Понятие материаловедения

Для уменьшения времени на правку используются приспособления для правки с самостоятельным приводом, устанавливаемые вне рабочей зоны станка: за задней бабкой станка, на шлифовальной бабке или позади нее. Это позволяет вести правку круга во время установки и снятия детали.

Правка кругов алмазными роликами ведется методом врезания или методом шлифования с продольной подачей.

Для правки методом врезания рабочая поверхность алмазного ролика (набора роликов) имеет форму обрабатываемой заготовки. Правка шлифовальных кругов алмазными роликами методом врезания сокращает затраты времени до нескольких секунд, что способствует уменьшению непроизводительных затрат времени на правку и повышению производительности шлифования. Правка алмазными роликами производится при рабочей скорости шлифовального круга и принудительной скорости вращения ролика по направлению или против направления вращения круга. При правке алмазными роликами на поверхности круга остаются царапины, ширина которых зависит от размеров зерна в плоскости резания, глубина - от подачи на глубину правки, а длина - от величины скорости и направления вращения ролика.

При правке шлифовальных кругов алмазными роликами уменьшаются радиальная составляющая силы резания и затраты мощности при шлифовании, а стойкостная наработка круга повышается на 30-45%. При правке методом шлифования встречная правка является предпочительнее попутной правки.

Правка методом шлифования осуществляется на кругло- и бесцентрово-шлифовальных станках, а также на специальных станках, например для шлифования шеек коленчатых валов и кулачков распределительных валов.

Применение алмазно-металлических роликов и специальных приспособлений позволяет сократить время на правку, а в некоторых случаях - совершенно исключить ее и таким образом повысить производительность труда на станке до 25-30%.

Правка шлифовальных кругов алмазно-металлическими роликами методом шлифования вызывает меньшие усилия, чем при применении для этой цели кругов из карбида кремния. Алмазно-металлические ролики способствуют получению высокой точности поверхности шлифовальных кругов и их рациональному расходу.

Метод шлифования кругами из карбида кремния находит широкое применение при правке и профилировании алмазных и эльборных кругов на бакелитовой и керамической связках. Он обеспечивает высокую производительность выправляемого круга, требуемое качество шлифования. Это наиболее эффективный метод профилирования алмазных и эльборных кругов на бакелитовых связках. В зависимости от направления вращения абразивного круга профилирование кругов осуществляется способом встречного или попутного шлифования. Интенсивность съема алмазо- и эльбороносного слоев возрастает с уменьшением относительного проскальзывания кругов как для встречного, так и для попутного шлифования. Одновременно с этим возрастают цена правки и износ рабочих зерен при шлифовании. При профилировании профильных поверхностей кругов из алмаза и Эльбора для обеспечения повышенной стойкости правящего инструмента и точности обработки применяют способ попутного шлифования и более твердые и крупнозернистые круги. Для восстановления режущих свойств кругов целесообразно использовать способ встречного шлифования мягкими кругами из карбида кремния.

Правка методом тангенциального точения представляет собой процесс, аналогичный процессу обтачивания, и осуществляется путем срезания абразивных зерен алмазным бруском. Операция выполняется на плоскошлифовальных станках по всей рабочей поверхности круга при продольном перемещении станка.

Брусок с профилем, соответствующим профилю обрабатываемой заготовки, закрепляется на столе станка за заготовкой. Шлифовальный круг при каждой подаче на глубину приводится в соприкосновение с профильной поверхностью бруска. Такой контакт круга с правящим алмазным бруском позволяет постоянно обновлять его профиль и тем самым обеспечивать высокое качество обрабатываемых поверхностей деталей, точность размеров и стабильность профиля.

При использовании профильных алмазных брусков на шлицешлифовальных и специальных станках, например на станках для шлифования елочного замка турбинных лопаток, качество и производительность операций значительно повышаются за счет исключения времени на правку, а качество шлифования стабилизируется и повышается за счет работы кругом, рабочая поверхность которого восстанавливается перед каждым проходом при окончательной операции шлифования.

Правка методом тангенциального точения широко применяется при шлифовании зльборным или алмазным инструментом на органической и керамической связках. Для правки кругов из эльбора находят применение профильные бруски из алмазов и карбида кремния, для восстановления формы и режущих свойств алмазных кругов - бруски из зеленого карбида кремния и белого электрокорунда степеней твердости С1-С2.

Правка методом накатывания рабочей поверхности круга представляет собой процесс дробления абразивных зерен и связки при относительно медленном вращении накатного ролика и круга. Применяется исключительно для правки профильных шлифовальных кругов. Правящим инструментом служит фасонный стальной ролик, имеющий профиль обрабатываемой детали.

Накатывание ведется при скорости 1-1,5 м/с с поперечной подачей 0,05-0,06 мм/мин. В зависимости от конструктивных особенностей станка вращение при накатке получает либо шлифовальный круг, либо ролик. В результате взаимного вращения ролика с кругом и высокого давления, создаваемого в зоне контакта подачей на глубину правки, на рабочей поверхности круга происходит разрушение абразивных зерен и связки. Правка продолжается до тех пор, пока круг не приобретет такую форму профиля, которая позволяет получить заданный профиль детали. Износ ролика вследствие незначительного скольжения при правке между роликом и кругом сравнительно невелик, поэтому одним и тем же роликом можно производить многократную правку. Накатывание профиля рабочей поверхности кpyгa предпочтительнее осуществлять роликом, приводимым во вращение от отдельного электродвигателя. Этот привод обеспечивает большую точность профилирования круга при меньшем износе самого ролика, а также сокращает время накатывания за счет исключения времени на наладку приспособления.

Профилирование кругов накатными роликами обладает рядом преимуществ: простотой конструкции приспособлений, возможностью одновременной правки по нескольким поверхностям профиля круга, высокой режущей способностью его выправленных рабочих поверхностей.

Профилирование эльборных и алмазных кругов накатными роликами не производится из-за необходимости большого съема дорогостоящего алмаза и эльбороносного слоя. Для многопрофильного шлифования необходимо применять специально изготовленные круги из Эльбора, которые периодически следует править профильными алмазными роликами.

Для накатывания применяются накатные ролики из сталей 45, 40Х, закаленных до HRC 30-32, и из сталей У8А, У10А, ХГ, Р18, закаленных до HRC 60-64. Профилирование роликами из сталей 45, 40Х (HRC 30-32) более эффективно для операций предварительного шлифования, так как процесс накатывания круга протекает более интенсивно; само же изготовление роликов более простое. Ролики, закаленные до HRC 60-64, более износоустойчивы в работе и обеспечивают более высокую точность профилирования круга, однако изготовление их требует специальных профилешлифовальных станков. Диаметр роликов d выбирается в зависимости от диаметра круга D:

d=(0,2-0,25)D, мм, а его ширина - от длины профиля.

Абразивные инструменты из Эльбора и алмаза, обладающие высокой режущей способностью с сохранением ее в течение длительного времени на высоком уровне, как правило, требуют правки реже, чем круги из других абразивных материалов. Часто выправляемый при установке инструмент осуществляет работу резания без периодической правки до полного износа алмазо- или эльбороносного слоя круга. Однако сам процесс правки эльборных или алмазных кругов значительно труднее, чем кругов из электрокорунда и карбида кремния, из-за специфических отличий этих сверхтвердых абразивных материалов. Для интенсификации процессов правки таких инструментов часто используются наложение электрического тока, химическое и электрохимическое воздействие на рабочий слой инструмента. Метод профилирования эльборных и алмазных кругов с тепловым разрушением связки основан на электроэрозионной обработке поверхностного слоя кругов на металлических токопроводящих связках. Электроэрозионный процесс, используемый для правки, обеспечивает повышение съема эльборо- или алмазоносного слоя, высокую точность профиля (10-20 мкм) и повышенные режущие свойства.

Разновидностями химического воздействия на металлическую связку являются процессы химического травления и электрохимический. Эти процессы используются для восстановления режущих свойств круга и обеспечения оптимальной высоты обнажения зерен над уровнем металлической связки. Электрохимический процесс, используемый для правки, более универсален, находит применение также для профилирования кругов с несложным профилем.

При правке периодически снимается рабочий слой круга с налипшими частицами обрабатываемого материала. Толщина этого слоя определяется требованиями геометрической формы и микропрофиля рабочей поверхности круга.

Часто толщина снимаемого при правке слоя h1 устанавливается в несколько раз большей, чем это необходимо для восстановления режущих свойств и формы рабочей поверхности круга. При завышенном значении h1 не только излишне расходуются шлифовальные круги и правящий инструмент, но и в значительной степени повышается и основное (технологическое) время правки. Это приводит к существенным потерям времени работы станка и снижению производительности труда при обработке. Установление рациональной величины h1, достаточной для восстановления режущей способности и формы рабочей поверхности круга, позволяет не только повысить срок службы шлифовального круга и правящего инструмента, но в значительной степени и технико-экономические показатели шлифования в целом. Очевидно, наибольшая глубина, на которую необходимо углубиться при правке шлифовального круга, составляет не более половины диаметра поры. При этом последняя должна быть максимально раскрыта, и металл, проникший в нее при шлифовании, может быть удален действием центробежной силы вращающегося круга. Например, при правке шлифовального круга зернистостью 40 максимальное значение слоя h1 не должно превышать 0,10 мм. Практически же можно править круг на значительно меньшую глубину.

При врезном и профильном шлифовании, когда требуется обеспечить радиус галтели и форму обрабатываемой поверхности в строго определенных пределах, величина снимаемого при правке слоя увеличивается и определяется в зависимости от износа рабочих кромок круга или профиля круга.

При окончательной операции шлифования износ круга зависит от вида правящего инструмента и режимов правки. Износ круга при шлифовании после правки алмазными инструментами и кругами из карбида кремния меньше, чем после правки металлическими правящими инструментами. Разрушающие силы, возникающие при правке алмазным инструментом, проникают на меньшую глубину и тем самым в меньшей степени нарушают структуру рабочего слоя круга. Установлено, что чем больше воздействие правящего инструмента на слой, граничащий с удаляемым, тем больше разрушение этого слоя и тем больше при шлифовании износ круга по радиусу: h2=0,05Kd3, где K - скорость изнашивания круга при правке различными инструментами.

Более интенсивный износ шлифовального круга после правки металлическим инструментом при шлифовании заготовок приводит к увеличению волнистости на режущей поверхности кpyгa и соответственно к снижению его стойкостной наработки.

Таким образом, общий расход шлифовального круга за цикл его работы (стойкостная наработка круга) составляет:

при правке алмазным инструментом h = h1 + h2 = (0,2 + 0,05) d3 = 0,25d3;

при правке кругами из карбида кремния h = h1 + h2 = (0,2 + 0,05 x 1,5) d3 = 0,29d3;

при правке стальными дисками h = h1 + h2 = (0,2 + 0,05 x 2,5) d3 = 0,325d3.

Поэтому ори использовании в качестве правящего инструмента стального диска общий объемный износ круга по сравнению с износом круга, выправленного алмазом, составляет 130%, а при использовании в качестве правящего инструмента круга из карбида кремния общий объемный износ круга не превышает 116%.

Применение алмазных инструментов для правки кругов при окончательном шлифовании и рациональная толщина слоя, снимаемого при правке, повышают срок службы шлифовальных кругов и технико-экономические показатели операции шлифования в целом.

Периодическая правка шлифовальных кругов, необходимая для восстановления их режущих свойств и геометрической формы, требует затрат рабочего времени, снижает производительность шлифования, увеличивает объемный износ абразивного инструмента.

Особенно это сказывается при обработке труднообрабатываемых материалов, когда затраты времени на правку становятся соизмеримыми или превышающими в несколько раз период стойкости круга. Поэтому сокращению непроизводительных затрат времени на правку и профилирование кругов уделяется большое внимание. Во время шлифования заготовок рабочий должен определить момент, когда круг либо затуплен, либо потерял форму, т. е. установить необходимость правки рабочей поверхности круга. После этого на станок устанавливается правящее приспособление, подводится правящий инструмент к кругу, включается подача (если правка осуществляется приводом станка), либо правка производится вручную. Правка ведется в несколько проходов согласно рекомендациям или исходя из опыта рабочего. После этого отключается правящее приспособление и настраивается станок на шлифование партии заготовок. На эти приемы уходит много времени, снижающего производительность операции. В современных станках крупносерийного и массового производства имеется много конструктивных решений автоматизации правки шлифовальных кругов, осуществляемой вне цикла шлифования и без нарушения настройки станка. Для этой цели правильные приспособления встроены на станке вне его рабочей (установочной) зоны, не требуют после правки подналадки станка на размеры обрабатываемых деталей. Так, на специальных круглошлифовальных станках с одно- и многокруговыми наладками для обработки коленчатых валов и распределительных валиков моторов автомобилей имеются встроенные в шлифовальную бабку специальные правящие механизмы, с помощью которых правят круг автоматически через заданное количество обработанных заготовок. Изменение диаметра кругов после правки компенсируется станком автоматически.

На резьбошлифовальных станках правка круга осуществляется автоматически перед последним чистовым проходом шлифуемой резьбы в момент реверсирования хода стола станка или подвода круга к обрабатываемой поверхности. Здесь время на правку полностью исключено из цикла шлифования и совмещено с другими элементами вспомогательного времени.

Второй задачей автоматизации правки является определение момента, когда нужно править круг и какой слой круга необходимо при этом снимать. Преждевременная правка круга, еще имеющего запас режущей способности, снижает производительность труда при шлифовании и увеличивает объемный износ кругов. Настройка станков на правку через определенное количество отшлифованных заготовок производится с большим запасом, учитывающим влияние величины колебаний припусков на обработку заготовок и режущих свойств кругов на качество шлифования. Удаление среднего рабочего слоя круга, снимаемого при правке по тем же причинам является завышенным. Отсутствие такого запаса может привести к браку обработанных деталей. Поэтому необходимо оснащение шлифовальных станков такими управляющими устройствами, которые позволяют производить правку до тех пор, пока с рабочей поверхности круга не будут срезаны вершины затупившихся абразивных зерен, погрешности по волнистости и другие дефекты, образовавшиеся в результате колебаний системы «станок-круг-заготовка» и неравномерного износа шлифовального круга, освобождены поры круга от отходов шлифования. Автоматизация процесса правки позволяет полностью использовать режущую способность кругов, повысить производительность труда при шлифовании за счет сокращения времени правки и увеличения наработки кругов до их замены на станке новыми.

Размещено на Allbest.ru