими на певній відстані один від одно­го шліфувальними кругами. Один з них - 2, який обертається з великою швидкістю v_кp, називають шліфувальним. Другий круг 3, що називається ведучим, обертається зі швидкістю v_в, набагато меншою. Завдяки зрізу ножа заготовка притискається до ведучого круга і обертається зі швидкіс­тю, близькою до його швидкості. Оскільки осі шліфувального і ведучого кругів розвернуті одна щодо одної на кут α, на заготовку при шліфуванні діє поздовжня сила, яка здійснює поздовжню подачу s_пд. Безцентрове шлі­фування можна здійснювати і методом врізання при поперечній подачі s_пведучого круга. Завдяки високій продуктивності безцентрове шліфуван­ня широко застосовують у масовому і великосерійному виробництві.

На рис. VI.58, г показано схему внутрішнього шліфування. Робочим ру­хом є обертання шліфувального круга зі швидкістю v_кp, який виконує та­кож зворотно-поступальний рух зі швидкістю поздовжньої подачі s_пд, а також періодично в кінці ходу - поперечну подачу s_пна глибину різання t. Деталь обертається в напрямі, протилежному напряму обертання шлі­фувального круга, зі швидкістю v₃.

Залежно від методу роботи розрізняють плоске шліфування периферією (рис. VI.58, д) або торцем круга (рис. VI.58, е). Закріплена на столі заготов-

ка виконує зворотно-поступальний рух поздовжньої подачі s_пд, шліфу­вальний круг, крім головного руху зі швидкістю v_кp, здійснює в кінці по­здовжнього ходу поперечну подачу s_п, а після шліфування всієї площі -вертикальне переміщення s_b на глибину різання t.

46. Абразивний інструмент

1. Зернистістьє важливою характеристикою абразивного інструменту. Від розміру зерен абразиву залежать продуктивність і якість обробки. За розмірами абразивні зерна поділяють на 26 номерів зернистості і на такі групи: шліфзерна зернистістю 200...16, шліфпорошки 12...З, мікропорошки М40...М5. Для шліфзерен і шліфпорошків крупність основної фракції визначається розмірами вічка двох суміжних контрольних сит, що засто­совуються для аналізу. Номер зернистості означає розмір у сотих частках міліметра вічка сита, на якому основна фракція затримується. Розміри зе­рен мікропорошків визначають лінійним вимірюванням у мікрометрах. Зернистість алмазних зерен позначають дробом, в якому чисельник відпо­відає найбільшому, а знаменник - найменшому розміру основної фракції.

2. Зв'язка.При виготовленні абразивного інструменту абразивні зерна з'єднують в одне ціле за допомогою неорганічних, органічних і метале­вих зв'язок. Завдяки значній міцності, водостійкості (що дає змогу пра­цювати із застосуванням охолодної рідини) і жаростійкості набув переваж­ного поширення абразивний інструмент на керамічній зв'язці (К). На цій зв'язці виготовляють до 90 % шліфувальних кругів.

Абразивний інструмент на органічній зв'язці - бакелітовій (Б), вулканітовій (В) - має більшу міцність і пружність, але низьку теплостійкість. На цих зв'язках роблять шліфувальні круги для чистових. обробних ро­біт, а також тонкі відрізні круги. Металеві зв'язки застосовують переваж­но в алмазних кругах.

3. Твердість абразивного інструменту- це опір зв'язки вириванню аб­разивних зерен. Встановлена шкала, в якій є сім класів твердості: М-м'який, CM- середньом'який, Т - твердий та ін.

У крузі підвищеної твердості зерна, які затупилися, продовжують утри­муватися, що порушує його нормальну роботу, спричинює його засалю­вання і появу припікань на поверхні деталі. У надто м'якому крузі зерна, які не втратили своєї гостроти, передчасно вириваються, що призводить до надмірного його спрацювання. Отже, чим м'якіший оброблюваний матеріал, тим твердішим вибирають круг, і навпаки. Виняток з загально­го правила - м'які і пластичні метали (мідь, алюміній, латунь).

4. Структура абразивного інструменту.В абразивному інструменті не весь його обсяг заповнений зернами і зв'язкою, між ними є пори. Наяв­ність пор позитивно впливає на різальні властивості інструменту, сприяє охолодженню під час роботи, зменшує забиття його стружкою. Структу­рою абразивного інструменту називають співвідношення обсягів, зайня­тих в ньому абразивними зернами, зв'язкою і порами. Змінюючи ці спів-

відношення, одержують круги різної структури, які розрізняють за номе­рами. Меншій пористості круга відповідає більший номер структури.

5. Правка шліфувальних кругів.У міру спрацювання або засалювання шліфувальні круги треба правити, видаляючи при цьому дефектний по­верхневий шар. Правку виконують зернами алмазу, алмазно-металевими олівцями, іноді шарошками, правочними кругами з карбіду силіцію, обко-чувальними дисками з термокорунду і твердих сплавів. Найбільш поши­рені алмазно-металеві олівці, в яких дрібні алмазні зерна (0,01...0,20 кара­та) зв'язані між собою сплавом вольфраму, міді, алюмінію. При правлен­ні спрацьовується переважно зв'язка олівця і виступні алмазні зерна зрі­зають шар круга.

6. Маркування шліфувальних кругіввраховує основні характеристи­ки, в тому числі геометричну форму, розміри та ін. Наприклад, марка ПП. 250 х 16 х 32; 14А 25Д СМ6К5; 35 м/с розшифровується так: ПП -форма круга (плоский прямий); 250 - зовнішній діаметр; 16 - ширина; 32 -діаметр отвору; 14А - абразивний матеріал (електрокорунд нормаль­ний); 25Д - зернистість; CM - твердість; 6 - номер структури; К5 - вид зв'язки; 35 м/с - допустима колова швидкість.

Алмазні круги складаються з металевого або полімерного корпусу, на якому укріплено алмазоносний шар завтовшки 0,5...3,0 мм. До маркуван­ня їх крім літери А на початку марки входять додатково геометричні пара­метри алмазоносного шару (товщина). Круги випускають з 25-, 50-, 100-і 150 %-ною концентрацією алмазного порошку. Стопроцентною концен­трацією вважають вміст його, який становить 0,878 мг/мм³ алмазоносно­го шару.

47. Шліфувальні верстати

1. Класифікація шліфувальних верстатів.Відповідно до виконуваної на шліфувальних верстатах роботи розрізняють такі їх типи: а) кругло­шліфувальні - для обробки зовнішньої поверхні обертання; б) внутрішньошліфувальні - для обробки внутрішніх поверхонь обертання; в) плос­кошліфувальні - для обробки площин; г) спеціальні (шліцешліфувальні, зубошліфувальні, різьбошліфувальні та ін.); д) заточувальні - для заточу­вання різального інструменту.

Одним із найбільш поширених типів шліфувальних верстатів є кругло­шліфувальні і плоскошліфувальні.

2. Круглошліфувальний верстат(рис. VI.59, а) призначений для шліфу­вання зовнішніх циліндричних і конічних поверхонь. Верстат має жорст­ку коробчасту станину 1, на якій розміщені основні його вузли. Всередині станини розміщений гідравлічний привід, що надає зворотно-поступаль­ного руху поздовжньої подачі столу 9, який може також переміщуватися вручну від маховика 4.

На столі розміщені передня 6 і задня 8 бабки. Передня бабка призначе­на для встановлення заготовки в центрах або в патроні і передачі їй крут-

Рис. VI.59. Загальний вигляд круглошліфувального і

плоскошліфувального верстатів

ного моменту від шпинделя, який дістає рух від окремого електродвигуна, а задня бабка – для підтримання встановленої в центрах заготовки. У шлі­фувальній бабці 7 на шпинделі встановлений шліфувальний круг, якому надає обертання окремий електродвигун. Шліфувальна бабка може пе­реміщуватись у поперечному напрямі для здійснення поперечної подачі. Ручне керування її переміщенням здійснюється від маховика 2. Збоку сто­ла 9 є кулачки 5, які встановлюються на потрібну довжину ходу стола і керують важелем 3 переключення напряму ходу стола. Верхню плиту стола можна повертати на невеликий кут для шліфування пологих конічних поверхонь.

Крім поздовжньої подачі стола гідравлічний привід верстата забез­печує автоматичну поперечну подачу шліфувальної бабки 7 вкінці кожного ходу або подвійного ходу стола, а також її прискорене перемі­щення.

3. Плоскошліфувальний верстат.Найпоширенішим є плоскошліфуваль­ний верстат, круг якого працює своєю периферійною частиною. На короб­частій станині 9 (рис. VI.59, б) розміщені основні вузли верстата. Всере­дині її є гідропривід 1, що надає за допомогою штока 3 зворотно-посту­пального руху столу 8. Заготовки закріплюють або безпосередньо на сто­лі, або на встановленій на ньому магнітній плиті 7. На потрібній відстані збоку стола закріплюють пересувні кулачки 4. За допомогою кулачків і важеля 10 переключається напрям і регулюється довжина ходу стола. На станині встановлено колону 5, по якій в горизонтальному і вертикально­му напрямах (поперечна і вертикальна подачі) може переміщатись карет­ка шліфувальної бабки, що несе шліфувальний круг. Ці рухи можна здійс­нювати вручну за допомогою маховиків 6 і 2, а поперечне переміщення бабки може бути також і автоматичним. Шліфувальний шпиндель із вста­новленим на ньому шліфувальним кругом дістає рух від окремо вбудова­ного електродвигуна.

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Назвіть особливості обробки деталей шліфуванням.

2. Наведіть схеми круглого зовнішнього шліфування.

3. Які ви знаєте схеми безцентрового шліфування?

4. Наведіть схеми плоского шліфування.

5. Які основні характеристики шліфувальних кругів?

6. Дайте характеристику основних типів шліфувальних верстатів.

Глава 9. ЧИСТОВІ МЕТОДИ ОБРОБКИ

Обробка поверхонь

При виготовленні важливих деталей для сучасних високошвидкісних і важконавантажених машин до якості обробки їх ставлять високі вимоги. В ряді випадків шліфування не відповідає цим вимогам, тому застосову­ють методи обробки, які забезпечували б більш високу якість поверхні. З таких методів найпоширенішими є хонінгування, суперфініш, притиран­ня і полірування.

1. Хонінгуваннямназивають метод чистової обробки за допомогою дрібнозернистих абразивних брусків, які вставлені в спеціальний пристрій (хонінгувальну головку). Разом з нею вони здійснюють головний обер­тальний рух і поступальне переміщення вздовж осі, що є рухом подачі (рис. VI.60, а). Хонінгувальна головка розсувна. Під дією пружин бруски в процесі роботи притискаються до оброблюваної поверхні. Застосовую­чи хонінгування, можна зробити отвори з точністю ІТ7...ІТ6 і шорсткіс­тю до R_a = 0,04, зменшити овальність і конусність до 5 мкм.

2. Суперфініш- це метод дуже тонкої чистової обробки з метою утво­рення особливо гладенької поверхні. Виконують його за допомогою двох дрібнозернистих абразивних брусків, поєднуючи обертальний та по­ступальний рухи вздовж осі оброблюваної деталі 1 і коливальний (осцилюючий) рух брусків (рис. VI.60, б). Суперфінішна головка 2 за допо­могою встановлених у ній абразивних брусків знімає з деталі 1 гребінці шорсткості, що залишилися від попередньої обробки. Роботу ведуть з ін­тенсивним змащенням. Коли в процесі обробки гребінці згладжуються, мастило утворює безперервну плівку, тиск бруска недостатній, щоб її прорвати, і різання припиняється. Суперфінішем досягають шорсткості поверхні R_a = 0,02.

3. Притирання- один з поширених методів чистової обробки, який за­безпечує виготовлення дуже точних розмірів (до 0,1 мкм) і дуже високої якості поверхні R_а = 0,02. Це остаточна обробка, що здійснюється за до-прмогою притира 2 (рис. VI.60, в), на поверхню якого наноситься дріб­ний абразивний порошок 1, змішаний з маслом, або абразивна паста. В процесі притирання відбувається відносне переміщення з невеликою швидкістю оброблюваної деталі 3 і притира 2. Притирання проводиться

Рис. VI.60. Схеми чистової обробки поверхонь

на універсальних і спеціальних притиральних верстатах, а також вручну. Як притири використовують обертові диски, плити, бруски, кільця, стриж­ні з чавуну, міді, свинцю, деревини твердих порід тощо.

4. Полірування- це процес чистової обробки дрібнозернистим абразивом, змішаним із зв'язкою (маслом, сумішшю воску, парафіну або сала із гасом) і нанесеним на поверхню круга або стрічки з м'якого еластичного матеріалу. Поліруванням можна обробляти деталі найскладнішої конфі­гурації. При цьому дефекти форми, набуті деталлю під час попередньої обробки, не виправляються, проте нерівності згладжуються, шорсткість досягає R_a = 0,02 і поверхня набуває дзеркального блиску.

Полірування поверхонь приводить до підвищення антикорозійної стій­кості і міцності від утомленості, тому цій обробці підлягають деталі, які працюють у потоці газу або рідини (наприклад, турбінні лопатки), при знакозмінних навантаженнях тощо. Його використовують також з деко­ративною метою і перед нанесенням гальванічних покриттів.

49. Обробка зубців зубчастих коліс

Зубчасті колеса, щодо точності й шорсткості поверхонь яких ставлять підвищені вимоги, після зубонарізання або термічної обробки піддають чистовій обробці. Найпоширенішими різновидами чистової обробки є шевінгування і зубошліфування.

1. Шевінгуваннявикористовують при виготовленні незагартованих зубчастих коліс. При цьому з робочої поверхні зуба різальним інструмен­том (шевером) зрізується дуже тонка стружка. Найчастіше застосовують обробку дисковим шевером на спеціальних шевінгувальних верстатах.

Шевер 1 (рис. VI.61, а, б) - це косозубе колесо, на бічних поверхнях зубців якого нанесені вузькі канавки, що утворюють різальні кромки. Колесо 2 і шевер 1 обкатуються як циліндрична зубчаста пара з осями, що перехрещуються під кутом 10...15° (рис. VI.61, а). Завдяки цьому на бічній поверхні зубців утворюється велике проковзування, що й забезпе­чує зрізання найтоншої стружки. Шевер 1 набуває обертального руху і обертає оброблюване колесо 2, встановлене в центрах верстата. Для рів­номірної обробки обох боків зубців обертання шевера і колеса реверсу-ють. Для зняття стружки з усієї довжини зуба стіл верстата з встановле­ним на ньому колесом здійснює зворотно-поступальний рух, а після кож­ного проходу осі шевера і колеса зближуються за рахунок вертикальної подачі оброблюваного колеса.

Рис. VI.61. Чистова обробка зубців зубчастих коліс

2. Зубошліфування використовують для чистової обробки зубців загар­тованих шестерень і здійснюють методом копіювання і обкатки.

Схема шліфування за методом копіювання аналогічна схемі фрезеру­вання зубців модульною фрезою. Шліфувальний круг, що здійснює голов­ний обертальний рух, має профіль робочої частини, який відповідає профі­лю зуба (рис. VI.61, в). Круг здійснює також зворотно-поступальний рух і періодичну вертикальну подачу. Після обробки зуба, що її здійснюють за кілька проходів, колесо виводиться з контакту і повертається на 1/z частину кола для шліфування другого зуба.

При шліфуванні за методом обкатки зубчасті колеса обробляються та­рілчастими або черв'ячними кругами. Під час обробки тарілчастими круга­ми (рис. VI.61, г) відтворюється зачеплення рейки і зубчастого колеса, при­чому шліфувальні круги окреслюють у просторі контур зуба виробної рей­ки. Тарілчасті шліфувальні круги обертаються і рухаються зворотно-посту-

пально вздовж осі колеса. Колесо, яке шліфується, робить обертальний рух обкатки і прямолінійне переміщення в поперечному напрямі, що від­повідає перекочуванню колеса по нерухомій рейці. Після шліфування одного зуба заготовка повертається (відбувається поділ), шліфується дру­гий зуб і т. д. Через складність будови і налагодження зубошліфувальних верстатів, а також порівняно низьку продуктивність обробки цей метод використовують під час обробки особливо точних і важливих зубчастих коліс.

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Дайте характеристику хонінгування.

2. Обробка притиранням і поліруванням.

3. Яка схема обробки зубчастих коліс шевінгуванням?

4. Наведіть схеми зубошліфування.