НАЗАД В БИБЛИОТЕКУ

Реферат по дисциплине 

«Системы инструментального обеспечения автоматизированных производств»

на тему "Обзор существующих методов правки шлифовальных кругов" 

автор Савельев В.В., 

ДонНТУ - 2005.

Проверил проф. И.А. Малышко

---

 

Ведение

 

В процессе работы щлифовального круга абразивные зерна изнашиваются и теряют режущую способность, а круг засаливается продуктами обработки. Для восстановления режущих свойств и геометрической формы производится переодическая првка круга. Наиболее качественная правка производиться алмазными инструментами.

Более грубая правка осуществляется шарошками, оснащенными монолитными твердосплавными дисками, металлическими дисками и звездочками из износосойких сталей или правочными кругами из карбида кремния, термокорунда  т.д..

Правка – это процесс влияния на рабочую поверхность шлифовального круга с целью придания ей необходимой геометрической формы, устранения повреждений рабочей  поверхности, а также обеспечение удаления связки нужных параметров РПК.

Правка может выполняться непосредственно на рабочем месте или отдельно.

Для эффективного управления параметрами РПК способы воздействия должны обеспечивать следующее:

-         возможность оказания воздействия непосредственно на связку;

-         высокую избирательность воздействий;

-         дискретность воздействий во времени и пространстве;

-         возможность совмещения управляющих воздействий и обработки детали во времени;

От правильного выбора средств и режимов правки зависят не только точность и шероховатость обработанной поверхности детали, производительность обработки, но и расход шлифовальных кругов, износостой­кость правящего инструмента и себестоимость операции шлифования.

Широко применяемые шлифовальные круги зернистостью 25—40 и твер­достью СМ2-СТ2 в основном расходуются не в процессе шлифования, где износ их крайне мал, а в процессе правки. На правку расходуется от 45 до 80% полез­ного объема абразивных кругов при круглом, плоском и внутреннем шлифовании. Затраты времени на правку могут достигать 40% штучного времени обработки и более. В зависимости от требований к точности и шероховатости обрабатываемой поверхности применяют алмазную и безалмазную правку кругов.

Правку, осуществляют обтачиванием алмазным инструментом, обкатыванием абразивными, твердосплавными и металлическими дисками, шлифованием кру­гами из карбида кремния и алмазно-металлическими роликами, тангенциальным точением профильной поверхности круга алмазным инструментом, накатыванием стальными профильными роликами.

 

 

1. Правка методом обтачивания

 

Правка методом обтачивания представляет собой точение (разрушение) хрупкого абразивного материала и связки шлифовального круга правящим алмаз­ным инструментом высокой твердости. Правка осуществляется либо отдельными сравнительно крупными алмазными зернами, зачеканенными в оправки (ОСТ 2-9—70 «Алмазы в оправках» и ГОСТ 17504—72 «Иглы алмазные»), либо алмазно-металлическими карандашами диаметром 8—10 мм.

Наибольшее применение имеют алмазно-металлические карандаши, в кото­рых в определенном порядке размещены кристаллы алмазов, прочно соединенные специальным сплавом. Этот сплав имеет близкий к алмазу коэффициент тепло­вого расширения, поэтому при изменениях температуры алмазно-металлического карандаша в процессе правки алмазы не испытывают дополнительных тепловых деформаций. Алмазно-металлические карандаши выпускают четырех типов в за­висимости от расположения и характеристики алмазных кристаллов в рабочей части: Ц - с алмазами, расположенными цепочкой вдоль оси карандаш; (рис. 1а); С - с алмазами, расположенными слоями, неперекрывающимися (рис. 1б) и перекрывающимися (рис. 1в); Н - с неориентированным рас­положением алмазов (рис. 1г). Каждый тип карандашей подразделяют на марки, отличающиеся массой и количеством алмазов, а также размерами вставки и оправы. Марки карандашей различных типов приведены в табл. 1.

Карандаши типа Ц изготовляют из высококачественных кристаллов алма­зов массой от 0,03 до 0,5 карата. Они имеют наибольшее применение при правке кругов для круглого, бесцентрового внутреннего и фасонного шлифования. Ка­рандаши типа С выпускают двух марок: многозернистые с количеством до 10 срав­нительно мелких алмазных зерен в слое и малозернпстые с двумя—пятью алмаз­ными зернами массой 0,1—0,2 карата. Эти карандаши обладают повышенной изно­состойкостью; их используют для правки абразивных кругов при чистовом шлифовании в автоматическом цикле. Карандаши типа Н изготовляют из алмазов различного качества, в том числе из дробленых и колотых, и используют для правки мелкозернистых шлифовальных кругов на операциях круглого и бесцен­трового шлифования, а также для правки однониточных резьбошлифовальных, тарельчатых и плоских кругов для зубошлифования и шлицешлифования.

Рисунок 1 – Алмазные карандаши

1 – алмазоносная вставка; 2 – оправка.

 

В процессе правки алмазно-металлические карандаши изнашиваются, на их рабочих поверхностях образуются площадки, и поэтому карандаши обычно уста­навливают так, чтобы их ось была наклонена под углом 10—15° в сторону вра­щения круга и развернута к направлению движения подачи. Это позволяет перио­дически поворачивать правящий инструмент вокруг оси, вводя тем самым в ра­боту незатупившиеся грани алмаза, что способствует улучшению условий работы правящего инструмента и снижению его износа. Такая установка алмазных ин­струментов предохраняет также алмаз от перегрузок и разрушения кристаллов и исключает вибрации в системе станок—круг—алмаз.

Для правки кругов больших размеров, а также при профильном шлифовании применяют алмазы больших размеров в оправках, представляющие собой сталь­ную державку, в которой закреплен необработанный алмаз с острой вершиной. Алмазы с естественными гранями, закрепленные в оправах, имеют преимущество перед алмазно-металлическими карандашами в том, что их изготовляют из более. качественных алмазов, и, следовательно, их износостойкость значительно выше. Оправы для алмазов изготовляют цилиндрическими, ступенчатыми, коническими и с резьбой. Для закрепления алмазов в оправах применяют меха­нический зажим, пайку, чеканку. Установка алмаза в оправе должна быть осу­ществлена таким образом, чтобы плоскости сколов кристаллов не совпадали с на правлением сил, действующих на алмаз при правке, после закрепления алмаз должен выступать из оправки не более чем на 1/4 своей длины.

 

Таблица 1 – Характеристики правящих алмазно-металлических карандашей

 

                                                                                      

Специально    для     правки     однониточных, разьбошлифовальных   кругов    в    соответствии  с ГОСТ   17564—72  промышленность  выпускает алмазные иглы (рис. 2, табл. 2).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Алмазная игла

 

Для изготовления игл применяют природные алмазы в виде октаэдрических, пиленых и колотых кристаллов. Рабочую часть игл гранят по форме четырехгранной пирамиды без видимой при десятикратном увеличении перемычки на вершине. Алмаз крепят в державке пайкой серебряным припоем марки ПСр5ОКд, либо другим припоем или методом, обеспечивающим необходимую прочность при исклю­чении графитизации алмаза. Державки для игл изготовляют из стали марок 20, 25. 30, 35, 40.

Стоимость ограненных алмазных инструментов выше стоимости алмаза в оп­равах, так как кристалл алмаза шлифуют. Однако высокая производительность правки кругов, а также повышение точности шлифования во многих случаях оправдывают расходы на изготовление правящего инструмента.

Правка кругов методом обтачивания позволяет получить высокую точность рабочей поверхности круга, которая за счет изменения величины продольной по­дачи алмазного инструмента может обеспечить различную шероховатость обраба­тываемой детали. В процессе правки кругов методом обтачивания возникают силы, не превышающие 3—5 кгс и способствующие меньшему разрушению абразивных зерен круга при правке и их износу при шлифовании

 

Таблица 2 – Параметры алмазных игл

 

 

 

2. Правка кругов методом обкатывания

 

Правка кругов методом обкатывания позволяет получить высокую точность рабочей поверхности круга, которая за счет изменения величины продольной по­дачи алмазного инструмента может обеспечить различную шероховатость обраба­тываемой детали. В процессе правки кругов методом обтачивания возникают силы, не превышающие 3—5 кгс и способствующие меньшему разрушению абразивных зерен круга при правке и их износу при шлифовании

Правка методом обкатывания представляет собой процесс дробления и ска­лывания абразивных зерен на рабочей поверхности круга правящим инструмен­том, получающим вращение вследствие сил трения от шлифовального круга

В качестве правящих инструментов при методе обкатывания применяют круги из карбида кремния КЧ80ВТ—ЧТК, стальные диски, звездочки и шарошки, твер­досплавные монолитные ролики, крупнозернистые твердосплавные ролики на металлической связке. Под действием режущей кромки правящего инстру­мента, перемещающейся по образующей шлифовального круга с определенной, скоростью, поверхностный слой связки круга разрушается, выступающие зерна выкрашиваются, а зерна, находящиеся более глубоко в связке, раскалы­ваются на части. Проскальзывание между шлифовальным кругом и правящим ин­струментом приводит к заглаживанию абразивных зерен на выправляемой по­верхности круга. При правке методом обкатывания возможны две ориентации правящего инструмента относительно шлифовального круга: оси вращения шли­фовального и правящего инструментов находятся либо в одной плоскости (j = 0), либо в пересекающихся плоскостях, расположенных под углом  (j ¹ 0).

С увели­чением угла j в зоне правки увеличиваются разрушающие силы, действие кото­рых интенсифицирует процессе восстановления рабочей поверхности круга, и повышается износ правящего инструмента. Правку кругов методом обкатывания безалмазными правящими инструментами чаще всего применяют как предваритель­ную правку, когда необходимо снять большой слой абразива с недостаточно хоро­шо сбалансированного круга и при на­личии неравномерности снимаемого слоя абразива. При такой правке используют стальные диски, звездочки и шарошки (ГОСТ 4803—67), устанавливаемые в специальные правящие приспособления.

 

Следует обратить внимание на правку шлифовальных кругов дисками (рис. 3, а, б), изготовляемыми в испол­нениях а и б из сталей марок 10, 20 и 30, цементуемых на глубину 0,3—0,5 мм и закаливаемых до твердости  HRС 55—60.

Наличие у этих дисков мягкого незакаленного слоя материала способствует интенсификации процесса правки.

Правящие диски, размеры которых приведены в табл. 3, применяют для правки кругов, используемых при чистовом и полу­чистовом шлифовании, когда требуется получить шероховатость обработки в пре­делах Ra = 0,63-2,50 мкм.

В табл. 4 приведены рекомендуемые режимы правки шлифовальных кру­гов методом обкатывания. Для интенсификации процесса правки кругами из карбида кремния следует устанавливать ось правящего инструмента под углом j= 8-10° по отношению к оси шлифующего круга. В остальных случаях инструменты осуществляют правку кругов при параллельных осях. Обычно после рабочих ходов производят два - четыре выхаживающих хода.

 

Рисунок 3 – Диски металлические для правки шлифовальных кругов

 

Таблица 3 – Диски для правки шлифовальных кругов

 

 

Таблица 4 – Режимы правки абразивных шлифовальных кругов методом обкатывания

 

 

 

3. Правка методом шлифования

 

Правка методом шлифования представляет собой процесс срезания и дроб­ления абразивных зерен вращающимся правящем инструментом, который полу­чает принудительное вращение от самостоятельного привода или от привода шли­фовальной бабки станка. В качестве правящего инструмента применяют алмазные ролики на твердосплавной связке (ГОСТ 16014—70) и круги из карбида кремния высокой твердости (ГОСТ 6565—67). При рассматриваемом методе вследствие раз­ности скоростей вращения шлифовального круга и правящего инструмента про­исходит скалывание частичек абразивных зерен, а иногда выкрашивание целых зерен. Для этого вида правки все большее применение находят алмазные ролики, получающие принудительное вращение, совпадающее, по направлению с вращением шлифовального круга или направленное против него. Согласно               ГОСТ 6565-67 для правки кругов методом шлифования применяют круги из карбида кремния на керамической связке формы ПП с характеристикой и размерами, приведенными в табл. 5.

Алмазные ролики для правки абразивных кругов согласно ГОСТ 16014—70 изготовляют из природных алмазов с равномерным их расположением на рабочей поверхности ролика. Ролик (рис. 4) состоит из корпуса 1, изготовленного из стали марки 35 или 45, и алмазоносного слоя 2, прочно соединенного с корпусом. Алмазоносный слой содержит алмазы, сцементированные специальной твердосплавной  связкой методом порошковой  металлургии.

 

Рисунок 4 – Ролик алмазный для правки шлифовальных кругов

 

 

Таблица 5 – Круги из карбида кремния для правки шлифовальных кругов

 

 

Все шире начинают применять алмазные ролики, позволяющие  осуществлять  правку кругов по нескольким рабочим поверхностям:   прямолинейным,   криволинейным   и   их сочетаниям. Такая правка позволяет значительно повысить производительность шлифования за счет концентрированной одновременной обработки нескольких поверхностей детали, а также в результате сокращения времени, затрачиваемого на  правку круга, которая  ведется либо роликом  сложного фа­сонного профиля, либо набором роликов с использованием метода врезания  или  метода  продольной  подачи. Алмазные правящие   ролики   сложного   профиля   применяют,   в   частности, на автомобильных заводах для автоматической правки абразивных  кругов. Следует стремиться использовать   приспособления для правки   с   самостоятельным приводом, ус­танавливаемым   вне   рабочей   зоны станка - за задней баб­кой, на шлифовальной бабке или позади нее. Это позволяет править круг во время установки и снятия детали, что сводит до минимума затраты времени направку. Для облегчения изготовления ролики делают из двух частей; на требуемый осевой размер детали их устанавливают с помощью распорной втулки. Наличие разреза ролика по плоскости, наклонной к его оси, исключает появление при правке на шлифовальном круге канавок и других дефектов.

Правку методом шлифования осуществляют на кругло- и бесцентрово-шли-фовальных станках, а также на специальных станках (например, для шлифования  шеек коленчатых валов и кулачков распределительных валов). Применение алмаз­ных роликов и специальных правящих приспособлений позволяет сократить время на правку, а в некоторых случаях совершенно ее исключить и, таким образом, повысить производительность труда при обработке на 20-30%.

При правке кругов алмазными роликами методом шлифования возникают меньшие силы, чем правка кругами из карбида кремния. Алмазные ролики спо­собствуют получению высокой точности выправленной поверхности шлифоваль­ных кругов и их рациональному расходу при шлифовании.

В табл. 6 приведены режимы правки шлифовальных кругов алмазными роликами и кругами из карбида кремния с продольной подачей и врезанием.

 

 

 

 

Таблица  6 – Режимы правки шлифовальных кругов методом шлифования

 

 

 

4. Правка  методом   тангенциального точения

Правка  методом   тангенциального точения представляет собой процесс, аналогичный процессу обтачивания. Правку осуществляют путем срезания (отчасти скалывания и выкрашива­ния) абразивных зерен алмазным бру­ском. Операцию выполняют на пло­скошлифовальных станках по всей ра­бочей поверхности круга при продоль­ном перемещении стола. Брусок с про­филем, соответствующим профилю шлифуемой детали, закрепляют на сто­ле станка за деталью. Шлифовальный круг при каждой подаче на глубину приводят в соприкосновение с фасонной поверхностью бруска. В результате взаимодействия с бруском постоянно обновляется профиль круга и тем самым обеспечивается высокое качество обра­батываемых поверхностей деталей, точность размеров и стабильность обраба­тываемого профиля.

При использовании профильных алмазных брусков на шлицешлифовальных и специальных станках (например, на станках для шлифования елочного замка турбинных лопаток) производительность операций значительно повышается за счет исключения времени на правку.

 

5. Правка методом накатывания

 

Правка методом накатывания рабочей поверхности круга представляет собой процесс дробления абразивных зерен и связки при относительно медленном вращении металлического накатного ролика и круга. Метод применяют исклю­чительно для правки профильных шлифовальных кругов. Правящим инструмен­том служит стальной фасонный ролик, имеющий профиль обрабатываемой детали. Профилирование ведут при скорости накатывания 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 значительного давления, созда­ваемого в зоне контакта поперечной подачей, происходит разрушение абразивных зерен и связки на рабочей поверхности круга, Правка продолжается до тех пор, пока круг не приобретает форму профиля заданной детали. Износ ролика вслед­ствие незначительного относительного скольжения при правке сравнительно невелик, поэтому одним и тем же роликом Можно многократно производить правку. Предпочтительнее осуществлять накатывание роликом, который приводится во вращение от отдельного электродвигателя или от шпинделя бабки изделия, так как при этом обеспечивается большая точность профилирования круга при мень­шем износе ролика.

Профилирование кругов накатными роликами отличается простотой кон­струкции приспособлений, возможностью правки по нескольким поверхностям профиля круга, высокой режущей способностью выправленных поверх­ностей.

Для изготовления роликов применяют стали марок 45, 40Х с закалкой до твердости HRC 30—32, а также У8А, У10А, ХГ, Р18, закаленные до твердости HRC 60—64. Профилирование роликами из стали 45, 40Х более эффективно для операций предварительного шлифования, так как процесс накатывания круга протекает интенсивнее, а изготовление роликов проще. Хотя закаленные до твердости HRC 60—64 ролики более износоустойчивы и обеспечивают повышенную точность профилирования круга, для их изготовления необходимы специальные профилешлифовальные станки.

На рис. 5 приведена конструкция накатного ролика с параллельными оси канавками неравномерного шага. Наличие канавок интенсифицирует процесс профилирования круга, а неравномерный шаг их расположения исключает появле­ние на круге следов от канавок, а также биение круга после правки. Диаметр ро­лика выбирают в зависимости от диаметра круга d₁=(0,2…0,25)D, а его ши­рина Н должна соответствовать длине профиля.

 

Рис. 5 - Накатной ролик для правки фасонных шлифовальных кругов

 

 

6. Правка шлифовальных кругов свободным абразивом

 

Воздействие на связку при правке круга свободным абразивом осуществляется следующим образом:

Через отверстие в притире подается суспензия, состоящая из абразивных зерен и глины. При вращении шлифовального круга в зазор между кругом и притиром попадает абразив, который увлекается поверхностью круга и держит на расстоянии притир.

В процессе перекатывания зерна свободного абразива по связке она удаляется, при этом за зерном образуются «подпорки».

 

 

Рисунок 6 – Схема правки круга свободным абразивом

 

Достоинством данного метода является высокая производительность. К недостаткам можно отнести плохую избирательность процесса правки и возможность ухудшения качества поверхности обрабатываемой детали  при попадании на нее зерен абразива.

Способ используется при периодических воздействиях на РПК.

 

 

НАЗАД В БИБЛИОТЕКУ