Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Шлифование
Машинисты шлифуют заготовки на верстаке .
Набросок того, как абразивные частицы в шлифовальном круге удаляют материал с заготовки.

Шлифование - это процесс абразивной обработки , при котором в качестве режущего инструмента используется шлифовальный круг .

Для шлифования используются самые разные станки:

Шлифовка - это большая и разнообразная область производства и изготовления инструментов . Он может производить очень тонкую отделку и очень точные размеры; однако в условиях массового производства он также может довольно быстро добывать большие объемы металла. Обычно он лучше подходит для обработки очень твердых материалов, чем «обычная» обработка (то есть резка более крупной стружки режущими инструментами, такими как насадки или фрезы ), и до последних десятилетий это был единственный практический способ обработки таких материалов. материалы, такие как закаленные стали. По сравнению с "обычной" обработкой, он обычно лучше подходит для очень неглубоких резов, таких как уменьшение диаметра вала на полтысячные дюйма или 12,7 мкм .

Шлифование - это разновидность резки, поскольку шлифование - это настоящий процесс резки металла. Каждое зерно абразива функционирует как микроскопическая одноточечная режущая кромка (хотя и с большим отрицательным передним углом ) и срезает крошечную стружку, которая аналогична тому, что обычно называют «режущей» стружкой (токарная обработка, фрезерование, сверление, нарезание резьбы и т. Д. и т. д.) [ необходима ссылка ] . Однако среди людей, которые работают в области механической обработки, термин резка часто понимается как относящийся к макроскопическим операциям резания, а шлифование часто мысленно классифицируется как «отдельный» процесс. Вот почему в производственной практике эти термины обычно используются отдельно.

Притирка и шлифовка являются частями шлифования.

Процессы [ править ]

Выбор того, какая из следующих операций шлифования будет использоваться, зависит от размера, формы, характеристик и желаемой производительности.

Медленное шлифование [ править ]

Плавное шлифование (CFG) было изобретено в Германии в конце 1950-х годов Эдмундом и Герхардом Лангами. В отличие от обычного шлифования, которое используется в основном для чистовой обработки поверхностей, CFG используется для высоких скоростей съема материала, конкурируя с фрезерованием и точением как выбором производственного процесса. Глубина резания до 6 мм (0,25 дюйма) используется при низкой скорости обработки детали. Поверхности с более мягким полимерным связующим используются для поддержания низкой температуры заготовки и улучшения качества поверхности до 1,6 мкм Rmax.

При использовании CFG для удаления 1 из 3 (16 см 3 ) материала требуется 117  с , тогда как для точного шлифования потребуется более 200 с. CFG имеет недостаток в том, что колесо постоянно изнашивается, требует большой мощности шпинделя (51 л.с. или 38 кВт) и имеет ограниченную длину обрабатываемой детали. [1]

Для решения проблемы заточки круга в 1970-х годах было разработано непрерывное шлифование с непрерывной подачей (CDCF). Он постоянно обрабатывает круг во время обработки, сохраняя его в состоянии заданной остроты. Удаление 1 из 3 (16 см 3 ) материала занимает всего 17 с , что является огромным выигрышем в производительности. Требуется мощность шпинделя 38 л.с. (28 кВт) с низкой или обычной скоростью вращения шпинделя. Снято ограничение на длину детали.

В высокоэффективном глубоком шлифовании (HEDG) используются суперабразивные круги с покрытием, которые не требуют правки и служат дольше, чем другие круги. Это снижает капитальные вложения в оборудование. HEDG можно использовать для обработки деталей большой длины и удаляет материал со скоростью 1 к 3 (16 см 3 ) за 83 с. Это требует высокой мощности шпинделя и высоких скоростей шпинделя. [1]

Пили шлифование , запатентованный под названием Quickpoint в 1985 годе Эрвин Junker Maschinenfabrik GmbH, в Нордрахе, Германия, использует тонкий суперабразивный шлифовальный круг ориентированный практически параллельно цилиндрическую заготовку действует несколько как инструмент токарной. [1]

Сверхвысокоскоростное измельчение (UHSG) может работать на скоростях выше 40000 футов в минуту (200 м / с), что занимает 41 секунду для удаления 1 из 3 (16 см 3 ) материала, но все еще находится в стадии исследований и разработок. Также требуется высокая мощность шпинделя и высокая скорость шпинделя. [1]

Цилиндрическое шлифование [ править ]

Цилиндрическое шлифование (также называемое центральным шлифованием) используется для шлифования цилиндрических поверхностей и уступов заготовки. Заготовка устанавливается по центрам и вращается с помощью устройства, известного как собачка для токарного станка или центральный привод. Абразивный круг и заготовка вращаются отдельными двигателями с разной скоростью. Стол можно отрегулировать для получения конусов. Шлифовальную головку можно поворачивать. Пять типов круглого шлифования: шлифование по внешнему диаметру (OD), шлифование по внутреннему диаметру (ID), врезное шлифование, медленное шлифование и бесцентровое шлифование. [2]

Цилиндрический шлифовальный станок имеет шлифовальный (абразивное) колесо, два центра , которые удерживают заготовку, и патрон, шлифовальные собаку, или другой механизм для приведения в работе. Большинство круглошлифовальных станков имеют вертлюг, позволяющий формовать конические детали. Круг и заготовка движутся параллельно друг другу как в радиальном, так и в продольном направлениях. Абразивный круг может иметь разные формы. Стандартные диски в форме диска могут использоваться для создания конической или прямой геометрии заготовки, а формованные колеса используются для создания фигурной заготовки. Процесс с использованием формованного колеса создает меньшую вибрацию, чем при использовании обычного колеса в форме диска. [3]

Допуски для круглого шлифования находятся в пределах ± 0,0005 дюйма (13 мкм) для диаметра и ± 0,0001 дюйма (2,5 мкм) для круглости. Прецизионная работа может достигать допусков до ± 0,00005 дюйма (1,3 мкм) для диаметра и ± 0,00001 дюйма (0,25 мкм) для круглости. Обработка поверхности может варьироваться от 2 микродюймов (51 нм) до 125 микродюймов (3,2 мкм), а типичная отделка - от 8 до 32 микродюймов (от 0,20 до 0,81 мкм).

Плоское шлифование [ править ]

Плоское шлифование использует вращающийся абразивный круг для удаления материала, создавая плоскую поверхность. Допуски, которые обычно достигаются при шлифовании, составляют ± 2 × 10 -4 дюйма (5,1 мкм) для шлифования плоского материала и ± 3 × 10 -4 дюйма (7,6 мкм) для параллельной поверхности. [4]

Плоскошлифовальный станок состоит из абразивного круга, зажимного приспособления, известного как патрон , электромагнитного или вакуумного, и стола с возвратно-поступательным движением.

Шлифование обычно используется для обработки чугуна и различных марок стали . Эти материалы подходят для шлифования, поскольку они удерживаются магнитным патроном, обычно используемым на шлифовальных станках, и не плавятся в круге, забивая его и препятствуя резанию. Реже шлифуются такие материалы, как алюминий , нержавеющая сталь , латунь и пластмассы . Все они имеют тенденцию забивать отрезной круг больше, чем сталь и чугун, но с помощью специальных методов их можно шлифовать.

Другое [ править ]

Бесцентровое шлифование

Бесцентровое шлифование - это когда заготовка опирается на лезвие, а не на центры или патроны. Используются два колеса. Большой круг используется для шлифования поверхности заготовки, а меньший круг используется для регулирования осевого перемещения заготовки. Типы бесцентрового шлифования включают шлифование с сквозной подачей, шлифование с подачей / врезанием и внутреннее бесцентровое шлифование.

Электрохимическое шлифование - это тип шлифования, при котором положительно заряженная деталь в проводящей жидкости разрушается отрицательно заряженным шлифовальным кругом. Кусочки заготовки растворяются в проводящей жидкости.

Схема шлифования ELID

Электролитическая правка в процессе шлифования ( ELID )это один из самых точных методов шлифования. В этой сверхточной технологии шлифования шлифовальный круг правится электрохимически и в процессе, чтобы поддерживать точность шлифования. Ячейка ELID состоит из шлифовального круга на металлической связке, катодного электрода, импульсного источника постоянного тока и электролита. Колесо подключается к положительной клемме источника питания постоянного тока через угольную щетку, тогда как электрод подключается к отрицательному полюсу источника питания. Обычно щелочные жидкости используются как электролиты, так и охлаждающие жидкости при шлифовании. Форсунка используется для впрыска электролита в зазор между колесом и электродом. Зазор обычно составляет приблизительно от 0,1 мм до 0,3 мм.Во время операции шлифования одна сторона круга принимает участие в операции шлифования, тогда как другая сторона круга правится за счет электрохимической реакции. Растворение металлического связующего материала происходит из-за правки, которая, в свою очередь, приводит к непрерывному выступанию новых острых зерен.[5]

Формовочное шлифование - это специализированный тип кругового шлифования, при котором шлифовальный круг имеет точную форму конечного продукта. Шлифовальный круг не перемещается по заготовке. [6]

Внутреннее шлифование используется для шлифования внутреннего диаметра заготовки. Конические отверстия можно шлифовать с помощью внутренних шлифовальных машин, которые могут поворачиваться по горизонтали.

Предварительное шлифование Когда новый инструмент построен и прошел термообработку, он предварительно шлифуется перед сваркой или наплавкой. Обычно это включает шлифование внешнего диаметра немного выше внешнего диаметра чистовой шлифовки для обеспечения правильного конечного размера.

Шлифовальный круг [ править ]

Основная статья: Шлифовальный круг

Шлифовальный круг - это одноразовый круг, используемый для различных операций шлифовки и абразивной обработки. Как правило, он состоит из матрицы крупных абразивных частиц, спрессованных и связанных вместе, чтобы сформировать твердую круглую форму, различные профили и поперечные сечения доступны в зависимости от предполагаемого использования круга. Шлифовальные круги также могут быть изготовлены из твердого стального или алюминиевого диска с частицами, прикрепленными к поверхности.

Смазка [ править ]

Обратите внимание на то, что другой машинист (тот, что справа) окунает заготовку в смазочный раствор.

Использование жидкостей в процессе шлифования часто необходимо для охлаждения и смазки круга и заготовки, а также для удаления стружки, образующейся в процессе шлифования. Наиболее распространенными шлифовальными жидкостями являются водорастворимые химические жидкости, водорастворимые масла, синтетические масла и масла на нефтяной основе. Крайне важно, чтобы жидкость наносилась непосредственно на зону резания, чтобы жидкость не уносилась от детали из-за быстрого вращения колеса.

Рабочий материалСмазочно-охлаждающая жидкостьЗаявление
АлюминийЛегкое масло или воскНаводнение
ЛатуньЛегкое маслоНаводнение
ЧугунЭмульгируемое масло для тяжелых условий эксплуатации, химическое масло для легких режимов работы, синтетическое маслоНаводнение
Мягкая стальВодорастворимое масло для тяжелых условий эксплуатацииНаводнение
Нержавеющая стальЭмульгируемое масло для тяжелых условий эксплуатации, химическое масло для тяжелых условий эксплуатации, синтетическое маслоНаводнение
ПластмассыВодорастворимое масло, эмульгируемое масло для тяжелых условий эксплуатации, сухое химическое масло для легких режимов работы, синтетическое маслоНаводнение

Заготовка [ править ]

Методы работы [ править ]

Заготовка вручную зажимается на собачке токарного станка, приводимой в действие лицевой пластиной, которая удерживает деталь между двумя центрами и вращает деталь. Деталь и шлифовальный круг вращаются в противоположных направлениях, и мелкие кусочки детали удаляются, когда она проходит вдоль шлифовального круга. В некоторых случаях могут использоваться специальные приводные центры для шлифования кромок. Метод удержания заготовки влияет на время производства, так как он меняет время настройки.

Материалы заготовки [ править ]

Типичные материалы заготовок включают алюминий, латунь, пластик, чугун, низкоуглеродистую сталь и нержавеющую сталь. Алюминий, латунь и пластмассы могут иметь плохие или удовлетворительные характеристики обрабатываемости при круглом шлифовании. Чугун и низкоуглеродистая сталь имеют очень хорошие характеристики для кругового шлифования. Нержавеющая сталь очень трудно шлифовать из-за ее прочности и способности к закалке, но ее можно обрабатывать с помощью шлифовальных кругов правильного качества.

Геометрия детали [ править ]

Конечная форма заготовки - это зеркальное отображение шлифовального круга, при этом цилиндрические круги создают цилиндрические детали, а формованные круги создают формованные детали. Типичные размеры заготовок составляют от 0,75 до 20 дюймов (от 18 мм до 1 м) и от 0,80 до 75 дюймов (от 2 см до 4 м) в длину, хотя детали от 0,25 до 60 дюймов (от 6 мм до 1,5 м) в длину. диаметром от 0,30 до 100 дюймов (от 8 мм до 2,5 м) в длину. Полученные формы могут быть прямыми цилиндрами, прямыми коническими формами или даже коленчатыми валами для двигателей с относительно низким крутящим моментом.

Воздействие на материалы заготовки [ править ]

Изменения химических свойств включают повышенную подверженность коррозии из-за высокого поверхностного напряжения.

Механические свойства изменятся из-за нагрузок на деталь во время чистовой обработки. Высокие температуры шлифования могут вызвать образование тонкого мартенситного слоя на детали, что приведет к снижению прочности материала из-за микротрещин.

Изменения физических свойств включают возможную потерю магнитных свойств ферромагнитных материалов.

См. Также [ править ]

  • Криогенное измельчение
  • Алмазное шлифование
  • Алмазное шлифование дорожного покрытия
  • Плоское хонингование
  • Шлифовальный станок
  • Высокий вывоз материала
  • Хонингование (металлообработка)
  • Гидроэрозионное измельчение
  • Стружка

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Лосось, Стюарт (февраль 2010 г.). "Что такое абразивная обработка?" . Машиностроение . Общество инженеров-технологов. Абразивная обработка - это не точное шлифование. Целью не является ни сверхточность, ни глянцевое покрытие поверхности. Абразивная обработка в первую очередь обеспечивает высокий съем материала.
  2. ^ Стивенсон, Дэвид А .; Агапиу, Джон С. (1997). Теория и практика резки металлов (2-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. С. 52–60. ISBN 978-0-8247-5888-2.
  3. ^ Nadolny, Кшиштоф (9 апреля 2012). «Методика оценки режущей способности шлифовального круга при врезном шлифовании» . Центральноевропейский инженерный журнал . 2 (3): 399–409. DOI : 10,2478 / s13531-012-0005-5 . S2CID 136037527 . 
  4. ^ Мэтью, Сэм (2016-12-17). «Основы абразивной резки» . tungstengrinder.net . Проверено 17 декабря +2016 .
  5. ^ [1] , Т. Салех, М. Сазедур Рахман, Х.С. Лим, М. Рахман, Разработка и оценка производительности сверхточного шлифовального станка ELID, Журнал технологий обработки материалов, тома 192-193, страницы 287-291.
  6. ^ Adithan & Gupta 2002 , стр. 129.

Библиография [ править ]

  • Adithan, M .; Гупта, AB (2002), Технологии производства , New Age International Publishers, ISBN 978-81-224-0817-1.