Процесс шлифования

Шлифованием называют метод обработки резанием, при котором припуск удаляется множеством абразивных зерен имеющих случайную форму и размеры. В основе механизма резания при шлифовании лежит метод царапанья. Зерна в целом объединены в особый инструмент называемый шлифовальным кругом. Взаимное распределение зерен в шлифовальном круге также носит случайный характер. Шлифование является окончательным видом обработки и в значительной степени определяет эксплуатационные характеристики деталей.

Шлифование позволяет получать точность размеров (поверхности) до 6 квалитета и шероховатость R_a=0.08 мкм.

Структура шлифовальных кругов.

Шлифовальный круг состоит из абразивных зерен, обладающих высокой твердостью и теплостойкостью, связки (керамической, металлической, органической и других), а также пор, которые играют роль впадин для размещения стружки. С большим приближением шлифовальный круг можно рассматривать как фрезу с большим количеством зубьев. Соотношение объемов зерен и пор называют структурой круга. Выделяются следующие виды структур:

¨ Плотная структура применяется для тонкого отделочного шлифования.

¨ Средние структуры для получистового и чистового шлифования.

¨ Открытые структуры — для чернового и обдирочного шлифования. В открытых структурах стружка выбрасывается центробежными силами.

¨ Очень открытые структуры используются для обработки мягких материалов.

Зернистость абразивного материала.

Зернистость — одна из основных характеристик абразивного материала (абразивных зерен). После дробления зерен до требуемой величины (максимальный размер зерна менее 2 мм) их сортируют по размерам (просеивают через сито или обрабатывают центрифугированием — обработка на центрифуге). По ГОСТу различают следующие размеры абразивных зерен:

¨ Шлифозерно (от 2000…100 микрон);

¨ Шлифопорошок (от 125…40 микрон);

¨ Микропорошок (М63…М14 в микронах);

¨ Тонкий порошок (М10…М3 в микронах).

Зерну, которое задерживается на сите, присваивается номер зернистости соответствующий размеру ячейки сита в микронах. Например, зернам, прошедшим ячейку 250*250 микрон, но задержавшимся на сите 200*200 микрон присваивают номер 20. Совокупность зерен от 250…200 микрон называется основной фракцией. В любом абразивном инструменте основная фракция составляет от 40...60%. Чем больше размер зерна (выше зернистость), тем больше прочность абразивного круга и хуже шероховатость обработанной поверхности. Наиболее часто используют круги с размером зерна от 400...160 микрон.

Зернистость следует увеличивать в следующих случаях:

¨ При увеличении припуска на обработку;

¨ При снижении требований к точности и шероховатости обрабатываемой поверхности;

¨ При уменьшении твердости и увеличении вязкости обрабатываемого материала;

¨ При замене керамической связки на органическую связку.

Форма шлифовальных кругов.

Рисунок

По форме шлифовальные круги подразделяют:

Прямой плоский шлифовальный круг (ПП); Прямой с выточкой шлифовальный круг (ПВ); Прямой с двойной выточкой шлифовальный круг (ПВД); Чашечный цилиндрический шлифовальный круг (ЧЦ); Чашечный конический шлифовальный круг (ЧК); Торойчатый шлифовальный круг (Т).

Твердость абразивных инструментов.

Твердость абразивных инструментов характеризуется соотношением связки и абразивного инструмента, а также вырыванием зерен под действием внешних сил.

Абразивные инструменты по твердости делят на 8 степеней, начиная от весьма мягких (ВМ) до чрезвычайно твердых (ЧТ).

Некоторые примеры маркировки:

СМ — средней мягкости,

СТ — средней твердости,

ВТ — высокой твердости и другие.

Чем выше твердость абразивного круга, тем медленнее он изнашивается. Износ режущих зерен состоит в округлении режущих кромок в процессе работы, что увеличивает трения, силы и температуру.

Если твердость круга выбрать слишком маленькой, то зерна быстро изнашиваются и круг не может реализовать свои режущие свойства. При правильно выбранной твердости круга, круг работает в режиме самозатачивания — возрастающие силы резания и трения на затупившихся зернах, вырывают их с поверхности круга, тем самым, открывая острые кромки других зерен.

Процессы и инструмент абразивной обработки.

Кроме шлифования к абразивной обработке относятся:

¨ Хонингование;

¨ Суперфиниширование;

¨ Доводка.

На рисунке 14-1 изображена принципиальная схема хонингования. Хонингование применяется для обработки внутренних цилиндрических поверхностей с высокими требованиями к качеству поверхности (припуск на хонингование составляет 0.1…0.01 мм).

Суперфиниширование — процесс сходный с хонингованием, но отличающийся более высокой частотой и амплитудой колебаний по сравнению с хонингованием. Применяются более мелкозернистые бруски, и достигается лучшее, по сравнению с хонингованием, качество поверхности.

Рисунок 14-1 Рисунок 14-2

На рисунке 14-2 изображена принципиальная схема доводки. Доводка обеспечивает еще лучшее качество поверхности и большую точность по сравнению с предыдущими методами. Здесь используется сводные не связанные абразивы в виде паст и суспензий. Они попадают в зазор между обрабатываемой поверхностью и инструментом, который называется притиром. Физический смысл доводки — избирательное срезание вершин микро выступов. Припуск на обработку 10…20 мкм.