Словарь

Внутреннее шлифование

• при вращении заготовки, закрепленной в патроне, от шпинделя бабки изделия на внутришлифовалыном станке (рис. 1);
• при вращении заготовки со скоростью ведущего круга на бесцентровошлифовальных станках (рис. 2);
• без вращения заготовки на планетарных внутришлифовальных станках (рис. 3).

В первом случае (рис. 1) шлифовальный круг и шлифуемая заготовка вращаются вокруг своих осей, а шлифовальная бабка получает подачу на глубину резания и совершает возвратнопоступательное движение со скоростью продольной подачи. Подача на глубину резания производится в конце каждого или двойного хода стола. Чаще шлифование производится при продольных подачах с автоматическим возвратно-поступальным перемещением стола. Длина рабочего хода стола устанавливается в зависимости от длины обрабатываемой заготовки. Продольная подача обычно принимается в долях высоты (H) шлифовального круга и не должна превышать 3/4 Н на один оборот заготовки. При обработке сквозных отверстий по методу продольных подач с целью исключения непрямолинейности образующей обрабатываемой поверхности вывод круга из контакта с отверстием (перебег) не должен превышать 1/3-1/2 высоты круга. Круг из обрабатываемого отверстия выводится только по окончании шлифования или в случае измерения диаметра отверстия. При предварительном шлифовании применяют повышенную скорость и подачу, при окончательном ее снижают. При высоких требованиях к шероховатости поверхности скорость возвратнопоступательного движения соответственно снижается. С целью повышения точности обрабатываемых отверстий число двойных ходов стола и частота оборотов заготовки не должны составлять передаточного отношения, равного целому числу.

При врезном шлифовании отверстий подача осуществляется только перпендикулярно оси отверстия, из-за чего форма рабочей поверхности круга переносится на обрабатываемую поверхность. Это предъявляет повышенные требования к характеристике шлифовального круга, его правке.

При бесцентровом внутреннем шлифовании заготовки базой является ее наружная поверхность, которая находится в контакте с поддерживающим, прижимным и ведущим роликами (см. рис. 2). Для бесцентрового внутреннего шлифования, например для шлифования поршневых колец, применяют круги типа ПП наружным диаметром 80-100, высотой 75-100 мм на керамической связке.

Чтобы обеспечить концентричность обрабатываемой поверхности отверстия к наружной поверхности и перпендикулярности оси отверстия торцам, бесцентровое внутреннее шлифование осуществляется после наружного шлифования заготовки и ее торцов. Все погрешности наружных поверхностей заготовки из-за ее базирования по ним при бесцентровом внутреннем шлифовании переносятся на внутреннюю поверхность. Поэтому, чем точнее осуществлена предшествующая обработка, тем меньшие отклонения от необходимых параметров концентричности и перпендикулярности будут иметь при бесцентровом шлифовании обрабатываемые отверстия.

Шлифование отверстий в тяжелых и крупногабаритных заготовках производится на внутришлифовальных планетарных станках. На этих станках шпиндель шлифовального круга вращается с рабочей скоростью (20-35 м/с) вокруг своей оси и одновременно со скоростью круговой подачи Sкр (2-4 м/мин) вокруг оси обрабатываемой заготовки, которая во время обработки отверстия остается неподвижной (см. рис. 3). Скорость планетарного действия (круговой подачи) зависит от величины смещения оси круга относительно оси заготовки и уменьшается с увеличением диаметра обрабатываемого отверстия.

Внутреннее шлифование чаще всего применяется при обработке точных отверстий в закаленных заготовках или в заготовках из высокотвердых и труднообрабатываемых материалов, точных отверстий с пересеченной поверхностью (выточек, шпоночных и шлицевых пазов), глухих отверстий и др.

При шлифовании отверстий помимо точности размера и требуемой шероховатости поверхности обеспечивается точность формы (цилиндричность, прямолинейность, перпендикулярность оси отверстия торцам, а также концентричность по отношению к наружным поверхностям). Особенностью и несомненным достоинством внутреннего шлифования является возможность исправления смещения геометрической оси отверстия, вызванного предшествующими шлифованию операциями.

Внутреннее шлифование обычно ведется кругами, диаметр которых составляет 0,6-0,8 диаметра шлифуемого отверстия. С увеличением диаметра круга улучшаются условия шлифования: увеличиваются рабочая скорость, число режущих зерен. Однако при внутреннем шлифовании площадь контакта между кругом и заготовкой значительно больше, чем при круглом или при плоском шлифовании периферией круга, причем она особенно велика при шлифовании отверстий небольшого диаметра. Большая площадь контакта круга с заготовкой заставляет применять круги более крупнозернистые, более мягкие и с открытой структурой, что предотвращает прижоги и обеспечивает лучший выход стружки. При шлифовании прерывистой поверхности отверстия рекомендуется применять круг несколько тверже, чем при обработке сплошного отверстия, так как кромки такой поверхности действуют на круг как правящий инструмент.

С повышением скорости вращения заготовки нагрузка на абразивные зерна круга увеличивается, толщина стружки возрастает и круг изнашивается быстрее. Во избежание этого следует увеличивать рабочую скорость круга или брать круги несколько большей твердости. Малая рабочая скорость кpyгa при внутреннем шлифовании также приводит к его повышенному износу. Поэтому во всех случаях при внутреннем шлифовании рекомендуется работать на максимальных рабочих скоростях круга.

На современных внутришлифовалыных станках возможна одновременная обработка отверстия и торца, что обеспечивает повышение точности и производительности труда, а также высокую степень перпендикулярности торцовой поверхности к оси отверстия обрабатываемой заготовки.

Для внутришлифовальных операций выпускаются шлифовальные круги различных размеров и типов, в частности круги типа ПП диаметром 5-150, высотой 13-20 мм. При обработке заготовок, у которых одновременно со шлифованием отверстия требуется подрезка торцовой части, или в тех случаях, когда посадочное место на шпинделе мало, а для успешного выполнения шлифования требуется применение круга относительно большой высоты, применяются круги типа ПВ наружным диаметром 10-150 мм. Для внутреннего шлифования иногда применяют также толстостенные чашечные круги типа ЧЦ, позволяющие вести одновременную обработку отверстий и торцов заготовки.

При внутреннем шлифовании во избежание вибраций, ухудшающих качество обработанной поверхности и повышающих износ круга, важен подбор шлифовального шпинделя определенной длины (наименьшего для данной глубины шлифования) и жесткости.

Во избежание конусности отверстия при шлифовании на проход круг должен выходить из обоих его концов на одинаковую длину, а при шлифовании глухих отверстий его следует выводить из открытого конца как можно меньше.

Тонкостенные заготовки во избежание коробления следует шлифовать с уменьшенной глубиной и повышенной продольной подачей. Для более точной обработки отверстий малых диаметров рекомендуется шлифовать их с большей продольной подачей и меньшей глубиной шлифования.

В последние годы заметна общая тенденция повышения рабочей скорости при внутреннем шлифовании за счет повышения быстроходности шпинделей станка. Для шлифования с повышенной рабочей скоростью используются круги высокой прочности. При увеличении рабочей скорости уменьшается радиальное отжатие в системе станок - круг - заготовка, увеличивается количество абразивных зерен, участвующих за единицу времени в резании, уменьшаются нагрузка на отдельное зерно и время контакта отдельного зерна с обрабатываемой поверхностью. Точность обработки в этом случае повышается за счет уменьшения отжатий в системе, что позволяет увеличить подачу и повысить стойкостную наработку круга.

При внутреннем шлифовании рекомендуется применять охлаждение для отвода тепла, образующегося при резании.

Шлифование цилиндрических, конических или фасонных отверстий требует правильного расположения оси шпинделя шлифовального круга и оси обрабатываемого отверстия в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Их перемещение или отклонение от параллельности ведет к отклонению шлифуемых поверхностей заготовок как в осевом, так и в диаметральном направлениях.

Чтобы повысить точность обработки, производительность труда и уменьшить расход шлифовальных кругов, внутреннее шлифование рекомендуется осуществлять с максимально допустимой рабочей скоростью.