Что такое процесс шлифования и как он работает

Шлифование позволяет добиться высокой точности и хорошего качества поверхности заготовки. В этой статье мы расскажем о том, что такое шлифование в производстве, как оно выполняется, о видах шлифования, а также о различиях между шлифованием и точением/фрезерованием.

Что такое шлифование в производственном процессе?

Шлифование — это сложный процесс абразивной обработки, при котором шлифовальный круг или абразивная лента, выступающие в качестве режущего инструмента, удаляют материал с заготовки, добиваясь гладкости. чистота поверхности или удалить заусенцы. Его можно выполнять мокрым или сухим способом, и он применим к различным материалам, включая металлы, пластик и керамику. Шлифование — это настоящий процесс резки металла, в котором каждое абразивное зерно действует как микроскопическая одноточечная режущая кромка, снимая тонкий слой материала с поверхности заготовки при вращении шлифовального круга, тем самым достигая желаемой формы и размера. Он особенно полезен для твердых материалов и может использоваться для создания плоских, цилиндрических или конических поверхностей.

Технология шлифования значительно развилась на протяжении столетий. Первоначально это был элементарный процесс заточки инструментов и придания формы объектам, причем первые шлифовальные станки были ручными и требовали значительных навыков и физических усилий. Разработка шлифовальных станков с электроприводом в конце 19 века ознаменовала значительный прогресс в технологии шлифования. В начале 20 века изобретение круглошлифовального станка еще больше повысило точность шлифовальных операций. Современные шлифовальные станки, оснащенные передовыми технологиями, такими как системы числового программного управления (ЧПУ), обеспечивают высокоточные и автоматизированные процессы шлифования с ЧПУ. Сегодня шлифовальные станки способны достигать чрезвычайно тонкой отделки и точных размеров на широком спектре материалов, что делает их незаменимыми в современных производственных процессах. Шлифование, как подвид резки, часто рассматривается как отдельный процесс от макроскопических операций резки в областях обработки. По сравнению с обычной обработкой (такой как точение, фрезерование, сверление, нарезание резьбы и т. д.) он лучше подходит для обработки очень твердых материалов и выполнения очень неглубоких резов, например, для уменьшения диаметра вала на полтысячной дюйма или 12.7 мкм. В условиях массового производства шлифование также может быстро удалять большие объемы металла.

Процесс и этапы шлифования

Процесс шлифования относится к процессу резания поверхности заготовки высокоскоростным вращающимся шлифовальным кругом и другими абразивными инструментами. Шлифование применяется для обработки внутренних и внешних цилиндрических, конических и плоских поверхностей различных заготовок, а также специальных и сложных фасонных поверхностей, таких как резьбы, шестерни и шлицы. Каковы процедуры или этапы шлифования?

1. Выберите шлифовальный круг

Выбирайте шлифовальный круг с подходящим типом абразива, размером зерна и типом связки в зависимости от материала заготовки и требований к шлифованию. Например, для шлифования стальных деталей абразивы из карбида кремния подходят для предварительной шлифовки, а абразивы из оксида алюминия лучше подходят для финишной.

2. Осмотрите шлифовальный круг.

Проверьте наличие трещин или повреждений на шлифовальном круге. Поврежденный шлифовальный круг может разорваться во время работы, что представляет опасность.

3. Шлифовальный круг для правки

Используйте алмазный правщик для правки шлифовального круга и восстановления его формы и режущих свойств. Правка обеспечивает ровную поверхность шлифовального круга и обнажает острые абразивные зерна.

4. Балансировочный шлифовальный круг

Для высокоскоростных шлифовальных кругов динамическая балансировка необходима для предотвращения вибрации во время работы, которая влияет на точность шлифования и качество поверхности.

5. Подготовка заготовки

Очистите поверхность заготовки, чтобы удалить масло, грязь и другие загрязнения. Надежно закрепите заготовку, чтобы обеспечить устойчивость во время шлифования.

6. Пробная шлифовка

Перед официальным шлифованием выполните пробный запуск, чтобы проверить состояние шлифовального круга и работу станка. Наблюдайте за эффектом шлифования и при необходимости отрегулируйте параметры шлифования, такие как глубина резания и скорость подачи.

7. Грубая шлифовка

Установите относительно большую глубину резания и скорость подачи, чтобы быстро удалить излишки материала с заготовки и приблизиться к желаемым размерам. Однако следует соблюдать осторожность, чтобы не оказывать чрезмерного давления на шлифовальный круг, чтобы предотвратить его засорение или деформацию заготовки.

8. Получистовая шлифовка

Уменьшите глубину резания и скорость подачи, чтобы улучшить качество поверхности и точность размеров. Удалите следы шлифования и дефекты с этапа грубой шлифовки.

9. Финишная шлифовка

Используйте очень маленькую глубину резания и низкую скорость подачи для достижения требуемой шероховатости поверхности и точности размеров. Убедитесь, что заготовка соответствует проектным спецификациям.

10. Проверка размеров

Используйте измерительные инструменты, такие как микрометры и штангенциркули, для проверки размеров шлифованной заготовки и обеспечения их соответствия проектным требованиям.

11. Проверка качества поверхности

Проверьте поверхность заготовки на наличие дефектов, таких как трещины, ожоги или следы шлифования. Используйте тестеры шероховатости поверхности для оценки шероховатости поверхности.

12. Проверка допусков формы и положения

Для деталей с высокими требованиями к точности формы и положения используются специализированные измерительные приборы и приспособления для проверки таких параметров, как круглость, цилиндричность и параллельность.

13. Чистая заготовка

Удалите шлифовальную стружку и мусор с поверхности заготовки, как правило, с помощью сжатого воздуха, щетки или ультразвуковой очистки.

14. Чистка шлифовальной машины

Очищайте направляющие, шпиндель и другие компоненты станка от шлифовальной пыли и стружки, чтобы сохранить точность работы станка и продлить срок его службы.

15. Техническое обслуживание шлифовального круга

Очистите шлифовальный круг от мусора и остатков охлаждающей жидкости. Храните его в сухом, хорошо проветриваемом помещении, чтобы избежать попадания влаги или столкновений.

Различные типы процессов шлифования

Плоскошлифовальный

Вращающийся шлифовальный круг, состоящий из абразивных частиц, используется для точной обработки плоской поверхности металлических или неметаллических материалов, удаляя оксидный слой и примеси для достижения полированного вида. Заготовка крепится к столу, который движется в разных направлениях под вращающимся шлифовальным кругом. Это наиболее распространенный метод шлифования, применимый в широком диапазоне областей. Могут использоваться шлифовальные станки с вертикальной или горизонтальной осью, квадратные или круглые столы, прямые или чашечные круги. Двусторонние станки имеют круги над и под заготовкой для шлифования. Области применения включают автомобилестроение, где плоское шлифование используется для отделки ответственных деталей транспортных средств, таких как коленчатые валы, поршневые штоки или клапаны двигателя.

Цилиндрическая шлифовка

Круглошлифовальный станок, оснащенный специальным шлифовальным кругом, снимает поверхностный слой цилиндрических заготовок. Заготовка вращается вокруг фиксированной оси, обеспечивая концентричность обработанных поверхностей с этой осью. Методы шлифования включают прямое цилиндрическое, коническое, торцевое и полное профильное шлифование. Заготовка устанавливается на центр или патрон и вращается, в то время как круглошлифовальный Круг вращается в противоположном направлении. Это обеспечивает равномерное удаление материала по всей длине компонента. Круглая шлифовка подходит для обработки деталей с центральной осью вращения, таких как стержни, валы, распределительные валы и коленчатые валы. Обычно она используется для совершенствования поверхностей цилиндрических объектов, достигая точной округлости, чистоты поверхности и точности размеров.

Внутреннее шлифование

Небольшой круг, установленный на тонком шпинделе, вставляется в заготовку и вращается с высокой скоростью, чтобы удалить материал и создать гладкую внутреннюю поверхность. Заготовка фиксируется, а внутренняя поверхность обрабатывается вращающимся осевым кругом. Иногда заготовка может также вращаться. Методы шлифования включают шлифование конуса и торца. Внутреннее шлифование подходит для создания точной внутренней геометрии в металлических компонентах и финишной обработки внутренних отверстий или труб в сложных деталях. Шлифовальный круг вращается со скоростью от 6,500 до 9,500 футов в минуту (33–48 м/с), удаляя от 0.5 до 1 кубического дюйма материала в секунду. Области применения включают обработку внутренних поверхностей цилиндрических компонентов в гидравлическом оборудовании

Бесцентровое шлифование

Используется механизм с двумя кругами — большим шлифовальным кругом и меньшим регулирующим кругом. Заготовка опирается на лезвие подставки между двумя кругами, а больший круг выполняет резку. Регулирующий круг, обычно изготавливаемый из абразива на резиновой связке, вращается медленнее шлифовального круга и контролирует скорость вращения заготовки и осевую подачу. Бесцентровое шлифование не требует центральных отверстий в заготовке или частого монтажа и демонтажа на станке, что делает его высокоэффективным для массового производства. Подходит для шлифования цилиндрических заготовок, особенно небольших круглых компонентов, таких как штифты или валы. Бесцентровые шлифовальные станки работают на скоростях от 4,500 до 6,000 футов в минуту и могут снимать около 1 кубического дюйма материала в секунду. Они производят однородные и точные детали с минимальным вмешательством оператора.

Глубинное шлифование

Этот процесс включает в себя резку шлифовальным кругом контура на всю глубину заготовки за один медленный проход. Это метод точного шлифования, который обычно используется, когда заготовка требует сложных прецизионных характеристик. Глубинное шлифование работает на более низких скоростях около 20 футов в минуту и имеет значительно более низкую скорость съема 1 кубический дюйм за 25–30 секунд. Он подходит для формования высокопрочных материалов, таких как аэрокосмические сплавы, и может производить сложные формы за один проход, оптимизируя время производства. Применения включают создание сложных форм и профилей в лопатках турбин и лопастях для аэрокосмической промышленности.

Шлифование инструментов и резцов

Разработаны для заточки фрез, разверток, метчиков и других режущих инструментов. Универсальные заточные станки являются наиболее популярными и универсальными станками для заточки инструментов. Для заточки большинства типов режущих инструментов доступны различные насадки. Они подходят для заточки и восстановления режущих инструментов, а также для изготовления специальных инструментов для определенных операций обработки.

Кондукторное шлифование

Разработанные для определения местоположения и точной шлифовки конических или прямых отверстий, координатно-шлифовальные станки оснащены высокоскоростным вертикальным шпинделем для удержания и привода шлифовального круга. Они используют ту же систему точного определения местоположения, что и координатно-расточные станки. Координатно-шлифовальные станки часто используются для производства и отделки прецизионных форм, штампов и компонентов приспособлений, способных обрабатывать сложные формы и отверстия в закаленных материалах, таких как сталь, суперсплавы или карбид вольфрама, с высокой точностью и отделкой.

Зубошлифование

Зубошлифование идеально подходит для финишной обработки зубчатых колес с высокой точностью и качеством поверхности. Машины, используемые для этого процесса, работают на скоростях от 3,500 до 4,500 футов в минуту. Оно широко используется в высокоточном и эффективном производстве зубчатых колес в автомобильной и аэрокосмической промышленности.

Шлифовка резьбы

Этот процесс создает резьбу на гайках, винтах и других крепежных элементах. Он известен тем, что позволяет получать точную и равномерную резьбу. Шлифовальный круг вращается со скоростью от 1,500 до 2,500 футов в минуту. Шлифование резьбы используется в приложениях, требующих жестких допусков и гладкой отделки резьбы. Например, в производстве точного оборудования он используется для шлифования резьбовых поверхностей для получения высокоточной резьбы.

Сухое шлифование

Работает без смазочных материалов или охлаждающих жидкостей. Это быстрее, чем мокрое шлифование, поскольку устраняет необходимость в управлении жидкостью. Однако он генерирует больше тепла, что может привести к термическому повреждению, если не контролировать его тщательно. Сухое шлифование обычно используется для материалов, не требующих охлаждения, таких как некоторые металлы и керамика, и распространено на начальных этапах обработки.

Мокрое шлифование

Подразумевает использование охлаждающих жидкостей или смазок во время шлифования для минимизации тепловыделения и улучшения качества поверхности. Охлаждающие жидкости помогают удалять мусор, поддерживать чистоту шлифовального круга и продлевать срок его службы. Этот метод особенно полезен для материалов, склонных к термическому повреждению, обеспечивая лучший контроль над средой шлифования. Он широко используется в отраслях, где точность и качество поверхности имеют решающее значение, таких как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность.

Электролитическая технологическая шлифовка (ELID-шлифовка)

Метод шлифования, сочетающий электролитическую обработку и абразивное шлифование. Он использует токопроводящий шлифовальный круг в качестве катода, а заготовку в качестве анода. Во время шлифования постоянное напряжение подается между шлифовальным кругом и заготовкой, создавая электролитическое действие. Это непрерывно удаляет пассивирующий слой с абразивных зерен, обнажая острые кромки для поддержания остроты шлифовального круга и эффективности шлифования. Шлифование ELID обеспечивает превосходный контроль точности шлифования и качества поверхности, достигая точности обработки на субмикронном или нанометровом уровне. Подходит для шлифования труднообрабатываемых материалов, таких как керамика, сапфир и карбид. Области применения включают прецизионную обработку оптических линз, режущих инструментов и форм.

Врезное шлифование

Метод цилиндрической шлифовки, при котором шлифовальный круг подается радиально за один быстрый ход для обработки заготовки. Заготовка устанавливается на патрон или центр и вращается, в то время как шлифовальный круг, установленный на передней бабке, подается радиально в заготовку. После одного или двух быстрых ходов обработка завершается. Врезное шлифование характеризуется высокой эффективностью и пригодностью для обработки валов и втулок серийного производства. Обычно используется для отделки наружных диаметров, ступеней и торцевых поверхностей заготовок.

Сферическое шлифование

Метод шлифования для обработки сферических поверхностей. Используются специализированные сферические шлифовальные станки или универсальные шлифовальные станки, оснащенные специальными насадками. Шлифовальный круг вращается, а заготовка приводится в движение станком для выполнения сложных движений, достигая желаемой сферической формы.

Формовое шлифование

Специализированный тип круглой шлифовки, при котором шлифовальный круг формируется в соответствии с точным профилем конечного продукта. Специализированная форма добавляется к поверхности шлифовального круга и передается заготовке в процессе шлифования. Контуры сложных деталей делятся на несколько линейных сегментов и дуг окружности, которые затем последовательно шлифуются в соответствии с определенной последовательностью процесса для достижения плавных переходов и соответствия требованиям дизайна.

Рельефная шлифовка

Это метод, используемый для шлифования угла затылования на режущих кромках режущих инструментов. Приспособление для затылования кулачкового инструмента продвигает вращающийся режущий инструмент к шлифовальному кругу с постоянной скоростью, создавая винтовой или спиральный рельеф за режущей кромкой. Это поддерживает постоянную скорость продвижения по всей форме реза, обеспечивая геометрические соотношения между углом затылования и другими характеристиками.

Шлифование пилинга

Он использует узкий шлифовальный круг для следования программируемой траектории, подобной токарной операции. Шлифовальный круг наклонен относительно заготовки, которая быстро вращается, в то время как шлифовальный круг подается в осевом направлении. Это обеспечивает высокоточную шлифовку сложных профилей.

Шлифовка и точение: в чем разница?

1. Принцип удаления материала: Точение удаляет материал посредством механической резки с использованием одноточечных инструментов на токарных станках. Шлифование удаляет материал посредством абразивного процесса с использованием вращающегося абразивного круга.

2. Размер детали: Токарная обработка лучше подходит для быстрого удаления больших объемов материала за один проход, чтобы приблизиться к конечным размерам. Шлифование используется для точной настройки размеров и отделки поверхности.

3. Сложность: Токарная обработка может завершать детали, такие как валы, с элементами, выточенными непосредственно на них, такими как шпоночные пазы или шестигранные формы. Шлифовка потребует дополнительных процессов для добавления таких элементов.

4. Скорость и подача: при точении подача и скорость обычно выше, чем при шлифовании, из-за различной механики съема материала для каждого процесса.

5. Чистота обработки поверхности: Токарная обработка позволяет достичь шероховатости поверхности Ra 2 мкм, а шлифовка позволяет получить зеркальную поверхность с шероховатостью Ra ниже 0.4 мкм.

6. Твёрдость материала: Токарная обработка может работать с различными материалами, включая металлы, пластики и мягкие материалы. Шлифование обычно применяется для твёрдых материалов, которые нелегко обработать традиционными режущими инструментами.

Шлифовка и фрезерование: в чем разница?

1. Машина и инструмент: Процесс фрезерования использует фрезерный станок, который удерживает заготовку неподвижно, в то время как вращающийся режущий инструмент удаляет материал. Шлифование использует вращающийся абразивный круг для удаления материалов.

2. Точность: Шлифование позволяет добиться очень высокой точности и гладкости поверхности, превосходящих возможности фрезерования.

3. Применение: Фрезерование лучше подходит для неглубоких резов и более низкой скорости съема материала, в то время как шлифование хорошо подходит для глубоких резов и более высокой скорости съема материала с помощью таких процессов, как глубинное шлифование.

4. Скорости и подачи: При фрезеровании обычно используются более высокие подачи и скорости, чем при шлифовании.

5. Операция: Шлифование может выполняться в один этап, тогда как фрезерование требует нескольких этапов.

Facebook LinkedIn Твитнуть