Профилирование и правка шлифовального круга. Профилирование круга —это формообразующая операция. Она предназначена для исправления погрешностей геометрической формы круга и установления правильного положения его режущих поверхностей (рис. 2.14, а). Профилирование используется также для образования на режущей поверхности круга заданного фасонного профиля (рис. 2.14. б, в). Операция профилирования чаще выполняется при установке нового шлифовального круга на станок.
Правка круга — процесс формирования режущей поверхности круга с целью повышения его режущих свойств и снижения шероховатости шлифуемой поверхности (рис. 2.15). Эта операция по своему назначению аналогична заточке режущего лезвийного инструмента.
В ряде случаев круглого врезного и фасонного шлифования профилирование и правка круга совмещаются, когда необходимо одновременно восстановить геометрическую форму и режущие свойства шлифовального круга (рис. 2.16).
Основные причины, вызывающие необходимость правки круга:
повышенное тепловыделение в процессе шлифования, появление темных пятен прижога на шлифуемой поверхности;
появление волнистых линий на шлифуемой поверхности;
появление дроби на шлифуемой поверхности, вызванное вибрацией шлифовального круга;
появление рисок на шлифуемой поверхности от стружки, застрявшей на режущей поверхности круга (засаливание круга);
потеря геометрической формы и размера шлифуемой поверхности (врезное шлифование);
невыдерживание радиуса галтелей на участках сочленения торцевой и цилиндрической поверхностей;
ухудшение параметра шероховатости шлифуемой поверхности.
Основные методы правки шлифовальных кругов. Применяются три метода правки: обтачивание, обкатывание и шлифование (рис. 2.17).
Правку обтачиванием (рис. 2.17, а) применяют на всех типах шлифовальных станков на операциях окончательного шлифования, где нужно обеспечить точность обработки по 6-му квалитету (1-му классу точности) и шероховатость поверхности не выше Ra— — 0,6 мкм. Этот метод правки широко используется в автоматическом цикле шлифования, а также в большинстве случаев профильного, скоростного шлифования и при совмещении одновременной обработки нескольких поверхностей.
При правке обтачиванием правящий инструмент выполняет роль резца, а скорость правки равна скорости вращения шлифовального круга. Такой метод, будучи наиболее простым и надежным, вместе с тем вызывает наибольший износ правящего инструмента, этим условиям может удовлетворять лишь алмазный инструмент, обладающий наибольшей износостойкостью.
Правку обкатыванием осуществляют инструментами, получающими вращение от контакта образующей со шлифовальным кругом (рис. 2.17, б). Метод обкатки, где скорость правки варьируется от 0,1 до 5 м/с, способствует наименьшему износу правящего инструмента, поэтому оказалось возможным в качестве инструмента для правки применять металлические и твердосплавные диски. Скорость правки регулируется поворотом оси правящего диска относи
тельно оси шлифовального круга. Правку обкатыванием применяют на операциях предварительного шлифования, преимущественно кругов на бакелитовой связке. Этот метод широко используется на точилах при зачистке литья и поковок.
Правка методом обкатывания используется также для накатки резьбовых и фасонных поверхностей на шлифовальном круге. В процессе накатки скорость шлифовального круга снижается до 1—2 м/с.
Правку шлифованием осуществляют принудительным вращением алмазного ролика или шлифовального правящего круга (рис. 2.17, в). Правка производится на рабочей скорости шлифоваль-
ного круга, при этом правящему алмазному ролику сообщается встречное или попутное вращение (при попутном вращении износ правящего инструмента уменьшается).
Наиболее широкое применение получила правка алмазными роликами: при шлифовании коленчатых валов, скоростном шлифовании, профильном шлифовании широкими кругами. Применение алмазных роликов значительно упрощает наладку, особенно на операциях совмещенного шлифования нескольких поверхностей, обеспечивает точное взаимное расположение и размеры шлифуемых поверхностей, позволяет осуществл ять правку за период установки и снятия обрабатываемой детали и этим повысить производительность станка.
Алмазный ролик, вследствие чрезвычайно малого износа осуществляет до 50—100 тыс. правок, обеспечивает однородность качества деталей и наиболее эффективен в условиях массового производства.
Правку шлифовальными кругами применяют на круглошлифовальных станках, где принудительное вращение правящему инструменту сообщается от привода передней бабки станка. Правка шли
фовальными кругами наиболее целесообразна на операциях обдирочного шлифования или в тех же случаях, когда нужно снять во время правки увеличенный слой абразива.
Правящий инструмент и технология правки. Правящим инструментом для правки обтачиванием служат: алмазные карандаши; алмазные зерна (с естественными гранями), закрепленные в оправках; алмазные инструменты, режущая часть которых искусственно ограннивается (шлифуется) по определенной геометрической форме (резцы, иглы, гребенки).
Основные преимущества алмазных карандашей: простота конструкции, жесткость, возможность изменения характеристики по размерам, количеству и расположению алмазов, равномерное распределение рабочей нагрузки между алмазными зернами, меньшая опасность разрушения алмазов, минимальное время установки и правки, возможность полного использования алмазов и наиболее низкая их стоимость. Поэтому они являются самым распространенным видом правящего инструмента. Основные типы алмазных карандашей и область их применения даны в табл. 2.1.
В карандашах типа 01 алмазы расположены цепочкой по оси, чтобы в процессе правки обеспечить точное профилирование фасонных поверхностей. В карандашах типа 02 алмазы могут быть расположены с перекрытием слоев, чтобы по мере износа одного слоя алмазов вступали в работу алмазы последующего слоя.
В карандашах типа 03 алмазы расположены по сферической поверхности в один слой, при этом вершины алмазов выступают равновысотно над уровнем связки, благодаря чему достигается более открытая структура рабочей поверхности круга с повышенной режущей способностью. Карандаш типа 03 должен быть расположен иод углом 15 к поверхности круга, с тем чтобы по мере износа поворотом вокруг оси можно было вводить новые участки сферы алмазного карандаша.
Карандаши типа 04 изготовляются из мелких алмазных порошков и способны при правке формировать острые кромки круга, обладающие достаточно высокой режущей способностью.
Карандаши типов 02 и 04 устанавливают в радиальном направлении относительно рабочей поверхности круга. Карандаши типов 01 и 03 устанавливают с наклоном в 3—15 относительно радиального направления в сторону вращения круга.
Кристальные алмазные правящие инструменты разделяются на инструменты из алмазов естественной формы и обработанных (ограненных) алмазов.
Алмазный однокристальный инструмент с зернами естественной формы имеет более острые режущие кромки, которые ориентированы при установке алмаза в оправе. Поэтому инструмент работает с меньшими усилиями правки, что весьма важно при правке кругов на вулканитовой связке, резьбошлнфонании (однониточным кругом), шлицешлифовании, зубошлифовании и дру-
2.1. Основные типы алмазных карандашей и область их применения
Правка фасонного профиля по копиру. Внутреннее шлифование. Бесцентровое шлифование
Резьбошлифование однониточными кругами зернистостью 16 м и мельче. Прецизионное шлифование мелкозернистыми кругами с высокими требованиями шероховатости поверхности. Правка тонких кругов на вулканнтовой связке, фасонных кругов с острым профилем для заточки пил
г их случаях, где необходимо получить острые тонкие режущие кромки или уменьшить упругиеотжатия круга на вулканнтовой связке в процессе его правки.
Для рационального использования алмазов необходимо переставлять зерна новой острой вершиной вверх, когда площадка износа достигает 1 — 2 мм*. Для самозатачивания и поддержания острой режущей кромки оправку с алмазом следует устанавливать под углом к правящему кругу и периодически поворачивать (рис. 2.18).
В ограненных алмазных инструментах придается определенная геометрическая форма алмазу и создаются режущие кромки, ориентированные по вектору твердости. Этот инструмент необходим для образования сложных профилей и одновременной правки периферийных и торцевых поверхностей по копиру (см. рис. 2.16).
Основные типы алмазного кристального инструмента и области его применения приведены в табл. 2.2.
К недостаткам алмазного однокристального инструмента относится необходимость частой перестановки и повторных огранок, поэтому для условий массового производства начали находить применение алмазные гребенки, в которых закреплены алмазы удлиненной формы по периферии и боковыми сторонами пластины. Алмазные гребенки обеспечивают высокую точность автоматической правки и имеют стойкость в 10— 15 раз более высокую, чем однокристальный инструмент.
Практические рекомендации при правке алмазным инструментом.
Алмазный инструмент хрупкий и дорогой. Его нужно очень тщательно хранить и транспортировать, беречь от ударов, толчков и резкого колебания температур, чтобы не вызвать образования трещин.
Размер алмаза должен соответствовать размеру выправляемого круга. Если править мелким алмазным зерном крупногабаритный круг, то это может привести к разрушению алмаза.
Для получения качественной правки круга шлифовщику надо запомнить следующее:
1. Необходимо следить, чтобы алмаз был всегда прочно закреплен в оправе, а оправка с алмазом жестко закреплена в пиноли правящего устройства.
Нельзя допускать появление люфтов в системе крепления правящего инструмента, так как возникающие вибрации резко ухудшают качество правки и шлифования, а также могут привести к выкрашиванию алмаза.
2. При длительном использовании алмазного инструмента необходимо часто поворачивать оправу с алмазом. При каждом повороте алмаза образуется новая грань с острой режущей кромкой, которая обеспечивает наилучшую правку с меньшим износом алмаза.
3. Для сохранения алмаза от разрушения глубина срезаемого слоя абразива не должна превышать 0,025 мм на проход. Поэтому всегда нужно начинать правку с середины круга (см. рис. 2.18), так
2.2. Основные типы алмазного кристального инструмента и области его применения
Алмазный резец[5] |
Фасонная правка по копиру. Правка кругов с острыми кромками, резьбошлифова — ине, шлицешлифование, зубошлнфованне. Правка кругов на вулканнтовой связке. Правка набора кругов разного диаметра
Алмазная игла* |
Правка по копиру периферии с торца круга или сложного профиля при совмещенном шлифовании нескольких торцевых или цилиндрических поверхностей
Алмазная гребенка* |
Правка по копиру периферии и радиусных галтелей круга. Прорезка кольцевых канавок в круге. Многокруговое шлифование
должна быть без подвода СОЖ, при шлифовании с охлаждением — с подачей СОЖ.
7. Скорость продольной подачи алмазного инструмента при правке оказывает влияние на режущие свойства круга и параметр шероховатости шлифованной поверхности. При быстрой продольной подаче образуются острые зерна с углубленными канавками для приема стружки, обеспечивающие хорошее резание и увеличенную шероховатость поверхности. При медленной продольной подаче образуются плоские участки на режущих зернах, снижающие режущие свойства и шероховатость поверхности.
Поперечная подача алмаза (на врезание) не должна превышать 0,01—0,012 мм на каждый проход правки.
8. При правке круга с острой кромкой направление подачи алмаза должно осуществляться от вершины острой кромки к утолщенному участку круга (рис. 2.19).
9. В тех случаях, когда шлифовальный круг работает в режиме самозатачивания периодическая правка остается необходимой, так как в процессе самозатачивания круг изнашивается неравномерно, не все затупившиеся зерна удаляются, нарушается геометрическая форма режущей поверхности круга. Поэтому периодическая правка восстанавливает нормальное состояние режущей поверхности круга.
10. При шлифовании деталей из алюминия и алюминиевых сплавов хорошие результаты достигаются правкой методом обкатывания шлифовальным кругом. При правке алмазным инструментом на режущей поверхности шлифовального круга остаются следы правки в виде мелкой резьбы, которая частично воспроизводится при шлифовании таких мягких материалов, как алюминий. При правке же широким шлифовальным кругом резьбовые следы на круге не остаются, благодаря чему обеспечивается лучшее качество шлифованной поверхности.
Инструментом для правки методом обкатывания являются твердосплавные ролики, чугунные гофрированные диски и стальные звездочки. Все они в процессе правки получают частоту вращения 10 000—25 000 об/мин, вследствие чего в подшипниках быстро образуются люфты и точность правки ухудшается.
Из числа твердосплавных инструментов наиболее эффективно работают правящие диски из твердосплавной крошки (рис. 2.20, а). Они обладают более высокой износостойкостью и лучше восстанавливают режущие свойства шлифовального круга. Они могут быть использованы на предварительных и получистовых операциях шлифования.
Чугунные гофрированные диски (рис. 2.20, б) применяются преимущественно на обдирочных и предварительных операциях шлифования кругами на бакелитовой связке, работающими в режиме самозатачивания, где основное назначение правки сводится к периодиче-
скому восстановлению геометрической формы из-за неравномерного износа в процессе шлифования.
Стальные звездочки (рис. 2.20, в) в наборе (в виде шарошек) применяются для правки кругов вручную — преимущественно
на точильно-обдирочных станках.
Инструментом для правки методом шлифования являются алмазные ролики и шлифовальные круги высокой твердости.
Алмазный ролик (рис. 2.21, о) состоит из стального корпуса 1 и алмазно-твердосплавного слоя 2. Твердый сплав применяется в качестве связки для удержания алмазов до их полного износа. Алмазные зерна округлой формы расположены по рабочей поверхности в один ряд таким образом, чтобы при правке следы зерен перекрывали друг друга.
Ролики цилиндрической формы 1 применяют для правки напро — ход и правки галтелей шлифовального круга 2 (рис. 2.21, б). При профильной правке врезанием фасонными роликами размерная и геометрическая точность деталей обеспечивается точностью профиля ролика. Правка врезанием особенно эффективна на операциях, где
применяются широкие круги (100 мм и выше) или необходима профильная правка по копиру. Правкой врезанием обеспечивается шероховатость поверхности Ra = 0,63ч-1,5 мкм.
Шлифовальные круги для правки должны быть изготовлены из карбида кремния черного и иметь твердость ВТ и ЧТ. Правка шлифовальными кругами применяется преимущественно на круглошлифовальных станках. Правящий инструмент предварительно закрепляется на оправке, затем оправка с кругом устанавливается в центры передней и задней бабок станка и получает принудительное вращение от привода передней бабки со скоростью 1—3 м/с.
Продольная подача при правке осуществляется от гидропривода продольной подачи стола со скоростью 0,2—0,5 м/мин. Подача поперечная (на врезание) осуществляется механизмом поперечной подачи шлифовального круга и равна 0,02—0,05 мм/проход.
Учебно-производственное задание по теме «Правка шлифовального круга»
Дайте ответы на следующие вопросы:
1. Каковы цель и назначение профилирования и правки круга?
2. Почему необходимо править круг?
3. Какие основные методы правки круга вы знаете? Их преимущества, недостатки и область применения.
4. Перечислите основные алмазные правящие инструменты. Каковы их конструктивные особенности и область применения?
5. Почему наибольшее применение имеют алмазные правящие инструменты?
6. Зачем при правке алмазным кристальным инструментом его нужно наклонять на 10—15е в сторону вращения круга?
7. Почему так важно, чтобы режущая кромка алмаза была всегда острой?
8. Почему при правке методом обкатывания нужно ось правящего ролика наклонять под углом 3—5 ?
9. Каковы преимущества правки алмазным роликом методом шлифования?
10. Как влияет изменение скорости продольной подачи правящего инструмента в процессе правки на режущие свойства круга и шероховатость шлифованной поверхности?
Выполните следующие упражнения по правке круга:
1. Установить правящий инструмент и выполнить все рабочие приемы настройки станка и правящего приспособления для операции правки на круглошлифовальном станке.
2. Выполнить правку круга методом обтачивания на круглошлифовальном станке, соблюдая рабочие приемы правки, изложенные на с. 49.
3. Произвести правку круга с разной продольной подачей инструмента (е„|, — 100 мм’мин и 250 мм’мин.). После каждой правки отшлифуйте заготовки (при одинаковых условиях шлифования) и проверьте, как влияет скорость продольной подачи на шероховатость шлифованной поверхности.