курсовые,контрольные,дипломы,рефераты
Содержание |
|
1. Характеристика метода шлифования. |
3 |
2. Режим резанья. Силы резанья. |
3 |
3. Основные схемы шлифования. |
4 |
4. Абразивные инструменты. |
4 |
5. Износ и правка шлифовальных кругов. |
6 |
6. Испытания и балансировка шлифовальных кругов |
6 |
7. Обработка заготовок на круглошлифовальных станках. |
6 |
8. Обработка на внутришлифовальных станках. |
8 |
9. Обработка на бесцентрово-шлифовальных станках. |
9 |
10. Обработка на плоскошлифовальных станках. |
10 |
11. Обработка заготовок на специализированных и заточных станках |
11 |
12. Технологические требования к конструкциям обрабатываемых деталей |
11 |
1. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА ШЛИФОВАНИЯ.
Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием с помощью абразивных кругов. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При вращательном движении круга в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100000000 в минуту). Шлифовальные круги срезают стружки на очень больших скоростях — от 30 м/с и выше. Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориентирована так, что резать не может. Такие зерна производят работу трения по поверхности резания.
Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиги одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется. Но этот эффект оказывается менее ощутимым, чем при обработке металлическим инструментом.
Тепловое и силовое воздействие на обработанную поверхность приводит к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств поверхностных слоев обрабатываемого материала. Так, образуется дефектный поверхностный слой детали. Для уменьшения теплового воздействия процесс шлифования производят при обильной подаче смазочно-охлаждающих жидкостей.
Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоотходной технологии доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным — увеличиваться.
2. РЕЖИМ РЕЗАНИЯ. СИЛЫ РЕЗАНИЯ.
Для формообразования любой поверхности методом шлифования необходимо вращательное движение круга и относительное перемещение по одной из координатных осей (рис. 1). Перемещения вдоль осей могут быть заменены вращательным движением вокруг оси.
Основные элементы режима резания — скорость резания, подача и глубина резания. Для рационального ведения процесса шлифования необходимо выбирать их оптимальные значения.
Рис. 1 Элементы резания при Рис. 2 Сила резания при
шлифовании шлифовании
Скорость резания (м/с) равна окружной скорости точки на периферии шлифовального круга:
где пк — частота вращения круга, об/мин; Dk - наружный диаметр шлифовального круга, мм.
Подачами являются перемещения заготовки или инструмента вдоль или вокруг координатных осей. Выражения и размерности подач определяются схемами шлифования. Глубина резания t (мм) определяется толщиной слоя материала, срезаемого за один проход.
Оптимальные режимы резания выбирают по справочным данным.
Для расчета элементов шлифовальных станков, конструирования приспособлений для работы на них и оценки точности обработки необходимо знать силы резания. Силу резания Р, возникающую при шлифовании в зоне контакта круга и заготовки, для удобства расчетов разлагают по координатным осям на три составляющие (рис. 2): тангенциальную РZ, радиальную РY и осевую РX. Составляющую PY используют в расчетах точности обработки, РX — необходима для проектирования механизмов подач шлифовальных станков, РZ используют для определения мощности электродвигателя шлифовального круга.
Силы находят по справочным данным в, зависимости от конкретных условий шлифования или по эмпирическим формулам. Для составляющей силы резания РZ (Н) используют формулы вида
Коэффициент
СPz и показатели степени a, b и с также обусловлены условиями шлифования;
Vзаг = Sкр.
Радиальная составляющая силы резания
,
где k — коэффициент (k > 1).
Мощность электродвигателя, приводящего во вращение шлифовальный круг, кВт,
Мощность электродвигателя, приводящего во вращение заготовку, кВт,
где η1 и η2 - соответственно КПД кинематических цепей передачи вращения кругу и заготовке.
3. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ.
Формы деталей современных машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых цилиндрических и круговых конических поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 3.
Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания Vk (м/с) является вращение круга. При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки является продольной подачей Sпр (м/мин) (рис. 3, а). Для обработки поверхности на всю ширину b заготовка или круг должны перемещаться с поперечной подачей Sп (мм/дв. ход). Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически происходит и подача Sв на глубину резания. Это перемещение осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.
При круглом шлифовании (рис. 3, б) продольная подача происходит за счет возвратно-поступательного перемещения заготовки. Подача Sпр (мм/об. заг) соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот. Вращение заготовки является круговой подачей Sкр (м/мин).
Подача Sп (мм/дв. ход или мм/ход) на глубину резания для приведенной схемы обработки происходит при крайних положениях заготовки. Движения, осуществляемые при внутреннем шлифовании, показаны на рис. 3, в.
В автоматизированных шлифовальных станках цикл работы станка включает периодический
Рис. 3 Основные схемы шлифования
вывод круга из зоны шлифования, его автоматическую правку и перемещение круга к изделию на величину снятого при правке слоя абразива. Предусматривают также автоматическую установку заготовок в зажимные устройства и удаление готовых деталей.
4. АБРАЗИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ.
Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, роду и сорту абразивного материала, зернистости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего вещества, твердости, структуре или строению круга.
Зерна абразивных инструментов представляют собой искусственные или природные минералы и кристаллы. Абразивные материалы отличаются высокой твердостью, которая определяется по минералогической шкале. Зерна абразивов разделяют по крупности на группы и номера. Основная характеристика номера зернистости — количество и крупность его основной фракции. При изготовлении инструмента зерна скрепляются друг с другом с помощью цементирующего вещества — связки. Наиболее широко применяют инструменты, изготовленные на керамической, бакелитовой или вулканитовой связке.
Керамическую связку приготовляют из глины, полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешения в определенных пропорциях. Бакелитовая связка состоит в основном из искусственной смолы — бакелита. Вулканитовая связка представляет собой искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный, твердый эбонит. Под твердостью абразивного инструмента понимается способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента под действием внешних сил.
Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов успешно применяют алмазные круги. Алмазный круг состоит из корпуса и алмазоносного слоя. Корпус изготовляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5 - 3 мм.
На шлифовальные круги наносят условные обозначения, называемые маркировкой. Маркировка необходима для правильного выбора инструмента при проведении конкретной работы. Условные обозначения располагают в определенной последовательности: абразивный материал и его марка, номер зернистости, степень твердости, номер структуры, вид связки.
5. ИЗНОС И ПРАВКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ.
В процессе шлифования режущие свойства кругов изменяются: абразивные зерна изнашиваются, затупляются, частично раскалываются, поры между зернами заполняются шлифовальными отходами. Возрастает сила резания. Поверхность круга вследствие неравномерного износа теряет свою первоначальную форму, и точность обработки снижается.
Правильному выбору связки придается весьма большое значение. Если связка слабо удерживает зерна, то они будут удаляться с круга раньше, чем затупятся: Произойдет «осыпание» круга. При чрезмерно прочном удержании зерна сильно затупляются, а на рабочей поверхности круга появляется характерный блеск. Произойдет «засаливание» круга. В том и другом случаях качество шлифуемой поверхности снижается.
Для восстановления режущих свойств абразивные инструменты подвергают правке. Чаще всего правку производят алмазом при обильном охлаждении. Алмаз, укрепленный в специальной державке, перемещается вручную или автоматически с подачей Sпр относительно вращающегося круга. Толщина удаляемого слоя шлифовального круга обычно не превышает 0,01 - 0,03 мм. Время непрерывной работы инструмента между двумя правками характеризует период его стойкости. В зависимости от требований к качеству обработки и режимов резания стойкость инструмента ориентировочно составляет 5 - 40 мин.
6. ИСПЫТАНИЯ И БАЛАНСИРОВКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ.
Перед установкой на шпиндель станка круги подвергают контролю. На кругах диаметром более 150 мм должна быть обозначена максимально допустимая окружная скорость. Каждый круг предварительно испытывают на специальных станках при вращении со скоростью, в 1,5 раза превышающей указанную в маркировке.
Если в процессе шлифования по ряду причин масса круга распределена неравномерно относительно оси вращения, возникает вибрация частей станка, на обработанной поверхности появляется характерная волнистость Шлифование на станке становится опасным, так как круг начинает работать с ударами и может разорваться.
Круги должны быть отбалансированы. Процесс балансировки предусматривает устранение неуравновешенности массы круга относительно оси шпинделя станка.
Круг вместе с закрепляющими его фланцами монтируют на балансировочной оправке и устанавливают на опорах так, чтобы он мог свободно поворачиваться относительно оси вращения. При статической неуравновешенности круг, поворачиваясь, устанавливается тяжелой частью вниз. В процессе балансировки неуравновешенность устраняется перемещением специальных грузиков, расположенных на фланцах либо в специальных устройствах.
Наилучшие результаты дает балансировка в динамическом режиме при вращении шпинделя станка с установленным кругом.
7. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ.
Конструкции круглошлифовальных станков и их компоновка подчиняются основным схемам шлифования. Круглошлифовальный станок состоит из следующих основных узлов (рис. 4): станины 1, стола 2, передней бабки 3 с коробкой скоростей, шлифовальной бабки 4, задней бабки 5, привода стола 6. Эти станки разделяют на простые, универсальные и врезные. На универсальных станках каждую из бабок можно повернуть на определённый угол вокруг вертикальной оси и закрепить для последующей работы. Простые станки снабжены неповоротными бабками. У врезных станков отсутствует продольная подача стола, а процесс шлифования ведется по всей длине заготовки широким абразивным кругом с поперечной подачей.
Возвратно-поступательное перемещение стола
для продольной подачи производится с помощью
гидроцилиндра и поршня. Круговую подачу Sкр заготовки обеспечивает специальный электродвигатель. Шлифовальный круг
вращается с помощью клиноременной передачи. Когда круг износится
и диаметр его уменьшится, используют другую пару шкивов и скорость резания увеличится.
Наибольшее распространение получили методы шлифования на центрах. Для повышения точности обработки центры устанавливают неподвижно. Круговая подача Рис. 4 Круглошлифовальный станок заготовки обеспечивается за счет поводкового устройства. Возможно консольное закрепление заготовок в кулачковых патронах.
Круглое шлифование цилиндрических поверхностей может быть выполнено по одной из четырех схем (рис. 5).
При шлифовании с продольной подачей (рис. 5, а) заготовка вращается равномерно (Sкр) и совершает возвратно-поступательные движения (Sпр). В конце каждого хода заготовки шлифовальный круг автоматически перемещается на Sп и при следующем ходе срезается новый слой металла определенной глубины, пока не будет достигнут необходимый размер детали.
Скорость Vк вращательного движения круга обеспечивает скорость резания.
Производительный способ обработки — врезное шлифование (рис.5, б) применяют при обработке жестких заготовок в тех случаях, когда ширина шлифуемого участка может быть перекрыта Рис. 5 Схемы обработки заготовок на круглошлифовальных станках шириной шлифовального круга. Круг перемещается с постоянной подачей Sп (м/об. заг) до достижения необходимого размера детали. Этот же метод используют при шлифовании фасонных поверхностей и кольцевых канавок. Шлифовальный круг заправляют в соответствии с формой поверхности или канавки.
Глубинным шлифованием (рис. 5, в) за один проход снимают слой материала на всю необходимую глубину. На шлифовальном круге формируют конический участок длиной 8 - 12 мм. В ходе шлифования конический участок удаляет основную часть срезаемого слоя, а цилиндрический участок зачищает обработанную поверхность. Поперечная подача отсутствует.
Шлифование уступами (рис. 5, г) — это сочетание методов, представленных на рис. 5, а, б. Процесс шлифования состоит из двух этапов. На первом этапе шлифуют врезанием с подачей Sп, передвигая периодически стол на 0,8—0,9 ширины круга (показано штриховой линией). На втором этапе делают несколько ходов с продольной подачей Sпр для зачистки поверхности при выключенной подаче Sп.
Во многих случаях на деталях необходимо обеспечить правильное взаимное расположение цилиндрических и плоских (торцовых) поверхностей. Для выполнения этого условия шлифовальный круг заправляют по схеме на рис. 5, д и поворачивают на определенный угол. Шлифуют коническими участками круга. Цилиндрическую поверхность шлифуют аналогично схеме на рис. 5, а, с периодической подачей Sп на глубину резания. Обработка торцовой поверхности детали заканчивается чаще всего с подачей вручную при плавном подводе заготовки к кругу.
Наружные конические поверхности шлифуют по двум основным схемам. При обработке заготовок на центрах (рис. 6, а) верхнюю часть стола поворачивают вместе Рис. 6 Схемы шлифования конических поверхностей с центрами на угол α так, что положение образующей конической поверхности совпадает с направлением продольной подачи Sпр. Далее шлифуют по аналогии с обработкой цилиндрических поверхностей.
При консольном закреплении заготовок (рис. 6, б) на угол α (половина угла конуса) поворачивается передняя бабка.
8. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ВНУТРИШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ.
Внутреннее шлифование применяют для получения высокой точности отверстий на заготовках, как правило, прошедших термическую обработку. Возможно шлифование сквозных, несквозных (глухих), конических и фасонных отверстий. Диаметр шлифовального круга составляет 0,7—0,9 диаметра шлифуемого отверстия. Кругу сообщают высокую частоту вращения: она тем выше, чем меньше диаметр круга.
На рис. 7, а приведена схема шлифования с закреплением заготовки в кулачковом патроне. На внутришлифовальных станках также обрабатывают и внутренние торцовые поверхности. Внутренние фасонные поверхности шлифуют специально заправленным кругом методом врезания.
Внутренние конические поверхности шлифуют с поворотом передней бабки так, чтобы образующая конуса расположилась вдоль направления продольной подачи.
Заготовки больших размеров и массы шлифовать описанными выше методами нерационально. В этих случаях применяют планетарное шлифование (рис. 7, б). Заготовку закрепляют на столе станка неподвижно. Шлифовальный круг вращается вокруг своей оси, а также вокруг оси отверстия (Sпл), что аналогично круговой подаче (положение круга, совершившего в планетарном движение пол-оборота, показано штриховой линией). Планетарным шлифованием можно обрабатывать внутренние фасонные и торцовые поверх ности, а также отверстия, положения которых определенным образом связаны друг с другом (например, на деталях типа корпусов).
Рис. 7 Схемы обработки на внутришлифовальных станках
9. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА БЕСЦЕНТРОВО-ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ.
Процесс шлифования на этих станках характеризуется высокой производительностью. Заготовки обрабатывают в незакрепленном состоянии, и для них не требуется центровых отверстий.
На станине 1 бесцентрово-шлифовального станка (рис. 8) установлены два круга: шлифующий на бабке 2 и ведущий на бабке 4. Каждый из кругов подвергается периодической правке с помощью механизмов 3 и 5. Заготовка вращается на ноже 6 и одновременно контактирует с обоими кругами. Чтобы заготовка перемещалась по ножу с продольной подачей, бабку ведущего круга поворачивают на небольшой угол. Если шлифуют заготовки с уступами, то бабку ведущего круга не поворачивают, а вся она перемещается по направляющим станины с подачей до определенного положения.
Заготовку 3 (рис. 9, а) устанавливают на нож 2 между двумя кругами — рабочим 1 и ведущим 4. Эти круги вращаются в одном направлении, но с разными скоростями. Трение между ведущим кругом и заготовкой больше, чем между ней и рабочим кругом. Вследствие этого заготовка увлекается во вращение со скоростью, близкой к окружной скорости ведущего круга.
Перед шлифованием ведущий круг устанавливают наклонно под углом θ (1—7°) к оси вращения заготовки. Вектор скорости этого круга разлагается на составляющие и возникает Рис. 8 Бесцентрово-шлифовальный станок продольная подача Sпр. Поэтому заготовка перемещается по ножу вдоль своей оси и может быть прошлифована на всю длину. Чем больше угол θ, тем больше подача. Такие станки легко автоматизировать, установив наклонный лоток, по которому заготовки будут сползать на нож, проходить процесс шлифования и падать в тару.
Заготовки ступенчатой формы или с фасонными поверхностями шлифуют методом врезания (рис. 9, б). Перед шлифованием ведущий круг отводят в сторону, заготовку кладут на нож и затем поджимают ее ведущим кругом. Обрабатывают с поперечной подачей Sп до получения необходимого размера детали. После шлифования обработанная деталь удаляется из зоны резания выталкивателем.
Для шлифования поверхностей методом врезания абразивный инструмент заправляют в соответствии с профилем детали.
Рис. 9 Схемы обработки заготовок на бесцентрово-шлифовальных станках
10. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ПЛОСКОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ.
Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом (рис. 10) состоит из станины 4, стола 3, стойки 2, шлифовальной бабки 1 и привода стола 5.
Движения подачи осуществляют вручную или автоматическим приводом станка. Продольное перемещение стола Sпр обеспечивается чаще всего с помощью гидравлического устройства — поршня, цилиндров и органов управления.
У другого типа станков вместо возвратно-поступательного стол совершает вращательное движение. В этом случае его выполняют круглым с вертикальной осью вращения. Компоновка такого станка предусматривает также вертикальное расположение оси шлифовального круга. Плоскости обрабатывают его торцовой поверхностью.
На практике наиболее распространены четыре схемы плоского шлифования (рис. 11). Шлифуют периферией и торцовой поверхностью круга. Заготовки 2 закрепляют на прямоугольных или круглых столах 1 с помощью магнит- Рис. 10 Плоскошлифовальный станок ных плит, а также в зажимных приспособлениях. Возможно закрепление одной или одновременно многих заготовок. Заготовки размещают на столах, затем включают ток и они притягиваются к магнитной плите.
Рис. 11. Схема обработки заготовок на плоскошлифовальных станках
Прямоугольные столы совершают возвратно-поступательные движения, обеспечивая продольную подачу. Подача на глубину резания дается в крайних положениях столов. Поперечная подача необходима в тех случаях, когда ширина круга меньше ширины заготовки (рис. 6.11, а).
Круглые столы (рис. 6.11, в) совершают вращательные движения, обеспечивая круговую подачу. Остальные движения совершаются по аналогии с движениями при шлифовании на прямоугольных столах.
Более производительно шлифование торцом круга, так как одновременно в работе участвует большое число абразивных зерен (рис. 11, б, г). Но шлифование периферией круга с использованием прямоугольных столов позволяет выполнить большее число разнообразных видов работ. Способом шлифования периферией круга обрабатывают, например, дно паза, производят профильное шлифование, предварительно заправив по соответствующей форме шлифовальный круг, и выполняют другие работы.
11. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ И ЗАТОЧНЫХ СТАНКАХ
Специализированные шлифовальные станки предназначены для выполнения ограниченного числа работ.
На резьбошлифовальных станках шлифовальный круг заправляют по форме одной или нескольких впадин резьбы. Заготовка, установленная в центрах резьбошлифовального станка, за один свой оборот перемещается в осевом направлении на шаг резьбы. Прошлифованная резьба получает высокую точность и малую шероховатость поверхности.
Некруговые цилиндрические поверхности (кулачки) (рис. 12) шлифуют на специализированных станках-полуавтоматах (например, в автотракторостроении). Такие поверхности, расположенные на валах, шлифуют по копиру так, что расстояние А между центрами вала и шлифовального круга постоянно изменяется. Обработка производится методом врезания.
Профиль некоторых деталей, как, например, турбинных лопаток, оказывается весьма сложным. Их ыв Рис. 12 Схема шлифования кулачков шлифуют на лентошлифовальных станках инструментом в виде бесконечной абразивной ленты, которая огибает сложную форму обрабатываемой поверхности. Абразивный слой наносят на бумажную или тканевую основу ленты.
Широко используют заточные станки для обработки разнообразного режущего инструмента. Для заточки некоторых видов инструментов применяют специализированные заточные станки. На таких станках можно, например, выполнять заточку зубьев плоских, круглых и шлицевых протяжек.
12. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
Для шлифования ступенчатых валов (рис. 13, а) предусматривают центровые отверстия 1, а для шлифования пустотелых валов — установочные фаски 6. Между шейками вала и торцами из-за непрерывного осыпания зерен круга получается переходная поверхность 5. В тех случаях, когда этого нельзя допустить по условиям работы детали, предусматривают технологические канавки 2 для выхода шлифовального круга. Если необходимо оставить переходную поверхность, то указывают на чертеже детали ее максимально возможный радиус. Следует избегать конструирования валов с большой разностью диаметров отдельных участков. Точно обработанные, например, цилиндрические поверхности 3 необходимо разделять введением проточек 4, поверхности которых не требуется шлифовать.
На деталях, обрабатываемых в патроне (рис. 13, б), следует предусматривать такие поверхно- Рис. 10 Рациональные формы деталей, обрабатываемых на станках шлифовальной группы
сти 7, которые обеспечивают правильную установку и надежное закрепление при обработке. Наиболее надежно закрепление по поверхностям в виде круговых цилиндров. Поверхности точно обрабатываемых отверстий также следует разделять введением выточек. Предпочтительнее жесткие детали. Закрепление в патронах тонкостенных (нежестких) деталей может вызвать большие деформации и снизить точность. Шлифование отверстий малых диаметров связано с трудностями и должно назначаться в исключительных случаях.
Плоские поверхности деталей должны быть расположены перпендикулярно или параллельно (рис. 13, в поверхность 9) основанию 8, на котором закрепляют заготовку. Шлифуемые поверхности желательно располагать в одной плоскости.
Содержание 1. Характеристика метода шлифования. 3 2. Режим резанья. Силы резанья. 3 3. Основные схемы шлифования. 4 4. Абразивные инструменты. 4 5. Изно
Установки для водоподготовки в общественных зданиях
Механическая, кулинарная обработка рыбы
Медно-жестянские работы
Маркировка деталей и сборочных единиц
Полинозное волокно
Холодильники
Зубчатые передачи
Упаковка парфюмерных товаров
Изготовление табурета
Первичная обработка хлопка - сырца
Copyright (c) 2024 Stud-Baza.ru Рефераты, контрольные, курсовые, дипломные работы.