Основные требования к шлифованию абразивными кругами сводятся к повышенной производительности, снижению себестоимости операции обработки при сохранении требуемого качества обработанных поверхностей. Под воздействием сил резания и высоких температур, возникающих в процессе обработки, а также в результате химического воздействия абразивных зерен на обрабатываемый материал заготовок происходит истирание режущих кромок зерен, появление площадок износа, скалывание режущих кромок, вырывание и заполнение пор круга металлической стружкой. Все это, как правило, приводит к износу и потере первоначальной геометрической формы и режущих свойств шлифовального круга из абразивного материала.
Требуется периодическая правка круга с целью восстановления его режущих свойств и геометрической формы. Периодичность правки зависит от качества абразивного инструмента, от обрабатываемого материала, условий шлифования и рациональной организации управления процессом абразивной обработки.
Особенность процесса шлифования заключается в том, что шлифовальный круг может самозатачиваться при частичном разрушении или полном выкрашивании затупившихся абразивных зерен, соединенных связкой. В случае большой нагрузке на зерна и применения мягких кругов процесс обычно протекает с интенсивным самозатачиванием рабочей поверхности круга. На окончательных (чистовых) операциях, когда нагрузка на зерно вследствие небольшой глубины шлифования оказывается меньше, происходит постепенное затупление абразивных зерен на рабочей поверхности круга.
При интенсивном самозатачивании из-за неравномерной нагрузки на зерна и неравномерного износа круг приобретает неправильную геометрическую форму. Это приводит к ухудшению качества обрабатываемой поверхности и появлению вибраций и огранки. По мере затупления круга увеличивается радиус округления режущих граней абразивных зерен, на которые налипают частицы шлифуемого материала. При этом поры круга заполняются мельчайшими частицами металла и связки. При шлифовании затупленными кругами возрастает давление на деталь в зоне резания, появляются шлифовальные прижоги и огранка.
Таким образом, как всякий режущий инструмент, шлифовальные круги в процессе шлифования затупляются и теряют форму. Для восстановления режущей способности кругов и придания им правильной геометрической формы, размеров и профиля, периодически в процессе работы производится их правка.
Практический опыт и разносторонние исследования показывают, что от правильного выбора средств и режимов правки зависят не только точность и шероховатость обрабатываемой поверхности, производительность операций, но и расход шлифовальных кругов, изностойкость инструментов до правки и как следствие себестоимость шлифования.
Широко применяемые в современном машиностроении шлифовальные круги зернистостями 40-25 и степени твердости СМ2-СТ2, в основном, расходуются не в процессе шлифования, где износ их крайне мал, а при правке. На правку расходуется, например, от 45 до 80% полезного объема кругов при круглом, плоском и внутреннем шлифовании и до 95% при шлифовании шеек коленчатых валов. Затраты времени на правку достигают 40% и более штучного времени обработки.
Массовое и серийное производство предъявляет высокие требования к правке шлифовальных кругов с точки зрения повышения, как качества шлифования, так и производительности правки. В зависимости от применяемого для правки инструмента и режимов правки шлифовальным кругом одной характеристики можно получить шероховатость поверхности Rа=1,25+0,080 мкм, получить высокую или низкую стойкость круга между правками.
Период работы круга между двумя правками характеризует его стойкостную наработку. За стойкость круга принимается способность шлифовального круга противостоять процессам затупления его режущих кромок и засаливания. Интенсивность этих процессов, а следовательно, и период стойкости круга зависят от его размеров и характеристики, материала и конфигурации обрабатываемой заготовки, режима шлифования, жесткости и виброустойчивости круга, станка и заготовки.
Различие в стойкости шлифовальных кругов и сохранение постоянных показателей их работы усложняют определение сроков проведения их правки. Часто время необходимой правки определяется опытным путем по субъективным признакам, сопутствующим процессу шлифования и снижению качества обрабатываемой поверхности. На станках с автоматическим циклом шлифования применяется принудительная правка кругов через определенные отрезки времени их работы с минимальным удалением рабочего слоя круга.
В настоящее время в зависимости от требований к точности и шероховатости обрабатываемой поверхности осуществляют алмазную и безалмазную правку следующими методами:
- обтачиванием алмазным инструментом;
- обрабатыванием шлифовальными кругами, твердосплавными и металлическими дисками;
- шлифованием кругами из карбида кремния и алмазно-металлическими роликами;
- тангенциальным точением профильной поверхности круга алмазным инструментом;
- накатыванием накатным роликом.
Правка методом обтачивания представляет собой процесс разрушения абразивных зерен и связки шлифовального круга. Правка осуществляется либо отдельными сравнительно крупными алмазными зернами, зачеканенными в державку (ГОСТ 8090-85 и ГОСТ 17564-72). Или алмазно-металлическими карандашами диаметром от 6 до 14 мм (ГОСТ 607-80Е).
Наибольшее применение имеют алмазно-металлические карандаши, в которых в определенном порядке размещены кристаллы алмазов, прочно сцементированные специальным сплавом.
Алмазные правящие карандаши изготавливаются 4-х типов:
Тип 01 – с алмазами, расположенными цепочкой по оси карандаша;
Тип 02 – с алмазами, расположенными слоями;
Тип 03 – с алмазами, расположенными по сферической поверхности;
Тип 04 – с неориентированным расположением алмазов
И 3-х исполнений:
Исп. А – цилиндрическое;
Исп. В – с коническим корпусом;
Исп. С – ступенчатые.
Каждый тип карандашей подразделяется на марки, отличающиеся массой и количеством алмазов, а также размерами вставки и оправки.
Карандаши типа 01 находят наибольшее применение при правке кругов для круглого и бесцентрового, внутреннего и профильного шлифования.
Карандаши типа 02, обладающие повышенной износоустойчивостью, применяются для правки шлифовальных кругов при окончательном шлифовании в автоматическом цикле работы станка.
Карандаши типа 03 – для профильной правки кругов.
Карандаши типа 04 применяются при правке шлифовальных кругов зернистостями 8-4 при круглом бесцентровом шлифовании, резьбо-, зубо-, и шлицешлифовании.
Требуется периодическая правка круга с целью восстановления его режущих свойств и геометрической формы. Периодичность правки зависит от качества абразивного инструмента, от обрабатываемого материала, условий шлифования и рациональной организации управления процессом абразивной обработки.
Особенность процесса шлифования заключается в том, что шлифовальный круг может самозатачиваться при частичном разрушении или полном выкрашивании затупившихся абразивных зерен, соединенных связкой. В случае большой нагрузке на зерна и применения мягких кругов процесс обычно протекает с интенсивным самозатачиванием рабочей поверхности круга. На окончательных (чистовых) операциях, когда нагрузка на зерно вследствие небольшой глубины шлифования оказывается меньше, происходит постепенное затупление абразивных зерен на рабочей поверхности круга.
При интенсивном самозатачивании из-за неравномерной нагрузки на зерна и неравномерного износа круг приобретает неправильную геометрическую форму. Это приводит к ухудшению качества обрабатываемой поверхности и появлению вибраций и огранки. По мере затупления круга увеличивается радиус округления режущих граней абразивных зерен, на которые налипают частицы шлифуемого материала. При этом поры круга заполняются мельчайшими частицами металла и связки. При шлифовании затупленными кругами возрастает давление на деталь в зоне резания, появляются шлифовальные прижоги и огранка.
Таким образом, как всякий режущий инструмент, шлифовальные круги в процессе шлифования затупляются и теряют форму. Для восстановления режущей способности кругов и придания им правильной геометрической формы, размеров и профиля, периодически в процессе работы производится их правка.
Практический опыт и разносторонние исследования показывают, что от правильного выбора средств и режимов правки зависят не только точность и шероховатость обрабатываемой поверхности, производительность операций, но и расход шлифовальных кругов, изностойкость инструментов до правки и как следствие себестоимость шлифования.
Широко применяемые в современном машиностроении шлифовальные круги зернистостями 40-25 и степени твердости СМ2-СТ2, в основном, расходуются не в процессе шлифования, где износ их крайне мал, а при правке. На правку расходуется, например, от 45 до 80% полезного объема кругов при круглом, плоском и внутреннем шлифовании и до 95% при шлифовании шеек коленчатых валов. Затраты времени на правку достигают 40% и более штучного времени обработки.
Массовое и серийное производство предъявляет высокие требования к правке шлифовальных кругов с точки зрения повышения, как качества шлифования, так и производительности правки. В зависимости от применяемого для правки инструмента и режимов правки шлифовальным кругом одной характеристики можно получить шероховатость поверхности Rа=1,25+0,080 мкм, получить высокую или низкую стойкость круга между правками.
Период работы круга между двумя правками характеризует его стойкостную наработку. За стойкость круга принимается способность шлифовального круга противостоять процессам затупления его режущих кромок и засаливания. Интенсивность этих процессов, а следовательно, и период стойкости круга зависят от его размеров и характеристики, материала и конфигурации обрабатываемой заготовки, режима шлифования, жесткости и виброустойчивости круга, станка и заготовки.
Различие в стойкости шлифовальных кругов и сохранение постоянных показателей их работы усложняют определение сроков проведения их правки. Часто время необходимой правки определяется опытным путем по субъективным признакам, сопутствующим процессу шлифования и снижению качества обрабатываемой поверхности. На станках с автоматическим циклом шлифования применяется принудительная правка кругов через определенные отрезки времени их работы с минимальным удалением рабочего слоя круга.
В настоящее время в зависимости от требований к точности и шероховатости обрабатываемой поверхности осуществляют алмазную и безалмазную правку следующими методами:
- обтачиванием алмазным инструментом;
- обрабатыванием шлифовальными кругами, твердосплавными и металлическими дисками;
- шлифованием кругами из карбида кремния и алмазно-металлическими роликами;
- тангенциальным точением профильной поверхности круга алмазным инструментом;
- накатыванием накатным роликом.
Правка методом обтачивания представляет собой процесс разрушения абразивных зерен и связки шлифовального круга. Правка осуществляется либо отдельными сравнительно крупными алмазными зернами, зачеканенными в державку (ГОСТ 8090-85 и ГОСТ 17564-72). Или алмазно-металлическими карандашами диаметром от 6 до 14 мм (ГОСТ 607-80Е).
Наибольшее применение имеют алмазно-металлические карандаши, в которых в определенном порядке размещены кристаллы алмазов, прочно сцементированные специальным сплавом.
Алмазные правящие карандаши изготавливаются 4-х типов:
Тип 01 – с алмазами, расположенными цепочкой по оси карандаша;
Тип 02 – с алмазами, расположенными слоями;
Тип 03 – с алмазами, расположенными по сферической поверхности;
Тип 04 – с неориентированным расположением алмазов
И 3-х исполнений:
Исп. А – цилиндрическое;
Исп. В – с коническим корпусом;
Исп. С – ступенчатые.
Каждый тип карандашей подразделяется на марки, отличающиеся массой и количеством алмазов, а также размерами вставки и оправки.
Карандаши типа 01 находят наибольшее применение при правке кругов для круглого и бесцентрового, внутреннего и профильного шлифования.
Карандаши типа 02, обладающие повышенной износоустойчивостью, применяются для правки шлифовальных кругов при окончательном шлифовании в автоматическом цикле работы станка.
Карандаши типа 03 – для профильной правки кругов.
Карандаши типа 04 применяются при правке шлифовальных кругов зернистостями 8-4 при круглом бесцентровом шлифовании, резьбо-, зубо-, и шлицешлифовании.
