Завершающий этап изготовления большинства деталей включает в себя шлифовку. Поверхности придается заданная конструктором гладкость и точность размера с помощью абразивного или алмазного круга. В отличие от многого металлорежущего оборудования шлифовальный станок обрабатывает детали с точностью до 5 мкм – 0,005 мм. Получаемая чистота поверхности — от 6 кл и выше.
В зависимости от формы детали и места обработки используют различные виды оборудования. Одна сложная деталь может последовательно устанавливаться на разных шлифовальных станках для обработки плоских, цилиндрических, наружных и внутренних поверхностей.
Область применения
Шлифовка металлических поверхностей разной конфигурации относится к обработке металла резанием и часто является финишной операцией. Как промежуточную, её используют для подготовки деталей под поверхностную закалку токами высокой частоты и другие операции, не терпящие шероховатости и рисок на поверхности.
Шлифовальные станки применяют в основном для обработки стали, чугуна. Возможно использование для керамики, камня, дерева.
Инструментом для шлифования служит абразивный круг, шлифовальная лента или хонинговальная головка. Применяется обработка в машиностроении при изготовлении прокатного оборудования и в других отраслях, где нужна высокая точность размеров деталей.
Шлифовать можно только металлы с высокой твердостью, от 40HRC. Сталь, не прошедшая нормализацию или закалку — мягкая, тянется за кругом и забивает абразив, из-за чего на поверхности остаются рваные риски. Чугун при обработке резцом дает высокую чистоту обработки, и шлифовка может применяться только для доводки по размеру.
Принцип работы оборудования
Шлифовальный круг вращается с большой скоростью и перемещается вертикально или горизонтально, в зависимости от конструкции станка. Деталь совершает вращательное и поступательное движение относительно инструмента.
Вращение валов и цилиндров происходит против вращения круга. После каждого оборота инструмент смещается вдоль оси обрабатываемой заготовки на 0,75–0,8 ширины круга. После прохода по всей длине происходит смещение перпендикулярно оси на размер глубины реза.
Основные характеристики
Для обработки детали, кроме вида станка, учитывают его характеристики:
- тип инструмента — абразивный или алмазный;
- диаметр круга;
- мощность;
- габариты станка;
- размер стола;
- расстояние между центрами;
- максимальный размер детали;
- перемещение по осям;
- вес оборудования.
При массовом изготовлении изделий большое значение имеет производительность оборудования, способ замены инструмента и наличие устройства для удаления стружки. Система охлаждения рабочей зоны имеется на всех шлифовальных станках.
Виды станков
По типу инструмента, который устанавливается на оборудовании, станки делятся на такие типы:
- с кругами;
- хонинговальные;
- ленточные.
В основном, для обработки используются абразивные круги. Специализация моделей с хонинговальным и ленточным инструментом узкая. Их используют на массовом производстве и на конвейерах.
По форме обрабатываемых поверхностей станки делятся на следующие виды:
По месту обработки определяются наружно- и внутришлифовальные станки.
Шлифовальные станки в основном узкоспециализированные и выполняют одинаковые технологические операции. Только станки с ЧПУ могут обработать различные поверхности на одной установке.
Внутришлифовальные станки
Чтобы получить гладкую цилиндрическую или коническую поверхность внутри, применяют внутреннюю шлифовку. Детали типа цилиндров, труб обрабатываются при горизонтальном положении оси. Они вращаются с кругом в разные стороны — навстречу друг другу. В результате получается высокая чистота обработки с точностью до 2 мкм.
Для шлифовки крупногабаритных деталей, диаметр которых меньше высоты, применяют одностоечный станок для шлифовки с вращающимся столом. Ось обрабатываемой шайбы располагается вертикально. В этой плоскости перемещается шпиндель с инструментом.
Блоки цилиндров для автомобилей и другие изделия с несколькими отверстиями в одном детали, делают на специализированном оборудовании с неподвижным столом. Оборудование может иметь один или несколько шпинделей, работающих синхронно в разных отверстиях.
Внутришлифовальные станки имеют подвижный шпиндель, который перемещается вдоль оси обрабатываемого цилиндра и смещается после каждого прохода на глубину реза. Точность обработки 2–5 мкм по размеру и 2 мкм эллипсность и конусность.
Расточка цилиндров автомобилей на ремонтный размер производится на внутришлифовальном станке с одним шпинделем. Инструмент выставляется по отверстиям поочередно, вручную по индикатору. Это позволяет точно выдержать межцентровое расстояние. Многошпиндельный станок работает на конвейере, где изготавливают двигатели.
Безцентровошлифовальные станки
Для массового производства, когда нужна высокая производительность, устанавливают безцентрошлифовальные агрегаты. В них деталь ложится на нож между ведущими и обрабатывающим кругом. Ось детали и инструмента находятся в разных плоскостях. Перемещение осуществляется за счет поворота вращающего круга.
При наличии бункера заготовки поступают на шлифовку непрерывно, одна за другой. Холостого хода у оборудования нет. Подготовка валов к шлифовке заключается в создании конусов на концах, для захвата их инструментом и для плавного выхода.
Хонинговальное оборудование
Блоки цилиндров могут обрабатываться хонами — оправками с длинными алмазными вставками. Оборудование работает в узком диапазоне диаметров 30–130 мм. Чистота поверхности получается по 13 квалитету, что относится к полировке. Овальность и конусность достигают 0,8 мкм.
При хонинговании алмазные пластины давят на поверхность, частично срезая ее. В результате образуется наклеп, внутренняя поверхность цилиндра упрочняется.
Хонинговальные станки — одностоечные кнструкции с неподвижным столом и длинным шпинделем, перемещающимся вертикально.
Круглошлифовальные станки
Детали с цилиндрической и конической поверхностью обрабатываются на круглошлифовальном оборудовании. Изделие крепится горизонтально, фиксируется в центре. Вращение передается через поводок, накинутый на одну из шеек вала и зафиксированный болтами или хомутом. Для полых деталей изготавливают специальные конусные оправки. Их вставляют в отверстие и поджимают центром.
Шлифовальный круг вращается по часовой стрелке и перемещается вдоль детали. При таком движении инструмента стружка летит вниз и смывается охлаждающей жидкостью.
На круглошлифовальных станках обрабатывают валки холодной и горячей прокатки, коленвалы, шпильки и другие детали. Шлифовка выполняется как окончательная обработка и черновая операция перед некоторыми видами закалки.
Плоскошлифовальные станки
Для обработки планок, плоскостей разъема, гильотинных ножниц используют плоскошлифовальные станки. Они отличаются способом фиксации детали на столе. Ее удерживает сильный магнит.
Стол с заготовками совершает продольное перемещение. Круг находится сверху, перпендикулярно направлению перемещения стола. Инструмент перемещается суппортом. Двигатель, вращающий шпиндель, устанавливается непосредственно на суппорт.
Холостого хода при работе плоскошлифовального агрегата нет. Деталь обрабатывается при движении в оба направления. На конечной точке круг смещается поперек стола.
На плоскошлифовальном станке выполняется подгонка прокладок и стопорных колец по высоте, при сборке различных механизмов типа редукторов, клетей, блоков цилиндров. Предварительно обработанные кольца раскладываются на столе и шлифуются.
Специальные приспособления позволяют делать детали с плоскостями под различными углами.
Другие виды оборудования
Зубошлифовальные станки — это узкоспециализированные устройства. Они доводят шестерни и колеса после закалки до нужной конфигурации в случае поводки и снимают окалину. Устанавливаются на участках с зубофрезерным оборудованием, как чистовые. Камень может быть узкий плоский или фигурный в виде впадины, окружности.
Профильные трубы обрабатывают по плоскости и торцы на ленточных станках. Рабочий инструмент — ленты, покрытые слоем абразива. Они одевается на 2 ролика:
- ведущий;
- рабочий.
Деталь подается в рабочую зону вручную. Ленточно-шлифовальные станки по металлу используются при сварочных и слесарных работах, шлифовке торцов и поверхности квадратных труб.
К шлифовальным относят и заточные станки. Алмазные круги снимают с поверхности резца тонкий слой, затачивая их под нужным углом.
Как сделать станок для шлифовки своими руками
Для ремонта машины или бытовой техники любители мастерить устанавливают различное оборудование. Конструкция самодельного шлифовального станка простая. Для нее можно использовать обычный электроинструмент и создать направляющие для его перемещения.
Плоскошлифовальный станок делается из фрезера. Чертежи приспособления простые. На рабочий стол монтируются по краям 2 планки — направляющие. В качестве каретки выступают 2 доски, соединенные с зазором 20 мм по краям обрезками бруска. Ширина между брусьями равна ширине направляющих стола.
Каретка ставится перпендикулярно направляющим. Брусья не дают ей соскочить и позволяют двигаться вдоль стола. Вертикальный фрезер перемещается по каретке перпендикулярно столу.
Для создания круглошлифовального станка своими руками устанавливают двигатель, который через ременную передачу вращает деталь. Круг можно установить на дрель, прикрепленную к суппорту, двигающемуся по направляющим. Управлять такими станками придется вручную, но для изготовления ремонтных деталей такие станки подойдут.
