Методическое руководство (стр. 34 )

Тарировочный график динамометра

Нагрузка, МПа Приложение 2

Показания индуктора (мм)

Лабораторная работа № 18

"Обработка заготовок на шлифовальных станках"

Цель работы

Ознакомиться с методом обработки заготовок на шлифовальных станках, изучить основные схемы шлифования, элементы процесса резания и их расчет, устройство и работу кругло - и плоскошлифовального станков, характеристики шлифовальных кругов.

1. Необходимое оборудование и инструменты

I. Круглошлифовальный станок.

2. Плоскошлифовальный станок.

3. Стенд со шлифовальными кругами.

4. Измерительные инструменты (рулетка, линейка, угольник).

5. Плакаты, схемы.

2. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с общей характеристикой метода шлифования.

2. Изучить основные схемы шлифования, моменты режима резания.

3. Изучить назначение и устройство кругло - и плоскошлифовальных станков.

4. Ознакомиться с работой шлифовальных станков (демонстриру­ется учебным мастером).

5. Определить некоторые паспортные данные кругло - и плоско-шлифовальных станков.

6. Изучить характеристики шлифовальных кругов.

7. Рассчитать режим резания при шлифовании и расшифровать маркировку

шлифовального круга (по индивидуальному заданию).

8. Составить отчет (см. приложение).

3. Основные теоретические представления

Шлифованием называется метод обработки заготовок резанием с помощью абразивного инструмента - шлифовальных кругов. Режущими элементам шлифовальных кругов являются абразивные зерна. Они расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При вращении круга часть его зерен в зоне контакта с заготовкой срезает материал в виде очень большого количества мелких стружек. Другая часть зерен вследствие своей ориентации в круге стружку срезать не может и скользит по поверхности резания.

Шлифование можно рассматривать как процесс суммарного микрорезания материала заготовки абразивными зернами инструмента. Обработанная поверхность имеет незначительную шероховатость и представляет собой совокупность мельчайших следов прохода абразивных зерен.

Скорость резания при шлифовании очень большая - 20-30 м/с и более. Процесс срезания стружки каждым зерном протекает почти мгновенно.

В зоне резания выделяется значительное количество теплоты, что приводит к структурным изменениям поверхностного слоя заготовки. На поверхностный слой оказывают также силовое воздейст­вие абразивные зерна, вызывая его пластическое деформирование. Все это приводит к изменению физико-механических свойств мате­риала обработанной поверхности. Поэтому с целью уменьшения теплового и силового воздействия на поверхностный слой заготовки шлифуют с подачей в зону резания смазочно-охлаждающей жидкости.

Шлифование широко распространено и в большинстве случаев применяется для чистовой обработки с высокой точностью деталей изготовленных из разнообразных материалов. В отдельных случаях шлифование используют и для черновой обработки, при которой срезается большой припуск материала.

4. Основные схемы обработки и элементы рехима резания при шлифовании

В зависимости от формы обрабатываемой поверхности деталей машин, например цилиндрическая наружная или внутренняя, плоская, наиболее часто применяют следующие основные технологические схе­мы обработки: круглое, внутреннее и плоское шлифование. Из способов круглого шлифования широко распространено шлифование с продольной подачей (рис.1,а) и бесцентровое шлифование напроход (рис.1,б), из внутреннего - шлифование с закреплением заготовки в патроне (рис. I, в),из плоского - шлифование периферией (рис.1, г) и торцом (рис.1, д) круга. Для каждой схемы обработки используются соответственно кругло - , бесцентрово - , внутри - и плоскошлифовальные станки. Шлифование поверхностей определенного вида (например, резьбы) и заточку некоторых инструментов (например, свёрл) выполняют на специализированных или заточных станках.

Различают следующие элементы режима резания: скорость резания, подачу и глубину резания (в совокупности эти величины называют режимом резания).

При всех схемах шлифования главным движением резания является вращение шлифовального круга. Движение подачи осуществляется заготовкой и шлифовальным кругом.

Скорость резания Vк (в м/с) для всех схем обработки прини­мается равной окружной скорости периферии шлифовального круга:

Vк= 3,14Dк nk / 1000 x 60 (1)

где Dк - диаметр шлифовального круга, мм;

nk - частота вращения шлифовального круга, об/мин.

При круглом шлифовании с продольной подачей (см. рис.1,а) заготовка получает круговую Sкр и продольную Sпр, а шлифовальный круг - подачу на глубину резания Sn.

Круговая подача Sкр (в м/мин) равна окружной скорости обрабатываемой поверхности заготовки:

Sкр = 3,14 dз nз / 1000 (2)

где dз - диаметр шлифуемой поверхности, мм;

nз - частота вращения заготовки, об/мин.

Продольная подача Sпр (в мм/об. заг или мм/мин) соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот или за одну минуту.

Подача на глубину резания Sn (в мм/ход или мм/дв. ход) осуществляется при крайних положениях заготовки перпендикулярно оси круга и равна величине перемещения круга за каждый одинарный или двойной ход заготовки.

Рис. 1. Схемы шлифования:

а) круглое с продольной подачей; б) бесцентровое шлифование напроход; в) внутреннее с закреплением заготовки в патроне; г) плоское периферией круга и д) плоское торцом круга.

При бесцентровом шлифовании напроход (см. рис.1 ,б) гладкая без выступов заготовка 3 устанавливается в незакрепленном виде на опорном ноже 2 между шлифующим 1 и ведущим 4 кругами, которые вращаются в одном направлении. Шлифующий круг име­ет окружную скорость Vк = 30-50 м/с. Скорость ведущего круга Vвк во много раз меньше. За счет трения заготовка увлекается во вращение со скоростью, близкой к окружной скорости ведущего круга и равной круговой подаче Sкр (в м/мин). Для сообщения заготовке продольной подачи Sпр (в мм/об. заг. или мм/мин) ведущий круг поворачивают на небольшой угол по отношению к шлифующему кругу.

При внутреннем шлифовании с закреплением заготовки в патроне (см. рис. I, в) заготовка получает круговую Sкр, а шлифовальный круг - продольную Sпр и подачу на глубину резания Sn .

Круговая подача Sкр (в м/мин) равна окружной скорости обрабатываемой поверхности. Её величина определяется по формуле (2).

Продольная подача Sпр (в мм/об. заг. или мм/мин) соответствует перемещение шлифовального круга в направлении его оси вращения за один оборот заготовки или за одну минуту.

Подача на глубину резания Sn (в мм/ход) осуществляется при крайнем положении круга, когда он выведен из заготовки и определя­ется как величина перемещения круга за каждый двойной ход в направ­лении, перпендикулярном его оси вращения.

При плоском шлифовании периферией круга (см. рис.1,г) заготовке сообщается продольная Sпр, а шлифовальному кругу - поперечная Sn и подача на глубину резания Sв .

Продольная подача Sпр (в м/мин) равна скорости возвратно-поступательного движения стола станка (заготовки).

Поперечная подача Sn (в мм/ход или мм/дв. ход) происходит при крайних положениях заготовки и равна величине перемеще­ния круга в направлении оси вращения за каждый одинарный или двой­ной ход заготовки.

Подача на глубину резания Sв (в мм) осуществляется перпен­дикулярно обработанной поверхности и сообщается кругу после обработки всей плоскости в конце поперечного хода.

Глубина резания t (в мм) при всех схемах обработки равна толщине слоя металла, срезаемого шлифовальным кругом за один проход.

При плоском шлифовании торцом круга (см. рис.1, д.), если его диаметр больше ширины обрабатываемой поверхности, то кругу поперечную подачу не сообщают. Шлифование торцом круга более производительно, чем периферией, но менее точно.

Кругло-, бесцентрово-, внутри - и плоскошлифовальные станки обеспечивают все движения резания, указанные на схемах рис.1, и позволяют выполнять обработку на необходимом режиме резания.

5. Устройство круглошлифовального станка.

Круглошлифовальный станок (рис.2) предназначен для шлифования наружных цилиндрических, конических, фасонных и плоских торцовых поверхностей периферией круга. Он работает согласно схеме круглого шлифования (см. рис. I. а).

Основные узды станка: станина 1, предназначенная для установки на ней всех узлов станка: шлифовальная бабка 2 с приводом вращательного движения шлифовального круга, нижний и верхний (поворотный) столы 3, на верхнем столе установлена передняя 4 и задняя 5 бабка, внутри станины размещен гидропривод 6 возвратно-поступательного движения стола и подачи на глубину резания шлифовальной бабки.

Рис.2. Круглошлифовальный станок

Шлифовальный круг закреплен на шпинделе шлифовальной бабки. В передней бабке расположен привод вращательного движения заго­товки. Наиболее часто заготовку шлифуют на центрах, для чего необходимо сделать центровые отверстия с ее торцов. Заготовка устанавливается одним концом на центре шпинделя передней бабки и приводится во вращение поводком планшайбы. Заднюю бабку можно перемещать вдоль стола в зависимости от длины заготовки. Своим цент poм она поддерживает второй конец заготовки.

При повороте верхнего стола можно шлифовать конические поверхности.

6. Устройство плоскошлифовального станка

Плоскошлифовальный станок (рис.3) предназначен для шлифова­ния плоских и фасонных поверхностей периферией круга. Он работает согласно схеме плоского шлифования (см. рис.1,г).

Рис.3. Плоскошлифовальный станок

Основные узлы станка: станина I; стол 3; стойка 3; шлифовальная бабка 4 с приводом вращательного движения шлифовального круга; гидропривод стола и стойки 5. Стол станка от гидропривода совершает возвратно-поступательное движения. Заготовка закрепляется на магнитной плите или непосредственно на столе станка. Перпендикулярно движению стола периодически передвигается стойка. По вертикальным направляющим стойки перемещается шлифовальная бабка, на шпинделе которой закреплён шлифовальный круг.

7. Определение некоторых паспортных данных круглошлифовального станка

Необходимые данные снимаются со станка, установленного в лаборатории, и заносятся в отчет:

1. Модель станка (по заводской таблице на станине станка).

2. Наибольшая длина шлифуемой детали Lнаиб (в мм) вычисляется по формуле:

Lнаиб = Lм. ц.- 50

где Lм. ц. - наибольшее расстояние между центрами передней и задней бабок, мм (определяется измерением на станке под руководством учебного мастера).

3. Наибольший диаметр шлифования Dнаиб (в мм) вычисляется по формуле:

Dнаиб = 1,94 Н,

где Н - высота центров, мм (измеряется по станку под руководством учебного мастера).

4. Частота вращения шлифовального круга nк (в об/мин)(из паспорта станка).

5. Частота вращения заготовки nз (в об/мин) (по табличке на передней бабке станка).

6. Скорость резания. Определяется по формуле (1) (диаметр шлифовального круга Dк измеряется под руководством учебного мастера.

8. Определение некоторых паспортных данных плоскошлифовального станка

Необходимые данные снимаются со станка и заносятся в отчёт;

1. модель станка (по табличке на станине станка).

2. Размеры магнитной плиты - длина и ширина (в мм) (измеряются по плите под руководством учебного мастера).

3. Наибольшая длина шлифования Dнаиб (в мм) вычисляется из зависимости:

Lнаиб = Lпр - L

где Lпр - наибольшее продольное перемещение стола, мм (определяется по станку под

руководством учебного мастере), L - перебег, мм (принимается равным 10-20 мм).

4. Наибольшая высота шлифования Ннаиб (в мм), вычисляется по формуле:

Ннаиб = Aнаиб - 0,5 Dк

где Aнаиб - наибольшее расстояние от плоскости магнитной плиты до оси шпинделя

шлифовального круга, мм (измеряется под руководством учебного мастера);

Dк - диаметр шлифовального круга, мм (измеряется под руководством учебного

мастера),

5. Наибольшее поперечное перемещение шлифовальной бабки Вn (в мм) - определяется как расстояние между крайними (передним и задним) её положениями (определяется по станку под руководством учебного мастера).

6. Частота вращения шлифовального круга nк (в об/мин) (по паспорту станка).

7. Скорость резания. Вычисляется по формуле (1).

9.Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Различают следующие абразивные инструменты: шлифовальные круги, головки, сегменты, бруски, абразивные ленты и шкурки. Наиболее широкое применение имеют шлифовальные круги. Шлифовальные круги представляют собой тела вращения. Они имеют сквозное осевое отверстие, предназначенное для крепления круга на шпинделе станка. Их изготавливают из зерен абразивного материала, скрепленных связующим веществам.

Шлифовальные круги характеризуются рядом параметров: типом и размерами, абразивным материалом, его зернистостью, связкой, структурой, твердостью, классом точности, классом дисбаланса.

Типы и размеры шлифовальных кругов стандартизированы. В табл.1 приведены некоторые типы шлифовальных кругов, их назначение и маркировка. Тип круга выбирают в зависимости от конструкции станка, крепежных приспо­соблений, характера выполняемой работы. При выборе размеров круга следует брать, возможно, большие размеры по диаметру и шири­не, так как это улучшает условия шлифования и увеличивает произ­водительность работы.

Абразивные материалы представляют собой природные, искусственные или синтетические вещества, обладающие высокой твердостью и прочностью, зерна и порошки которых способны обрабатывать поверхности других тел путем царапания, скобления или истирания.

Из природных материалов находит применение алмаз, кварц, корунд, наждаки др. К искусственным и синтетическим материалам относятся электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, кубический нитрид бора, синтетические алмазы и др. Наиболее широко применя­ют искусственные электрокорундовые материалы, так как они обладают высокими и стабильными свойствами.

Электрокорунд - искусственный корунд (корунд - минерал, со­стоящий из кристаллической окиси алюминия AL2O3 с различными примесями). Выпускается несколько разновидностей электрокорунда: электрокорунд нормальный, электрокорунд белый, монокорунд, электро­корунд титанистый, электрокорунд циркониевый, сферокорунд.

Электрокорунд нормальный содержит от 87 до 95% AL2O3; подразделяется на марки I2A, I3A, I4A, I5A, I6A; применяется для об­дирочных работ, предварительного и получистового шлифования.

Электрокорунд белый - содержание AL2O3 от 98 до 99% марки 22А, 23А, S4A, 25A; используется для окончательной отделочной обработки, профильного шлифования, заточки инструмента.

Монокорунд - AL2O3 oт 96,5 до 97,4% содержит также сернистое железо; марки 43А, 44А, 45А; находит применение для обработку труднообрабатываемых сталей.

Электрокорунд хромистый - содержит не менее 97% AL2O3 и от 0,4 до 1,2% Cr2O3 марки 32А, ЗЗА, 34А; применяют при оконча­тельном, отделочном и профильном шлифовании сталей.

Электрокорунд титанистый - содержит присадки двуокиси титана; выпускается под маркой 37А; используется при тяжелых и неравномерных нагрузках.-

Карбид кремния (карборунд) - химическое соединение SiC; выпускаются две разновидности: карбид кремния зеленый, марки 62С, 63С, 64С; карбид кремния черный, марки 53С, 54С, 55С; при­меняется для заточки режущего инструмента и обработке чугунных деталей.

Карбид бора - твердый раствор бора в В4С, используется в порошках и пастах для доводки деталей из твердых сплавов.

Кубический нитрид бора (эльбор) обладает твердостью, изно­состойкостью; условное обозначение зерен с обычной механической прочностью ЛО, с повышенной - ЛП; применяется для заточки инструментов из быстрорежущей стали и шлифования деталей из шарикопод­шипниковой стали.

Синтетические алмазы получают синтезом из графита при высоких давлениях и температуре; шлифпорошки имеют марки АСО, ACP, АСВ, АСС, отличающиеся в основном прочностью и хрупкостью; приме­няют для заточки и доводки твердосплавного режущего

Типы шлифовальных кругов (ГОСТ 2424-83) Таблица I

Типы шлифовальных кругов	Профиль круга	Обозначение	Область применения
Прямого профиля		ПП	Универсальное применение. Круглое, внутреннее, плоское шлифование периферией круга, заточка резцов
С выточкой		ПВ	Круглое шлифование, когда зажимные фланцы могут помещать подводке круга к месту обработки
С двусторонней выточкой		ПВД	Круглое шлифование с подрезкой торца обрабатываемой детали
С конической выточкой		ПВК	То же
С двусторонней конической выточкой		ПВДК	То же
Кольцевые		К	Плоское шлифование торцом круга
С двусторонним коническим профилем		2П	Для резьбошлифования, шлицешлифования, зубошлифования
Чашечные цилиндрические		ЧЦ	Заточка режущего инструмента, плоское шлифование торцом круга
Чашечные конические		ЧК	Тоже
Тарельчатые		Т	Заточка и доводка зубьев фрез, разверток, протяжек и т. п.

инструмента, шлифования легированных сталей некоторых марок, правки шлифовальных кругов.