Словарь

Правка шлифовальных кругов

Абразивная обработка позволяет получить высокую точность и качество обработанных поверхностей. Основные требования к шлифованию сводятся к повышенной производительности, снижению себестоимости операции обработки при сохранении требуемого качества обработанных поверхностей. Под действием сил резания и высоких температур, возникающих в процессе обработки, а также в результате химического воздействия абразивных зерен на обрабатываемый материал заготовок происходит истирание режущих кромок зерен, появление площадок износа, скалывание режущих кромок, вырывание целых зерен из связки круга или налипание частичек металла на вершинах режущих кромок и заполнение пор круга металлической стружкой. Все это, как правило, приводит к износу и потере первоначальной геометрической формы и режущих свойств шлифовального круга. Требуется периодическая правка круга с целью восстановления его режущих свойств и геометрической формы. Периодичность правки зависит от качества абразивного инструмента, от обрабатываемого материала, условий шлифования и рациональной организации управления процессом абразивной обработки.

Особенность процесса шлифования заключается в том, что шлифовальный круг может самозатачиваться при частичном разрушении или полном выкрашивании затупившихся абразивных зерен, соединенных связкой. В случае большой нагрузки на зерна и применения мягких кругов процесс обычно протекает с интенсивным самозатачиванием рабочей поверхности круга. На окончательных операциях, когда нагрузка на зерно вследствие небольшой глубины шлифования оказывается меньше, происходит постепенное затупление абразивных зерен на рабочей поверхности круга.

При интенсивном самозатачивании из-за неравномерной нагрузки на зерна и неравномерного износа круг приобретает неправильную геометрическую форму. Это приводит к ухудшению качества обрабатываемой поверхности и появлению вибраций и огранки. По мере затупления круга увеличивается радиус округления режущих граней абразивных зерен, на которые налипают частицы шлифуемого материала. При этом поры круга заполняются мельчайшими частицами металла и связки. При шлифовании затупленными кругами возрастает давление на деталь в зоне резания, появляются шлифовочные прижоги и огранка.

Таким образом, как всякий режущий инструмент, шлифовальные круги в процессе шлифования затупляются и теряют форму. Для восстановления режущей способности кругов и придания им правильной геометрической формы, размеров и профиля периодически в процессе работы производится их правка.

Практический опыт и разносторонние исследования показывают, что от правильного выбора средств и режимов правки зависят не только точность и шероховатость обрабатываемой поверхности, производительность операций, но и расход шлифовальных кругов, износостойкость инструментов до правки и себестоимость шлифования.

Широко применяемые в современном машиностроении шлифовальные круги зернистостями 40-25 и степени твердости СМ2-СТ2, в основном, расходуются не в процессе шлифования, где износ их крайне мал, а при правке. На правку расходуется, например, от 45 до 80% полезного объема кругов при круглом, плоском и внутреннем шлифовании и до 95% при шлифовании шеек коленчатых валов. Затраты времени на правку достигают 40% и более штучного времени обработки.

Массовое и серийное производство предъявляет высокие требования к правке шлифовальных кругов с точки зрения повышения как качества шлифования, так и производительности правки. В зависимости от применяемого для правки инструмента и режимов правки шлифовальным кругом одной характеристики можно получить шероховатость поверхности Ra 1,25-0,080 мкм, достичь точности обработки от 1 до 3 класса, получить высокую или низкую стойкость круга между правками.

Рис. 1а. Метод правки шлифовальных кругов обтачиванием

Период работы круга между двумя правками характеризует его стойкостную наработку. За стойкость круга принимается способность шлифовального круга противостоять процессам затупления его режущих кромок и засаливания. Интенсивность этих процессов, а следовательно, и период стойкости круга зависят от его размеров и характеристики, материала и конфигурации обрабатываемой заготовки, режима шлифования, жесткости и виброустойчивости круга, станка и заготовки.

Различие в стойкости шлифовальных кругов и сохранение постоянных показателей их работы усложняют определение сроков проведения их правки. Рис. 1б. Метод правки шлифовальных кругов обкатываниемЧасто время необходимой правки определяется опытным путем по субъективным признакам, сопутствующим процессу шлифования и снижению качества обрабатываемой поверхности. На станках с автоматическим циклом шлифования применяется принудительная правка кругов через определенные отрезки времени их работы с минимальным удалением рабочего слоя круга.

В настоящее время в зависимости от требований к точности и шероховатости обрабатываемой поверхности осуществляют алмазную и безалмазную правку следующими методами (рис. 1):

  • обтачиванием алмазным инструментом (рис. 1, а); Рис. 1в. Метод правки шлифовальных кругов шлифованием
  • обкатыванием шлифовальными кругами, твердосплавными и металлическими дисками (рис. 1, б);
  • шлифованием кругами из карбида кремния и алмазно-металлическими роликами (рис. 1, в);
  • тангенциальным точением профильной поверхности круга алмазным инструментом (рис. 1, г);
  • накатыванием накатным роликом (рис. 1, д).

    Рис. 1г. Метод правки шлифовальных кругов тангенциальным точением

    Правка методом обтачивания (см. рис. 1, а) представляет собой процесс разрушения абразивных зерен и связки шлифовального круга. Правка осуществляется либо отдельными сравнительно крупными алмазными зернами, зачеканенными в державку (ГОСТ 8090—85 и ГОСТ 17564—72), или алмазно-металлическими карандашами диаметром 8-10 мм (ГОСТ 607—80Е).

    Рис. 1д. Метод правки шлифовальных кругов накатыванием

    Наибольшее применение имеют алмазно-металлические карандаши, в которых в определенном порядке размещены кристаллы алмазов, прочно сцементированные специальным сплавом. Этот сплав имеет коэффициент теплового расширения, по величине близкий коэффициенту теплового расширения алмаза, поэтому при изменениях температуры в процессе правки алмазы не испытывают дополнительных тепловых деформаций.

    Для правки кругов используются четыре типа алмазно-металлических карандашей:

  • Ц - с алмазами, расположенными цепочкой вдоль оси карандаша (рис. 2, а);
  • С - с алмазами, расположенными слоями неперекрывающимися (рис. 2, б) и перекрывающимися (рис. 2, г); Рис. 2. Алмазные карандаши: а - типа Ц; б - типа С с неперекрывающимися слоями алмазов; в - типа С с перекрывающимися слоями алмазов; г - типа Н
  • Н - с неориентированным расположением алмазов (рис. 2, в).

    Каждый тип карандашей подразделяется на марки, отличающиеся массой и количеством алмазов, а также размерами вставки и оправки.

    Карандаши типа Ц находят наибольшее применение при правке кругов для круглого и бесцентрового, внутреннего и профильного шлифования. Карандаши типа С, обладающие повышенной износостойкостью, применяются для правки шлифовальных кругов при окончательном шлифовании в автоматическом цикле работы станка. Карандаши типа Н применяются при правке шлифовальных кругов зернистостями 8-4 при круглом бесцентровом шлифовании, резьбо-, зубо- и шлицешлифовании.

    Рис. 3. Схема установки алмаза при правке шлифовального круга

    В процессе правки кристаллы алмазов и вставки алмазно-металлического карандаша изнашиваются с образованием площадок, поэтому такие алмазные инструменты обычно устанавливаются так, чтобы ось карандаша или оправки была наклонена под углом 12-15о в сторону вращения круга (рис. 3). Это позволяет периодически поворачивать алмазный инструмент вокруг оси. уменьшать площадь контакта алмаза с кругом, вводить в работу незатупившиеся грани алмаза и тем самым улучшать условия работы правящего инструмента, уменьшать его износ. Такая установка алмазных инструментов предохраняет алмаз от перегрузок, исключает вибрации в системе «станок - круг - алмаз» и преждевременное разрушение кристаллов алмаза.

    Для правки кругов больших размеров, а также при профильном шлифовании применяются алмазы больших размеров в оправках, представляющих собой стальную державку, в которой закреплен необработанный алмаз с острой вершиной. Такие оправки имеют преимущество перед алмазно-металлическими карандашами, потому что они изготовляются из более качественных алмазов, и, следовательно, их износостойкость значительно выше.

    Для закрепления алмазов в оправке применяются три основных способа крепления: механический зажим (резьбовым колпачком, пружиной, двумя планками), пайка различными припоями и зачеканка в медные или стальные оправки с медными вставками. Большое значение имеет правильность установки и закрепления алмаза в оправке. Алмаз должен быть установлен в оправке таким образом, чтобы плоскости сколов кристалла не совпадали с направлением сил, действующих на алмаз при правке. После закрепления алмаз должен выступать из оправки не более чем на 1/4 своей высоты.

    Рис. 4. Игла  алмазная:
альфа - угол заточки алмаза; бетта - угол заточки державки; L - общая длинна иглы; D - диаметр оправки

    Для правки кругов при однопрофильном резьбошлифовании применяются алмазные иглы (рис. 4), изготовленные по ГОСТ 17564—72. Для изготовления игл применяются природные алмазы в виде кристаллов формы октаэдра, а также пиленые или колотые.

    Стоимость ограненных алмазных инструментов выше стоимости алмаза в оправках, так как ограненные кристаллы алмаза подвергаются трудоемкой операции шлифования. Однако высокая производительность правки кругов, повышение точности и качества шлифования оправдывают расходы на изготовление такого инструмента.

    Правка кругов методом обтачивания (см. рис. 1, а) позволяет получить высокую точность рабочей поверхности круга, которая за счет изменения величины продольной подачи алмазного инструмента может обеспечить различную шероховатость поверхности обрабатываемой детали. В процессе правки кругов методом обтачивания возникают очень небольшие силы (не превышающие 29,4-49 Н), способствующие меньшему разрушению абразивных зерен при правке и их износу при шлифовании.

    В таблице приведены режимы правки шлифовальных кругов алмазными и алмазно-металлическими карандашами методом обтачивания.

    Алмазные правящие инструменты находят применение в основном при профилировании шлифовальных эльборных кругов на керамических связках. Наиболее эффективна правка алмазными карандашами кругов из Эльбора на керамической связке, обеспечивающая высокую производительность процесса правки и режущие свойства рабочей поверхности круга.

    Правка методом обкатывания (см. рис. 1, б) представляет собой процесс дробления и скалывания абразивных зерен на рабочей поверхности круга правящим инструментом, получающим вращение от быстровращающегося шлифовального круга. В качестве правящих инструментов применяются:

  • круги из карбида кремния 54С 80 ВТ - ЧТ К;
  • твердосплавные монолитные ролики;
  • крупнозернистые твердосплавные ролики на металлической связке.

    Под действием режущей кромки правящего инструмента, перемещающейся по образующей шлифовального круга со скоростью, равной величине продольной подачи, поверхностный слой связки разрушается, выступающие зерна выкрашиваются, а зерна, сидящие глубже в связке, раскалываются на части. Проскальзывание между шлифовальным кругом и правящим инструментом приводит к затуплению абразивных зерен на выправляемой поверхности круга.

    При правке методом обкатывания возможны два случая взаимного положения правящего инструмента и шлифовального круга:

  • оси вращения шлифовального круга и правящего инструмента находятся в одной плоскости (w=0)
  • оси вращения шлифовального круга и правящего инструмента находятся в пересекающихся плоскостях под углом w

    С увеличением угла w в зоне правки возрастают разрушающие усилия, действие которых интенсифицирует процесс правки рабочей поверхности круга и увеличивает износ правящего инструмента.

    В процессе правки шлифовального круга крупнозернистым правящим инструментом, изготовленным из крошки твердого сплава и карбида кремния, проскальзывание между кругом и правящим инструментом оказывает меньшее влияние на качество правки, чем при правке монолитным твердосплавным роликом.

    В первом случае происходит дополнительное скалывание режущих зерен на выправляемой поверхности шлифовального круга, во втором проскальзывание вызывает шлифование правящего инструмента и значительное заглаживание рабочей поверхности круга после правки. Поэтому всегда целесообразно применять правящие инструменты, более твердые и прочные, чем абразивный материал круга. Предпочтение следует отдавать абразивным и крупнозернистым твердосплавным роликам, зерна которых даже в случае проскальзывания в зоне правки дополнительно скалывают выправляемые абразивные зерна и при этом существенно не изнашиваются.

    Правка кругов методом обкатывания безалмазными правящими инструментами чаще всего применяется как предварительная, когда необходимо снять рабочий слой большой толщины с недостаточно хорошо сбалансированного круга при значительной его неуравновешенности и неравномерности снимаемого рабочего слоя. При такой правке используются стальные диски, звездочки и шарошки, устанавливаемые в специальные правящие приспособления.

    Рис. 5. Диски металлические для правки шлифовальных кругов: а - с одной канавкой; б - с двумя канавками

    Следует обратить внимание на правку шлифовальных кругов металлическими дисками диаметром 50 и 70 мм (рис. 74 а, б), изготовляемыми из сталей 10, 20 и 30 по ГОСТ 1050-74 глубиной цементации 0,3-0,5 мм и твердостью HRC 55-60. Наличие у дисков мягкого, незакаленного слоя материала способствует более интенсивному процессу правки, меньшему заглаживанию режущих граней абразивных зерен круга, обеспечивает им при правке высокую режущую способность. Эти диски, применяемые для правки перед окончательными операциями шлифования, обеспечивают шероховатость обработанных поверхностей Ra 2,5-0,63 мкм.

    При безалмазной правке методом обкатывания возникают большие усилия, вызывающие значительный износ рабочей поверхности круга. Обычно при этом износ кругов между правками гораздо больше, чем при правке алмазными инструментами.

    В таблице приведены рекомендуемые режимы правки шлифовальных кругов методом обкатывания.

    Правка методом обкатывания используется исключительно при профилировании шлифовальных кругов из электрокорунда и карбида кремния. Алмазные и эльборные круги профилировать этим методом не рекомендуется из-за значительного силового воздействия правящего инструмента на рабочий слой, вызывающего повышенный его износ и низкую размерную стойкость инструмента.

    Правка методом шлифования (см. рис. 1, в) представляет собой процесс срезания и дробления абразивных зерен медленно вращающимся правящим инструментом, который получает принудительное вращение от самостоятельного привода или от привода передней бабки шлифовального станка. В качестве правящего инструмента применяются крупнозернистые алмазные ролики на твердосплавной связке (ГОСТ 16014-78) и круги из карбида кремния высокой степени твердости.

    При этом методе вследствие разности скоростей шлифовального круга и правящего инструмента происходит скалывание абразивных зерен, а иногда - выкрашивание целых зерен под давлением правящего инструмента. В настоящее время для этого вида правки все большее применение находят алмазно-металлические ролики, получающие принудительное вращение по направлению вращения шлифовального круга или против него.

    Рис. 6. Ролики алмазные для правки шлифовальных кругов

    Для правки кругов методом шлифования применяются круги из карбида кремния на керамической связке зернистостями 125-50, степеней твердости СТ1-ВТ, наружным диаметром 60-250 мм. Алмазные ролики (рис. 6) для правки шлифовальных кругов по ГОСТ 16014—78Е изготовляются наружным диаметром 70 мм и высотой 20 мм из природных алмазов с равномерным их расположением на рабочей поверхности ролика. Ролик (см. рис. 6) состоит из корпуса, изготовленного из стали 35 или 45 по ГОСТ 1050—74, и алмазоносного слоя, прочно соединенного с корпусом. Алмазоносный слой состоит из алмазов, сцементированных специальной твердосплавной связкой.

    В настоящее время все более широкое применение находят алмазные ролики, позволяющие осуществлять правку кругов по нескольким рабочим поверхностям: прямолинейным, криволинейным и их сочетаниям. Рис 7. Схема правки кругов для шлифования: а - шарнира; б - блока зубчатых колесТакая правка за счет одновременной обработки нескольких поверхностей детали, а также за счет сокращения времени на правку круга позволяет значительно повысить производительность труда при шлифовании. На рис. 7 в качестве примера приведена схема правки кругов для шлифования шарнира (рис. 7, а) и блока зубчатых колес (рис. 7, б). Правка ведется либо роликом сложного профиля, либо набором роликов.

    Для уменьшения времени на правку используются приспособления для правки с самостоятельным приводом, устанавливаемые вне рабочей зоны станка: за задней бабкой станка, на шлифовальной бабке или позади нее. Это позволяет вести правку круга во время установки и снятия детали.

    Правка кругов алмазными роликами ведется методом врезания или методом шлифования с продольной подачей.

    Для правки методом врезания рабочая поверхность алмазного ролика (набора роликов) имеет форму обрабатываемой заготовки. Правка шлифовальных кругов алмазными роликами методом врезания сокращает затраты времени до нескольких секунд, что способствует уменьшению непроизводительных затрат времени на правку и повышению производительности шлифования. Правка алмазными роликами производится при рабочей скорости шлифовального круга и принудительной скорости вращения ролика по направлению или против направления вращения круга. При правке алмазными роликами на поверхности круга остаются царапины, ширина которых зависит от размеров зерна в плоскости резания, глубина - от подачи на глубину правки, а длина - от величины скорости и направления вращения ролика.

    При правке шлифовальных кругов алмазными роликами уменьшаются радиальная составляющая силы резания и затраты мощности при шлифовании, а стойкостная наработка круга повышается на 30-45%. При правке методом шлифования встречная правка является предпочительнее попутной правки.

    Правка методом шлифования осуществляется на кругло- и бесцентрово-шлифовальных станках, а также на специальных станках, например для шлифования шеек коленчатых валов и кулачков распределительных валов.

    Применение алмазно-металлических роликов и специальных приспособлений позволяет сократить время на правку, а в некоторых случаях - совершенно исключить ее и таким образом повысить производительность труда на станке до 25-30%.

    Правка шлифовальных кругов алмазно-металлическими роликами методом шлифования вызывает меньшие усилия, чем при применении для этой цели кругов из карбида кремния. Алмазно-металлические ролики способствуют получению высокой точности поверхности шлифовальных кругов и их рациональному расходу.

    В таблице приведены режимы правки шлифовальных кругов алмазными роликами и кругами из карбида кремния методом шлифования с продольной подачей и методом врезания.

    Метод шлифования кругами из карбида кремния находит широкое применение при правке и профилировании алмазных и эльборных кругов на бакелитовой и керамической связках. Он обеспечивает высокую производительность выправляемого круга, требуемое качество шлифования. Это наиболее эффективный метод профилирования алмазных и эльборных кругов на бакелитовых связках. В зависимости от направления вращения абразивного круга профилирование кругов осуществляется способом встречного или попутного шлифования. Интенсивность съема алмазо- и эльбороносного слоев возрастает с уменьшением относительного проскальзывания кругов как для встречного, так и для попутного шлифования. Одновременно с этим возрастают цена правки и износ рабочих зерен при шлифовании. При профилировании профильных поверхностей кругов из алмаза и Эльбора для обеспечения повышенной стойкости правящего инструмента и точности обработки применяют способ попутного шлифования и более твердые и крупнозернистые круги. Для восстановления режущих свойств кругов целесообразно использовать способ встречного шлифования мягкими кругами из карбида кремния.

    Правка методом тангенциального точения (см. рис. 1, г) представляет собой процесс, аналогичный процессу обтачивания, и осуществляется путем срезания абразивных зерен алмазным бруском. Операция выполняется на плоскошлифовальных станках по всей рабочей поверхности круга при продольном перемещении станка.

    Брусок с профилем, соответствующим профилю обрабатываемой заготовки, закрепляется на столе станка за заготовкой. Шлифовальный круг при каждой подаче на глубину приводится в соприкосновение с профильной поверхностью бруска. Такой контакт круга с правящим алмазным бруском позволяет постоянно обновлять его профиль и тем самым обеспечивать высокое качество обрабатываемых поверхностей деталей, точность размеров и стабильность профиля.

    При использовании профильных алмазных брусков на шлицешлифовальных и специальных станках, например на станках для шлифования елочного замка турбинных лопаток, качество и производительность операций значительно повышаются за счет исключения времени на правку, а качество шлифования стабилизируется и повышается за счет работы кругом, рабочая поверхность которого восстанавливается перед каждым проходом при окончательной операции шлифования.

    Правка методом тангенциального точения широко применяется при шлифовании зльборным или алмазным инструментом на органической и керамической связках. Для правки кругов из эльбора находят применение профильные бруски из алмазов и карбида кремния, для восстановления формы и режущих свойств алмазных кругов - бруски из зеленого карбида кремния и белого электрокорунда степеней твердости С1-С2.

    Правка методом накатывания (см. рис. 1, д) рабочей поверхности круга представляет собой процесс дробления абразивных зерен и связки при относительно медленном вращении накатного ролика и круга. Применяется исключительно для правки профильных шлифовальных кругов. Правящим инструментом служит фасонный стальной ролик, имеющий профиль обрабатываемой детали.

    Накатывание ведется при скорости 1-1,5 м/с с поперечной подачей 0,05-0,06 мм/мин. В зависимости от конструктивных особенностей станка вращение при накатке получает либо шлифовальный круг, либо ролик. В результате взаимного вращения ролика с кругом и высокого давления, создаваемого в зоне контакта подачей на глубину правки, на рабочей поверхности круга происходит разрушение абразивных зерен и связки. Правка продолжается до тех пор, пока круг не приобретет такую форму профиля, которая позволяет получить заданный профиль детали. Износ ролика вследствие незначительного скольжения при правке между роликом и кругом сравнительно невелик, поэтому одним и тем же роликом можно производить многократную правку. Накатывание профиля рабочей поверхности кpyгa предпочтительнее осуществлять роликом, приводимым во вращение от отдельного электродвигателя. Этот привод обеспечивает большую точность профилирования круга при меньшем износе самого ролика, а также сокращает время накатывания за счет исключения времени на наладку приспособления.

    Профилирование кругов накатными роликами обладает рядом преимуществ: простотой конструкции приспособлений, возможностью одновременной правки по нескольким поверхностям профиля круга, высокой режущей способностью его выправленных рабочих поверхностей.

    Профилирование эльборных и алмазных кругов накатными роликами не производится из-за необходимости большого съема дорогостоящего алмаза и эльбороносного слоя. Для многопрофильного шлифования необходимо применять специально изготовленные круги из Эльбора, которые периодически следует править профильными алмазными роликами.

    Для накатывания применяются накатные ролики из сталей 45, 40Х, закаленных до HRC 30-32, и из сталей У8А, У10А, ХГ, Р18, закаленных до HRC 60-64. Профилирование роликами из сталей 45, 40Х (HRC 30-32) более эффективно для операций предварительного шлифования, так как процесс накатывания круга протекает более интенсивно; само же изготовление роликов более простое. Ролики, закаленные до HRC 60-64, более износоустойчивы в работе и обеспечивают более высокую точность профилирования круга, однако изготовление их требует специальных профилешлифовальных станков. Диаметр роликов d выбирается в зависимости от диаметра круга D:
    d=(0,2-0,25)D, мм, а его ширина - от длины профиля.

    Рис. 8. Накатной ролик для правки профильных кругов

    На рис. 8 приведена конструкция накатного ролика с параллельными оси канавками неравномерного шага. Наличие канавок интенсифицирует процесс профилирования круга, а неравномерный шаг их расположения не позволяет оставаться на круге следам от канавок и тем самым исключает биение круга после правки.

    Правка накатными роликами производится как с охлаждением, так и без охлаждения. При накатывании без охлаждения процесс правки идет несколько быстрее, так как канавки ролика не засоряются разрушаемыми частицами круга.

    Правка методом накатывания рабочей поверхности применяется при многопрофильном резьбощлифовании, зубошлифовании червячным кругом, при профильном шлифовании, шлицешлифовании.

    В таблице приведены ориентировочные режимы правки кругов накатными роликами.

    Абразивные инструменты из Эльбора и алмаза, обладающие высокой режущей способностью с сохранением ее в течение длительного времени на высоком уровне, как правило, требуют правки реже, чем круги из других абразивных материалов. Часто выправляемый при установке инструмент осуществляет работу резания без периодической правки до полного износа алмазо- или эльбороносного слоя круга. Однако сам процесс правки эльборных или алмазных кругов значительно труднее, чем кругов из электрокорунда и карбида кремния, из-за специфических отличий этих сверхтвердых абразивных материалов. Для интенсификации процессов правки таких инструментов часто используются наложение электрического тока, химическое и электрохимическое воздействие на рабочий слой инструмента. Метод профилирования эльборных и алмазных кругов с тепловым разрушением связки основан на электроэрозионной обработке поверхностного слоя кругов на металлических токопроводящих связках. Электроэрозионный процесс, используемый для правки, обеспечивает повышение съема эльборо- или алмазоносного слоя, высокую точность профиля (10-20 мкм) и повышенные режущие свойства.

    Разновидностями химического воздействия на металлическую связку являются процессы химического травления и электрохимический. Эти процессы используются для восстановления режущих свойств круга и обеспечения оптимальной высоты обнажения зерен над уровнем металлической связки. Электрохимический процесс, используемый для правки, более универсален, находит применение также для профилирования кругов с несложным профилем.

    При правке периодически снимается рабочий слой круга с налипшими частицами обрабатываемого материала. Толщина этого слоя определяется требованиями геометрической формы и микропрофиля рабочей поверхности круга.

    Часто толщина снимаемого при правке слоя h1 устанавливается в несколько раз большей, чем это необходимо для восстановления режущих свойств и формы рабочей поверхности круга. При завышенном значении h1 не только излишне расходуются шлифовальные круги и правящий инструмент, но и в значительной степени повышается и основное (технологическое) время правки. Это приводит к существенным потерям времени работы станка и снижению производительности труда при обработке. Установление рациональной величины h1, достаточной для восстановления режущей способности и формы рабочей поверхности круга, позволяет не только повысить срок службы шлифовального круга и правящего инструмента, но в значительной степени и технико-экономические показатели шлифования в целом. Очевидно, наибольшая глубина, на которую необходимо углубиться при правке шлифовального круга, составляет не более половины диаметра поры. При этом последняя должна быть максимально раскрыта, и металл, проникший в нее при шлифовании, может быть удален действием центробежной силы вращающегося круга. Например, при правке шлифовального круга зернистостью 40 максимальное значение слоя h1 не должно превышать 0,10 мм. Практически же можно править круг на значительно меньшую глубину.

    Рис. 9. Зависимость периода стойкости шлифовального круга различной зернистости от величины рабочего слоя, удаленного при правке: 1 - круг зернистостью 40, 2 - круг зернистостью 16

    На рис. 9 приведены результаты наблюдений за стойкостью шлифовальных кругов в зависимости от величины рабочего слоя, удаленного при правке. Для восстановления режущих свойств шлифовального круга зернистостью 40 достаточно снять слой толщиной 0,05-0,07 мм, а круга зернистостью 16 - слой толщиной 0,03-0,04 мм. Снятие такого слоя достаточно и для восстановления правильной геометрической формы круга. Удаление слоя большей толщины не улучшает условий шлифования и поэтому совершенно излишне.

    Поскольку количество зерен в единице объема круга и величина отдельных открытых пор зависят в значительно большей степени от зернистости, чем от структуры и твердости круга, величину h1 определяют исходя из размеров абразивных зерен: h1=(0,15-0,2)d3, где d3 - средний размер абразивных зерен в поперечнике, мм.

    При врезном и профильном шлифовании, когда требуется обеспечить радиус галтели и форму обрабатываемой поверхности в строго определенных пределах, величина снимаемого при правке слоя увеличивается и определяется в зависимости от износа рабочих кромок круга или профиля круга.

    При окончательной операции шлифования износ круга зависит от вида правящего инструмента и режимов правки. Износ круга при шлифовании после правки алмазными инструментами и кругами из карбида кремния меньше, чем после правки металлическими правящими инструментами. Разрушающие силы, возникающие при правке алмазным инструментом, проникают на меньшую глубину и тем самым в меньшей степени нарушают структуру рабочего слоя круга. Установлено, что чем больше воздействие правящего инструмента на слой, граничащий с удаляемым, тем больше разрушение этого слоя и тем больше при шлифовании износ круга по радиусу: h2=0,05Kd3, где K - скорость изнашивания круга при правке различными инструментами.

    Более интенсивный износ шлифовального круга после правки металлическим инструментом при шлифовании заготовок приводит к увеличению волнистости на режущей поверхности кpyгa и соответственно к снижению его стойкостной наработки.

    Таким образом, общий расход шлифовального круга за цикл его работы (стойкостная наработка круга) составляет:

  • при правке алмазным инструментом h = h1 + h2 = (0,2 + 0,05) d3 = 0,25d3;
  • при правке кругами из карбида кремния h = h1 + h2 = (0,2 + 0,05 x 1,5) d3 = 0,29d3;
  • при правке стальными дисками h = h1 + h2 = (0,2 + 0,05 x 2,5) d3 = 0,325d3.

    Поэтому ори использовании в качестве правящего инструмента стального диска общий объемный износ круга по сравнению с износом круга, выправленного алмазом, составляет 130%, а при использовании в качестве правящего инструмента круга из карбида кремния общий объемный износ круга не превышает 116%.

    Применение алмазных инструментов для правки кругов при окончательном шлифовании и рациональная толщина слоя, снимаемого при правке, повышают срок службы шлифовальных кругов и технико-экономические показатели операции шлифования в целом.

    В таблице приведены рекомендуемые режимы правки шлифовальных кругов различных зернистостей с учетом рационального съема рабочего слоя круга h1 и компенсации износа правящего инструмента.

    Периодическая правка шлифовальных кругов, необходимая для восстановления их режущих свойств и геометрической формы, требует затрат рабочего времени, снижает производительность шлифования, увеличивает объемный износ абразивного инструмента.

    Особенно это сказывается при обработке труднообрабатываемых материалов, когда затраты времени на правку становятся соизмеримыми или превышающими в несколько раз период стойкости круга. Поэтому сокращению непроизводительных затрат времени на правку и профилирование кругов уделяется большое внимание. Во время шлифования заготовок рабочий должен определить момент, когда круг либо затуплен, либо потерял форму, т. е. установить необходимость правки рабочей поверхности круга. После этого на станок устанавливается правящее приспособление, подводится правящий инструмент к кругу, включается подача (если правка осуществляется приводом станка), либо правка производится вручную. Правка ведется в несколько проходов согласно рекомендациям или исходя из опыта рабочего. После этого отключается правящее приспособление и настраивается станок на шлифование партии заготовок. На эти приемы уходит много времени, снижающего производительность операции. В современных станках крупносерийного и массового производства имеется много конструктивных решений автоматизации правки шлифовальных кругов, осуществляемой вне цикла шлифования и без нарушения настройки станка. Для этой цели правильные приспособления встроены на станке вне его рабочей (установочной) зоны, не требуют после правки подналадки станка на размеры обрабатываемых деталей. Так, на специальных круглошлифовальных станках с одно- и многокруговыми наладками для обработки коленчатых валов и распределительных валиков моторов автомобилей имеются встроенные в шлифовальную бабку специальные правящие механизмы, с помощью которых правят круг автоматически через заданное количество обработанных заготовок. Изменение диаметра кругов после правки компенсируется станком автоматически.

    На резьбошлифовальных станках правка круга осуществляется автоматически перед последним чистовым проходом шлифуемой резьбы в момент реверсирования хода стола станка или подвода круга к обрабатываемой поверхности. Здесь время на правку полностью исключено из цикла шлифования и совмещено с другими элементами вспомогательного времени.

    Второй задачей автоматизации правки является определение момента, когда нужно править круг и какой слой круга необходимо при этом снимать. Преждевременная правка круга, еще имеющего запас режущей способности, снижает производительность труда при шлифовании и увеличивает объемный износ кругов. Настройка станков на правку через определенное количество отшлифованных заготовок производится с большим запасом, учитывающим влияние величины колебаний припусков на обработку заготовок и режущих свойств кругов на качество шлифования. Удаление среднего рабочего слоя круга, снимаемого при правке по тем же причинам является завышенным. Отсутствие такого запаса может привести к браку обработанных деталей. Поэтому необходимо оснащение шлифовальных станков такими управляющими устройствами, которые позволяют производить правку до тех пор, пока с рабочей поверхности круга не будут срезаны вершины затупившихся абразивных зерен, погрешности по волнистости и другие дефекты, образовавшиеся в результате колебаний системы «станок-круг-заготовка» и неравномерного износа шлифовального круга, освобождены поры круга от отходов шлифования. Автоматизация процесса правки позволяет полностью использовать режущую способность кругов, повысить производительность труда при шлифовании за счет сокращения времени правки и увеличения наработки кругов до их замены на станке новыми.

  • Полезная информация? Поделитесь ею

    Контактный телефон

    +7 (812) 600-11-77

    Адрес

    193230, Санкт-Петербург,
    Дальневосточный проспект, д.13 к.3
    info@abrasive.ru
    © 2017 Центр Абразивов.
    Копирование материалов с сайта
    без указания источника запрещено.
    Создание сайта
    — «Gudzon webstudio»