Шлифовка (абразивная резка) - Grinding (abrasive cutting) - Wikipedia

Шлифование
Машинисты шлифование заготовок на настольный шлифовальный станок.
Набросок того, как абразивные частицы в шлифовальном круге удаляют материал с заготовки.

Шлифование является абразивная обработка процесс, который использует шлифовальный круг как режущий инструмент.

Для шлифования используются самые разные станки:

Шлифовка - обширная и разнообразная область производство и изготовление инструментов. Он может производить очень тонкую отделку и очень точные размеры; однако в условиях массового производства он также может довольно быстро добывать большие объемы металла. Обычно он лучше подходит для обработки очень жесткий материалов, чем при "обычной" механической обработке (то есть резка более крупной стружки режущими инструментами, такими как инструменты или же фрезы ), и до последних десятилетий это был единственный практический способ обработки таких материалов, как закаленная сталь. По сравнению с "обычной" обработкой, она обычно лучше подходит для очень неглубоких резов, например, для уменьшения диаметра вала на половину тысячная дюйма или 12,7мкм.

Шлифование - это разновидность резки, поскольку шлифование - это настоящий процесс резки металла. Каждое зерно абразива функционирует как микроскопическая одноточечная режущая кромка (хотя и с высоким отрицательным передний угол ) и срезает крошечную стружку, которая аналогична тому, что условно называется «резкой» (токарная обработка, фрезерование, сверление, нарезание резьбы и т.[нужна цитата ]. Однако среди людей, работающих в области механической обработки, термин резка часто понимается как относящийся к операциям макроскопической резки, и шлифование часто мысленно классифицируется как «отдельный» процесс. Вот почему в производственной практике эти термины обычно используются отдельно.

Притирка и шлифование являются подмножествами шлифования.

Процессы

Выбор того, какая из следующих операций шлифования будет использоваться, зависит от размера, формы, характеристик и желаемой производительности.

Медленное шлифование

Медленное шлифование (CFG) был изобретен в Германии в конце 1950-х годов Эдмундом и Герхардом Лангами. В отличие от обычного шлифования, которое используется в основном для чистовой обработки поверхностей, CFG используется для высоких скоростей съема материала, конкурируя с фрезерованием и точением как выбором производственного процесса. Глубина резания до 6 мм (0,25 дюйма) используется при низкой скорости обработки детали. Поверхности с более мягким полимерным связующим используются для поддержания низкой температуры заготовки и улучшения качества поверхности до 1,6 мкм Rmax.

С CFG требуется 117s убрать 1 в3 (16 см3) материала, тогда как для точного шлифования потребуется более 200 с. CFG имеет недостаток в том, что колесо постоянно изнашивается, требует большой мощности шпинделя (51 л.с. или 38 кВт) и имеет ограниченную длину обрабатываемой детали.[1]

Чтобы решить проблему остроты колес, непрерывное непрерывное шлифование (CDCF) была разработана в 1970-х годах. Он постоянно обрабатывает круг во время обработки, сохраняя его в состоянии заданной остроты. Удаление 1 дюйма занимает всего 17 с.3 (16 см3) материала, огромный выигрыш в производительности. Требуется мощность шпинделя 38 л.с. (28 кВт) с низкой или обычной скоростью вращения шпинделя. Снято ограничение на длину детали.

Высокоэффективное глубокое шлифование (HEDG) использует суперабразивные колеса с покрытием, которые не требуют правки и служат дольше, чем другие колеса. Это снижает капитальные вложения в оборудование. HEDG можно использовать на деталях большой длины и удаляет материал со скоростью 1 дюйм.3 (16 см3) за 83 с. Это требует высокой мощности шпинделя и высоких скоростей шпинделя.[1]

Шлифовка кожуры, запатентованная под названием Quickpoint в 1985 г. Эрвин Юнкер Maschinenfabrik, GmbH из Нордраха, Германия, использует тонкий суперабразивный шлифовальный диск, ориентированный почти параллельно цилиндрической заготовке, работает как токарный инструмент.[1]

Сверхвысокоскоростное шлифование (UHSG) может работать со скоростью более 40000 футов в минуту (200 м / с), при этом на удаление 1 дюйма требуется 41 с.3 (16 см3) материала, но все еще находится на стадии НИОКР. Также требуется высокая мощность шпинделя и высокая скорость шпинделя.[1]

Цилиндрическое шлифование

Цилиндрическое шлифование (также называемое центральным шлифованием) используется для шлифования цилиндрических поверхностей и уступов заготовки. Заготовка установлена ​​на центры и вращается с помощью устройства, известного как токарный станок или центральный водитель. Абразивный круг и заготовка вращаются отдельными двигателями с разной скоростью. Стол можно отрегулировать для получения конусов. Шлифовка круга может поворачиваться. Пять типов кругового шлифования: шлифование по внешнему диаметру (OD), шлифование по внутреннему диаметру (ID), врезное шлифование, медленное шлифование и бесцентровое шлифование.[2]

А цилиндрическая шлифовальная машина имеет шлифовальный (абразивный) круг, два центра, удерживающих обрабатываемую деталь, и патрон, шлифовальную собачку или другой механизм для привода работы. Большинство круглошлифовальных станков имеют вертлюг, позволяющий формовать конические детали. Круг и заготовка движутся параллельно друг другу как в радиальном, так и в продольном направлениях. Абразивный круг может иметь разные формы. Стандартные диски в форме диска могут использоваться для создания конической или прямой геометрии заготовки, а формованные колеса используются для создания фигурной заготовки. Процесс с использованием формованного колеса создает меньшую вибрацию, чем при использовании обычного колеса в форме диска.[3]

Допуски для круглого шлифования находятся в пределах ± 0,0005 дюймов (13 мкм) для диаметра и ± 0,0001 дюйма (2,5 мкм) для круглости. Прецизионная работа может достигать допусков до ± 0,00005 дюйма (1,3 мкм) по диаметру и ± 0,00001 дюйма (0,25 мкм) по круглости. Отделка поверхности может варьироваться от 2 микродюймов (51 нм) до 125 микродюймов (3,2 мкм) с типичной отделкой в ​​диапазоне от 8 до 32 микродюймов (от 0,20 до 0,81 мкм).

Плоское шлифование

Плоское шлифование использует вращающийся абразивный круг для удаления материала, создавая плоскую поверхность. Допуски, которые обычно достигаются при шлифовании, составляют ± 2×10−4 дюймов (5,1 мкм) для шлифования плоского материала и ± 3×10−4 дюймов (7,6 мкм) для параллельной поверхности.[4]

Плоскошлифовальный станок состоит из абразивного круга, зажимного приспособления, известного как чак, электромагнитный или вакуумный, и возвратно-поступательный стол.

Шлифовка обычно используется на чугун и различные виды стали. Эти материалы подходят для шлифования, поскольку они удерживаются магнитным патроном, обычно используемым на шлифовальных станках, и не плавятся в круге, забивая его и препятствуя резанию. Реже шлифованные материалы: алюминий, нержавеющая сталь, латунь, и пластмассы. Все они имеют тенденцию забивать отрезной круг больше, чем сталь и чугун, но с помощью специальных методов их можно шлифовать.

Другие

Бесцентровое шлифование

Бесцентровое шлифование когда заготовка поддерживается лезвием, а не центрами или патронами. Используются два колеса. Большой круг используется для шлифования поверхности заготовки, а меньший круг используется для регулирования осевого перемещения заготовки. Типы бесцентрового шлифования включают шлифование с сквозной подачей, шлифование с подачей / врезанием и внутреннее бесцентровое шлифование.

Электрохимическое шлифование представляет собой тип шлифования, при котором положительно заряженная заготовка в проводящей жидкости разрушается отрицательно заряженным шлифовальным кругом. Части заготовки растворяются в проводящей жидкости.

Схема шлифования ELID

Электролитическая обработка в процессе (ELID) шлифование это один из самых точных методов шлифования. В этой сверхточной технологии шлифования шлифовальный круг правится электрохимически и в процессе, чтобы сохранить точность шлифования. Ячейка ELID состоит из шлифовального круга на металлической связке, катодного электрода, импульсного источника постоянного тока и электролита. Колесо подключается к положительной клемме источника питания постоянного тока через угольную щетку, тогда как электрод подключается к отрицательному полюсу источника питания. Обычно щелочные жидкости используются как электролиты, так и охлаждающие жидкости при шлифовании. Форсунка используется для впрыска электролита в зазор между колесом и электродом. Зазор обычно составляет приблизительно от 0,1 мм до 0,3 мм. Во время операции шлифования одна сторона круга принимает участие в операции шлифования, тогда как другая сторона круга правится за счет электрохимической реакции. Растворение металлического связующего материала происходит из-за правки, которая, в свою очередь, приводит к непрерывному выступанию новых острых зерен.[5]

Формовочное шлифование это специализированный тип кругового шлифования, при котором шлифовальный круг имеет точную форму конечного продукта. Шлифовальный круг не перемещается по заготовке.[6]

Внутреннее шлифование используется для шлифования внутреннего диаметра заготовки. Конические отверстия можно шлифовать с помощью внутренних шлифовальных машин, которые могут поворачиваться по горизонтали.

Предварительное измельчение Когда новый инструмент изготовлен и подвергнут термообработке, он предварительно шлифуется перед началом сварки или наплавки. Обычно это связано с измельчением OD немного выше, чем внешний диаметр чистовой шлифовки, чтобы обеспечить правильный размер чистовой обработки.

Шлифовальный круг

Основная статья: Шлифовальный круг

Шлифовальный круг - это одноразовый круг, используемый для различных операций шлифовки и абразивной обработки. Как правило, он состоит из матрицы крупных абразивных частиц, спрессованных и связанных вместе, чтобы сформировать твердую круглую форму, различные профили и поперечные сечения доступны в зависимости от предполагаемого использования круга. Шлифовальные круги также могут быть изготовлены из твердого стального или алюминиевого диска с частицами, прикрепленными к поверхности.

Смазка

Обратите внимание на то, как другой машинист (тот, что справа) погружает заготовку в смазочный раствор.

Использование жидкостей в процессе шлифования часто необходимо для охлаждения и смазки круга и заготовки, а также для удаления стружки, образующейся в процессе шлифования. Наиболее распространенными шлифовальными жидкостями являются водорастворимые химические жидкости, водорастворимые масла, синтетические масла и масла на нефтяной основе. Крайне важно, чтобы жидкость наносилась непосредственно на зону резания, чтобы жидкость не уносилась от детали из-за быстрого вращения колеса.

Рабочий материалСмазочно-охлаждающая жидкостьЗаявление
АлюминийЛегкое масло или воскНаводнение
ЛатуньЛегкое маслоНаводнение
ЧугунЭмульгируемое масло для тяжелых условий эксплуатации, химическое масло для легких режимов, синтетическое маслоНаводнение
Мягкая стальВодорастворимое масло для тяжелых условий эксплуатацииНаводнение
Нержавеющая стальЭмульгируемое масло для тяжелых условий эксплуатации, химическое масло для тяжелых условий эксплуатации, синтетическое маслоНаводнение
ПластмассыВодорастворимое масло, эмульгируемое масло для тяжелых условий эксплуатации, сухое химическое масло для легких режимов работы, синтетическое маслоНаводнение

Заготовка

Методы работы

Заготовка вручную зажимается на собачке токарного станка, приводимой в действие лицевой пластиной, которая удерживает деталь между двумя центрами и вращает деталь. Деталь и шлифовальный круг вращаются в противоположных направлениях, и мелкие кусочки детали удаляются, когда она проходит вдоль шлифовального круга. В некоторых случаях могут использоваться специальные приводные центры для шлифования кромок. Метод удержания заготовки влияет на время производства, так как он меняет время настройки.

Материалы заготовки

Типичные материалы заготовок включают алюминий, латунь, пластик, чугун, низкоуглеродистую сталь и нержавеющую сталь. Алюминий, латунь и пластмассы могут иметь плохие или удовлетворительные характеристики обрабатываемости при круглом шлифовании. Чугун и низкоуглеродистая сталь имеют очень хорошие характеристики для кругового шлифования. Нержавеющая сталь очень трудно шлифовать из-за ее прочности и способности к закалке, но ее можно обрабатывать с помощью шлифовальных кругов правильного качества.

Геометрия заготовки

Конечная форма заготовки - это зеркальное отображение шлифовального круга, при этом цилиндрические круги создают цилиндрические детали, а формованные круги создают формованные детали. Типичные размеры заготовок составляют от 0,75 до 20 дюймов (от 18 мм до 1 м) и от 0,80 до 75 дюймов (от 2 см до 4 м) в длину, хотя детали от 0,25 до 60 дюймов (от 6 мм до 1,5 м) в длину. диаметром от 0,30 до 100 дюймов (от 8 мм до 2,5 м) в длину. Полученные формы могут быть прямыми цилиндрами, прямыми коническими формами или даже коленчатыми валами для двигателей с относительно низким крутящим моментом.

Воздействие на материалы заготовки

Изменения химических свойств включают повышенную подверженность коррозии из-за высокого поверхностного напряжения.

Механические свойства изменятся из-за нагрузок на деталь во время чистовой обработки. Высокие температуры шлифования могут вызвать образование тонкого мартенситного слоя на детали, что приведет к снижению прочности материала из-за микротрещин.

Изменения физических свойств включают возможную потерю магнитных свойств ферромагнитных материалов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Лосось, Стюарт (февраль 2010 г.). "Что такое абразивная обработка?". Технология машиностроения. Общество инженеров-технологов. Абразивная обработка - это нет прецизионное шлифование. Целью не является ни сверхточность, ни глянцевое покрытие поверхности. Абразивная обработка в первую очередь обеспечивает высокий съем материала.
  2. ^ Стивенсон, Дэвид А .; Агапиу, Джон С. (1997). Теория и практика резки металлов (2-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. С. 52–60. ISBN  978-0-8247-5888-2.
  3. ^ Надольный, Кшиштоф (9 апреля 2012 г.). «Методика оценки режущей способности шлифовального круга при врезном шлифовании». Центральноевропейский инженерный журнал. 2 (3): 399–409. Дои:10.2478 / с13531-012-0005-5. S2CID  136037527.
  4. ^ Мэтью, Сэм (17 декабря 2016 г.). «Основы абразивной резки». tungstengrinder.net. Получено 17 декабря 2016.
  5. ^ [1], Т. Салех, М. Сазедур Рахман, H.S. Лим, М. Рахман, Разработка и оценка производительности сверхточного шлифовального станка ELID, Журнал технологий обработки материалов, тома 192-193, страницы 287-291.
  6. ^ Адитан и Гупта 2002, п. 129.

Библиография