Определение круглого шлифования, станок, круг, процесс, схема, типы и многое другое

Круглошлифование — важный производственный процесс, широко используемый в различных областях. В этом руководстве рассматриваются определение, процесс, типы круглошлифования, шлифовальные станки и круги (со схемой), компоненты круглошлифовальных станков и технические характеристики кругов.

Что такое круглое шлифование? – Определение круглого шлифования

Круглое шлифование — это вид абразивной обработки (резания), при котором шлифовальный круг используется для снятия материала с поверхности заготовок и создания цилиндрических, конических или ступенчатых наружных/внутренних цилиндрических поверхностей. Заготовка, как правило, имеет центральную ось вращения. Острые абразивные зерна на круге действуют как режущие кромки, удаляя с заготовки мелкую стружку.

Этот процесс применим не только к простым цилиндрическим формам, но и к более сложным геометрическим формам, таким как эллипсы, кулачки и коленчатые валы. При цилиндрическом шлифовании заготовка вращается в центре или в патроне. Одновременно шлифовальный круг перемещается продольно вдоль заготовки, постепенно шлифуя её. Шлифование может быть направлено как на внутренние, так и на наружные поверхности, причём наиболее распространённым является наружное цилиндрическое шлифование. Внутреннее цилиндрическое шлифование фокусируется на внутренних поверхностях заготовок, используя шлифовальный круг меньшего размера для таких задач, как уточнение внутреннего диаметра подшипников.

Круглое шлифование широко используется в таких отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и обрабатывающая промышленность, для изготовления деталей, требующих жестких допусков и гладкой поверхности, особенно для металлов, сплавов и твердых материалов, которые трудно поддаются обработке традиционными методами.

Процесс круглого шлифования

Процесс круглого шлифования подразумевает одновременную или последовательную работу нескольких частей станка, что требует от рабочего умения правильно им управлять.
1. Настройка заготовки
Заготовка устанавливается между центрами или зажимается в патроне. Крепление в центре обычно используется для заготовок с высокими требованиями к точности. Два центра, передняя бабка и задняя бабка, удерживают заготовку и обеспечивают ее вращательную устойчивость. Крепление в патроне может использоваться для более коротких или менее точных заготовок. Устойчивость установки заготовки имеет решающее значение, так как даже небольшое отклонение может привести к значительным неровностям и дефектам.

2. Настройка шлифовального круга
Выберите подходящий тип абразива для шлифовального круга на основе материала заготовки и требований к обработке, например, оксид алюминия или карбид кремния. Затем шлифовальный круг настраивается, что включает резку его поверхности для обнажения острых абразивных зерен для эффективного удаления материала. Кроме того, шлифовальный круг должен быть зачищен для достижения правильной формы и текстуры поверхности, удаления вкрапленных материалов и обновления круга для повышения его режущей эффективности.

3. Позиционирование и выравнивание
Отрегулируйте положение шлифовального круга относительно заготовки, чтобы обеспечить правильный угол и высоту. Операторам также необходимо задать такие параметры, как скорость вращения, глубину резания и скорость подачи. Скорость вращения шлифовального круга, как правило, намного выше, чем у заготовки. Стол, поддерживающий заготовку, может перемещаться с различными подачами, чтобы гарантировать, что вся длина заготовки проходит перед шлифовальным кругом.

4. Шлифование
Грубая шлифовка: более грубая поверхность шлифовального круга используется для быстрого удаления излишков материала с заготовки, достигая приблизительных размеров. Во время грубой шлифовки глубина резания относительно большая, скорость подачи высокая, и основное внимание уделяется эффективному удалению материала. Однако шероховатость поверхности относительно высокая.

5. Финишная шлифовка
Для достижения окончательной отделки поверхности и размерных допусков используется шлифовальный круг с более мелким зерном. На этом этапе глубина резания и скорость подачи уменьшаются для улучшения качества поверхности и размерной точности. Шлифовальный круг постепенно перемещается по длине заготовки, удаляя материал и придавая ей форму в соответствии с желаемыми характеристиками.

6. Охлаждение и смазка
Во время шлифования охлаждающая жидкость применяется для снижения тепловыделения, минимизации теплового расширения заготовки и шлифовального круга, продления срока службы шлифовального круга и достижения более гладкой поверхности, предотвращая перегрев заготовки. Обычные охлаждающие жидкости включают водные растворы и жидкости на масляной основе. Правильная смазка и охлаждение необходимы для обеспечения качества и эффективности обработки.

7. Измерение и проверка
После шлифования используются прецизионные измерительные инструменты, такие как микрометры, циферблатные индикаторы, координатно-измерительные машины (КИМ) и приборы для проверки шероховатости поверхности, чтобы проверить размеры заготовки, качество поверхности (значение Ra) и допуски. Измерения проводятся в нескольких точках, чтобы подтвердить, соответствует ли заготовка требуемым характеристикам. Если обнаружены отклонения, проводится корректирующая шлифовка или другие меры.

8. Техническое обслуживание колес
После завершения цикла шлифования шлифовальный круг может изнашиваться или забиваться мусором. Регулярная правка и настройка необходимы для восстановления его формы и режущих свойств. Правка подразумевает использование алмазного правящего инструмента для снятия слоя с поверхности шлифовального круга, обнажая свежие абразивные зерна. Правка обеспечивает круглость и параллельность шлифовального круга с заготовкой.

Помимо вышеперечисленных этапов, операторам необходимо постоянно контролировать процесс шлифования, регулируя такие параметры, как скорость, скорость подачи и глубину резания в режиме реального времени, чтобы оптимизировать результаты обработки и избежать таких проблем, как вибрация или пригорание.

Виды круглого шлифования

Существуют различные типы процессов круглого шлифования, но наиболее распространенными являются шлифование внешнего и внутреннего диаметра.
1. Шлифовка наружного диаметра (OD)
Шлифование OD, также известное как наружное цилиндрическое шлифование, используется для обработки наружных поверхностей цилиндрических заготовок. Заготовка устанавливается между центрами или в патроне и вращается, пока шлифовальный круг контактирует с ее наружной поверхностью. Этот метод обычно используется для обработки валов, стержней и других цилиндрических деталей. Шлифование OD обеспечивает такие преимущества, как высокая точность, гладкая поверхность и универсальность для различных материалов. Оно подходит для массового производства и позволяет производить детали с жесткими допусками и превосходным качеством поверхности.

2. Шлифовка внутреннего диаметра (ID)
Шлифование внутреннего диаметра или внутреннее цилиндрическое шлифование используется для шлифования внутренних поверхностей цилиндрических деталей, таких как внутренние диаметры подшипников или цилиндрические отверстия. Шлифовальный круг, используемый при шлифовании внутреннего диаметра, меньше и работает внутри детали. Процесс включает три основных метода: поперечное шлифование, врезное шлифование и шлифование концов глухих отверстий. При поперечном шлифовании шпиндель круга совершает возвратно-поступательное движение по длине отверстия, в то время как компонент удерживается за его внешний диаметр. При врезном шлифовании компонент удерживается снаружи, а головка круга подает круг в компонент под прямым углом к оси компонента. Шлифование внутреннего диаметра используется для получения прецизионных внутренних поверхностей, таких как те, которые требуются для гидравлических компонентов, деталей двигателей и других применений, требующих высокой точности и качества поверхности. Оно характеризуется способностью достигать высокой точности и чистовой отделки поверхности, но требует более высокой технической квалификации и более сложного оборудования.

3. Глубинное шлифование
Глубинное шлифование — это высокоэффективный процесс шлифования, включающий медленные скорости подачи и глубокие резы. Шлифовальный круг медленно подается в заготовку на относительно низкой скорости, снимая большое количество материала за один проход. Этот метод особенно эффективен для обработки твердых материалов или сложных геометрических форм, таких как те, которые используются в аэрокосмических компонентах и высокоточных пресс-формах. Глубинное цилиндрическое шлифование может значительно сократить время обработки и повысить эффективность производства, но предъявляет более высокие требования к шлифовальному кругу и станку. Для этого требуется мощный шлифовальный станок и шлифовальный круг с превосходной износостойкостью и теплоотводящими свойствами. Кроме того, для обеспечения качества обработки необходимо тщательно контролировать подачу охлаждающей жидкости и удаление стружки.

4. Бесцентровая круглая шлифовка
В отличие от шлифования центровым типом, бесцентровое круглое шлифование не требует шпинделя или приспособления для удержания заготовки. Вместо этого заготовка поддерживается лезвием рабочего суппорта и вращается регулирующим кругом, в то время как шлифуется шлифовальным кругом. Заготовка располагается между регулирующим кругом и шлифовальным кругом, при этом шлифовальный круг отвечает за съем материала, а регулирующий круг управляет скоростью вращения заготовки и скоростью подачи. Бесцентровое шлифование идеально подходит для крупносерийного производства небольших цилиндрических деталей, таких как штифты, стержни и трубки. Оно обеспечивает такие преимущества, как высокая эффективность, превосходная точность размеров и хорошее качество поверхности. Оно особенно подходит для обработки заготовок с малыми диаметрами и высоким отношением длины к диаметру. Однако для этого требуется точная настройка станка и шлифовального круга, чтобы обеспечить стабильное позиционирование заготовки и качество шлифования.

Что такое круглошлифовальный станок?

Круглошлифовальный станок или круглошлифовальный станок — это оборудование, используемое в этом процессе. Нет ограничений на формы, которые может обрабатывать круглошлифовальный станок, но заготовка должна иметь центральную ось вращения. Обычно он использует абразивный шлифовальный круг для удаления материала с заготовки, достигая высокоточных, круглых и концентрических форм. Эти станки играют решающую роль в производстве, позволяя формовать и дорабатывать цилиндрические заготовки в соответствии со строгими спецификациями. Будь то производство критически важных компонентов двигателя, прецизионных подшипников или сложных валов, круглошлифовальные станки незаменимы для достижения жестких допусков и превосходной отделки поверхности, требуемых в современных инженерных и производственных процессах. Работа круглошлифовального станка напоминает работу токарного станка, с ключевым отличием в использовании шлифовального круга вместо стационарных режущих инструментов. Круглошлифовальные станки подходят для материалов с центральной осью вращения, таких как коленчатые валы.

Схема круглошлифовального станка

Компоненты круглошлифовальных станков – Детали круглошлифовальных станков

Круглошлифовальные станки состоят из нескольких ключевых компонентов, которые работают вместе, обеспечивая точное шлифование цилиндрических поверхностей. Ниже представлено описание каждого компонента на схеме выше с его применением.

Шланг охлаждающей жидкости: гибкая трубка, подключенная к системе охлаждения, подающая жидкость в зону шлифования для охлаждения заготовки и удаления мусора.
Шлифовальный круг: вращающийся абразивный диск, установленный на головке круга, используемый для точного удаления материала с заготовок.
Головка шлифовального круга: Подвижный узел удерживает шлифовальный круг и позволяет ему перемещаться вертикально. Это движение контролируется маховиком поперечной подачи или источником питания.
Внутренний шлифовальный круг: абразивный круг меньшего размера, установленный на внутренней шлифовальной головке, предназначенный для шлифования внутренних поверхностей или отверстий.
Внутренняя шлифовальная головка: отдельный узел, поддерживающий внутренний шлифовальный круг, позволяющий позиционировать его для операций внутреннего шлифования.
Передняя бабка: стационарное приспособление с левой стороны, которое фиксирует и вращает один конец заготовки через центр.
Нижняя бабка: стационарное приспособление с правой стороны, которое поддерживает другой конец заготовки через центр, работая совместно с передней бабкой.
Центр: Конический, заостренный инструмент (на головке/ножке), который удерживает заготовку на месте и допускает вращательное движение.
Подача охлаждающей жидкости: компонент направляет охлаждающую жидкость через шлифовальный круг в зону контакта для улучшения охлаждения.
Регулируемый конусный стол: подвижная платформа под заготовкой, регулируемая для создания конических поверхностей во время шлифования.
Подвижный стол: подвижная платформа, поддерживающая заготовку, скользящая в продольном направлении для точного позиционирования во время шлифования.
Маховичок перемещения стола: ручное управление рядом с оператором для перемещения подвижного стола вперед и назад вдоль станка.
Маховичок поперечной подачи: регулирует поперечное положение шлифовальной головки по отношению к столу для контроля глубины реза.
Рычаг реверса стола: включается для изменения направления движения подвижного стола, обеспечивая возвратно-поступательные движения шлифования.
Автоматическое управление: Электронные/гидравлические системы на панели управления для автоматизированной работы машины и точной регулировки.
Основание: прочное основание, поддерживающее все компоненты машины и обеспечивающее устойчивость во время работы.
Реверсивные упоры стола: механизмы, расположенные рядом с подвижным столом, которые активируют реверсивное направление с помощью рычага реверса.

Что такое цилиндрический шлифовальный круг?

Универсальный круглошлифовальный станок часто оснащён двумя кругами: большим для наружного шлифования и меньшим для внутреннего. Круглый шлифовальный круг — это высокоскоростной абразивный инструмент, специально разработанный для круглого шлифования. Он состоит из острых, термостойких абразивных зёрен, скреплённых между собой в цилиндрическую форму с центральным отверстием для крепления на шпинделе станка. Его основная функция — удаление мелкой стружки с поверхности заготовки для достижения превосходного качества поверхности, жёстких допусков на размеры и точности формы.

Схема шлифовального круга

Технические характеристики и маркировка шлифовальных кругов

Как читать спецификацию шлифовального круга? Система маркировки шлифовального круга состоит из пяти основных компонентов: типа абразива, размера зерна, марки, структуры и типа связки. Эти маркировки определяют эксплуатационные характеристики круга, совместимость с заготовками и результаты шлифования.

1. Тип абразива

Первая заглавная буква обозначает тип абразива, то есть материал мельчайших режущих частиц (абразивных зёрен) шлифовального круга, который является ключевым фактором, определяющим способность круга шлифовать различные заготовки. Абразивный материал должен быть твёрже материала заготовки, иначе он не сможет её резать, а также должен быть устойчивым к воздействию высокоскоростного вращения и выдерживать экстремальное тепло, выделяемое при шлифовании. Оксид алюминия — наиболее распространённый абразивный материал для шлифовальных кругов, на его долю приходится 70–75% всех абразивов. Он идеально подходит для шлифования быстрорежущей стали и других распространённых чёрных металлов. Он не подходит для шлифования более твёрдых материалов, таких как твёрдые сплавы.

Общие типы:

А (Обычный оксид алюминия)
WA (Белый оксид алюминия)
SD (синтетический алмаз)
ASD (синтетический алмаз, металлическое покрытие)
ФА (полурыпкий оксид алюминия)
ПА (розовый оксид алюминия)
SA/HA (Монокристаллический оксид алюминия)
AZ (оксид циркония)
C (Черный карбид кремния)
ГХ (зеленый карбид кремния)

2. Размер зерна

Размер зерна (первая цифра) описывает размер отдельных абразивных зёрен в круге, напрямую влияющий на скорость съёма материала и качество поверхности заготовки. Крупные зёрна похожи на крупные камни, средние — на мелкие камни, а мелкие/ультрамелкие — на мельчайшие частицы песка. Крупные зёрна обеспечивают более высокую скорость съёма материала, но оставляют более шероховатую поверхность; более мелкие зёрна обеспечивают более гладкую поверхность, но работают медленнее.

Крупные зерна (10-20)
Среднее зерно (30-60)
Мелкие зерна (70-120)
Очень мелкие зерна (220-400)

3. класс

Вторая буква обозначает класс, который характеризует прочность связки, удерживающей абразивные зерна. Она определяет, насколько легко изношенные зерна отслаиваются от круга, что тесно связано со способностью круга к самозатачиванию. Существует шкала классов, состоящая из 26 букв, обозначающих различные уровни прочности.

Мягкий класс: от A до H (слабая прочность сцепления). Изношенные зерна быстро отваливаются, обнажая новые, острые. Подходит для шлифования твёрдых материалов (поскольку зерна быстро затупляются на твёрдых заготовках и требуют своевременной замены).
Средний класс: от I до S. Наиболее широко используемый класс для ежедневного шлифования, обеспечивающий баланс между сохранением зерна и самозатачиванием.
Твёрдый класс: от T до Z (высокая прочность сцепления). Зёрна прочно соединены. Идеально подходит для шлифования небольших площадей (например, заточки ножей, лезвий), где круг должен сохранять форму.

4. Состав

Структура (второе число) характеризует плотность расположения абразивных зёрен в круге, то есть насколько плотно они упакованы. Обычно она нумеруется от 1 до 15, где 1 означает самую плотную, а 15 — самую разреженную структуру.

Плотная структура (малое количество): зерна плотно упакованы. Подходит для чистовой обработки и точного шлифования, поскольку плотное расположение зерен обеспечивает гладкую поверхность заготовки и точное формование.
Открытая структура (большое количество): зерна расположены неплотно, оставляя между собой много зазоров. Эти зазоры обеспечивают лёгкий отвод стружки и способствуют подаче охлаждающей жидкости (при её использовании). Подходит для грубого шлифования или шлифования с большим количеством стружки.

5. Тип облигаций

Тип связки определяется материалом, используемым для придания абразивному зерну формы круга. Наиболее распространена керамическая связка, изготовленная из неорганических материалов и подвергнутая обработке в печи. Она обладает высокой твердостью, хорошей хрупкостью и хорошей формоустойчивостью, поэтому подходит для прецизионного шлифования, требующего стабильной формы круга.