Шлифование (абразивная резка)

Шлифование — это тип процесса абразивной обработки используется шлифовальный круг , при котором в качестве режущего инструмента .

Для шлифования используются самые разнообразные станки, лучше всего классифицировать их как переносные или стационарные:

Портативные электроинструменты, такие как угловые шлифовальные машины , шлифовальные машины и отрезные пилы.
Стационарные электроинструменты , такие как настольные шлифовальные станки и отрезные пилы.
Стационарные с гидро- или ручным приводом . точильные камни

Фрезерная практика представляет собой большую и разнообразную область производства и изготовления инструментов . Он может производить очень тонкую отделку и очень точные размеры; тем не менее, в условиях массового производства он также может довольно быстро обрабатывать большие объемы металла. Обычно он лучше подходит для обработки очень твердых материалов, чем «обычная» обработка (то есть для резки более крупной стружки с помощью режущих инструментов, таких как насадки или фрезы ), и до недавних десятилетий это был единственный практический способ обработки таких материалов. такие материалы, как закаленная сталь. По сравнению с «обычной» обработкой, она обычно лучше подходит для очень мелких резов, например, для уменьшения диаметра вала на полтысячной дюйма или 12,7 мкм .

Шлифование — это разновидность резки, поскольку шлифование — это настоящий процесс резки металла. Каждое зерно абразива действует как микроскопическая одноточечная режущая кромка (хотя и с большим отрицательным передним углом ) и срезает крошечную стружку, аналогичную тому, что обычно называют «срезанной» стружкой (токарная обработка, фрезерование, сверление, нарезание резьбы, и т. д.) ^{[ нужна ссылка ]}. Однако среди людей, которые работают в области механической обработки, термин резка часто понимается как относящийся к макроскопическим операциям резания, а шлифование часто мысленно классифицируется как «отдельный» процесс. Вот почему в цеховой практике эти термины обычно используются отдельно.

Притирка и шлифовка являются подвидами шлифования.

Процессы

Выбор операции шлифования определяется размером, формой, особенностями и желаемой производительностью.

Глубинное шлифование

Глубинное шлифование (CFG) — это процесс шлифования, который был изобретен в Германии в конце 1950-х годов Эдмундом и Герхардом Лангами. Обычное шлифование используется в основном для чистовой обработки поверхностей, но CFG используется для высокой скорости удаления материала, конкурируя с фрезерованием и токарной обработкой в качестве выбора производственного процесса. CFG имеет глубину шлифования до 6 мм (0,236 дюйма) и низкую скорость заготовки. Поверхности с более мягкой смоляной связкой используются для поддержания низкой температуры заготовки и улучшения качества поверхности до 1,6 мкм Rmax.

CFG может потребоваться 117 секунд , чтобы удалить 1 дюйм. ³ (16 см ³) материала. Для прецизионного шлифования потребуется более 200 с. Недостатком CFG является то, что круг постоянно изнашивается, требует высокой мощности шпинделя (51 л.с. или 38 кВт) и ограничен по длине детали, которую он может обрабатывать. ^[1]

Для решения проблемы остроты кругов в 1970-х годах было разработано непрерывное глубинное шлифование (CDCF). Круг постоянно правится во время обработки в процессе CDCF и поддерживает заданную остроту. Удаление 1 дюйма занимает всего 17 с. ³ (16 см ³) материала, огромный выигрыш в производительности. Требуется мощность шпинделя 38 л.с. (28 кВт) со скоростью вращения шпинделя от низкой до обычной. Ограничение на длину детали было стерто.

высокоэффективное глубокое измельчение Еще одним видом измельчения является (ВЭДГ). В этом процессе используются суперабразивные круги с покрытием. Эти колеса никогда не нуждаются в доработке и служат дольше, чем другие колеса. Это снижает инвестиционные затраты на капитальное оборудование. HEDG может использоваться для деталей большой длины и удаляет материал со скоростью 1 дюйм. ³ (16 см ³) за 83 с. HEDG требует высокой мощности шпинделя и высоких скоростей шпинделя. ^[1]

При шлифовании пилингом , запатентованном под названием Quickpoint в 1985 году компанией Erwin Junker Maschinenfabrik, GmbH из Нордраха, Германия, используется тонкий суперабразивный шлифовальный диск, ориентированный почти параллельно цилиндрической заготовке, и он работает как токарный инструмент. ^[1]

Сверхскоростное шлифование (UHSG) может работать со скоростью более 40 000 футов в минуту (200 м/с), при этом для удаления 1 дюйма требуется 41 с. ³ (16 см ³) материала, но все еще находится на стадии исследований и разработок (НИОКР). Это также требует высокой мощности шпинделя и высоких скоростей шпинделя. ^[1]

Круглое шлифование

Круглое шлифование (также называемое центровым шлифованием) применяется для шлифования цилиндрических поверхностей и уступов заготовки. Заготовка устанавливается в центрах и вращается с помощью устройства, известного как токарный станок или центральный привод. Абразивный круг и заготовка вращаются отдельными двигателями и с разной скоростью. Стол можно отрегулировать для получения конусов. Головка колеса может поворачиваться. Пять типов круглого шлифования: шлифование наружного диаметра (OD), шлифование внутреннего диаметра (ID), врезное шлифование, глубинное шлифование и бесцентровое шлифование. ^[2]

Цилиндрическая шлифовальная машина имеет шлифовальный (абразивный) круг, два центра, удерживающих заготовку, и патрон, шлифовальную собачку или другой механизм для приведения в движение работы. Большинство круглошлифовальных станков оснащены поворотным механизмом, позволяющим формовать конические детали. Круг и заготовка движутся параллельно друг другу как в радиальном, так и в продольном направлениях. Абразивный круг может иметь множество форм. Стандартные круги в форме диска можно использовать для создания конической или прямой геометрии заготовки, тогда как круги формованной формы используются для создания более сложных форм и производят меньшую вибрацию, чем использование обычного круга в форме диска. ^[3]

Допуски на круглое шлифование выдерживаются в пределах ±0,0005 дюйма (13 мкм) по диаметру и ±0,0001 дюйма (2,5 мкм) по круглости. Прецизионная работа может достигать допусков до ±0,00005 дюйма (1,3 мкм) по диаметру и ±0,00001 дюйма (0,25 мкм) по круглости. Шероховатость поверхности может варьироваться от 2 микродюймов (51 нм) до 125 микродюймов (3,2 мкм), при этом типичная толщина варьируется от 8 до 32 микродюймов (от 0,20 до 0,81 мкм).

Поверхностное шлифование

При шлифовании поверхности используется вращающийся абразивный круг для удаления материала и создания плоской поверхности. Допуски, которые обычно достигаются при плоском 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 устройства, известного как патрон , электромагнитного или вакуумного, и возвратно-поступательного стола.

Шлифование обычно применяют для чугуна и различных марок стали . Эти материалы поддаются шлифованию, поскольку они удерживаются магнитным патроном, обычно используемым на шлифовальных станках, и не прилипают к отрезному кругу, что засоряет его и препятствует резке. Реже шлифуются материалы: алюминий , нержавеющая сталь , латунь и пластмассы . Все они имеют тенденцию засорять отрезной круг больше, чем сталь и чугун, но их можно отшлифовать с помощью специальных методов.

Другие

Бесцентровое шлифование : заготовка поддерживается лезвием, а не центрами или патронами. Используются два колеса; больший круг используется для шлифования поверхности заготовки, а меньший круг - для регулирования осевого перемещения заготовки. Типы бесцентрового шлифования включают сквозное шлифование, врезное/внутреннее шлифование и внутреннее бесцентровое шлифование.

Электрохимическое шлифование : положительно заряженная заготовка в проводящей жидкости подвергается эрозии отрицательно заряженным шлифовальным кругом. Кусочки заготовки растворяются в проводящей жидкости.

в процессе обработки ( ELID ) Электролитическое шлифование : в этой сверхточной технологии шлифования шлифовальный круг обрабатывается электрохимически и в процессе обработки для поддержания точности шлифования. Ячейка ELID состоит из шлифовального круга на металлической связке, катодного электрода, импульсного источника постоянного тока и электролита. Колесо подключено к положительному полюсу источника питания постоянного тока через угольную щетку, а электрод подключен к отрицательному полюсу источника питания. Обычно щелочные жидкости используются как в качестве электролитов, так и в качестве охлаждающей жидкости для измельчения. Форсунка используется для впрыскивания электролита в зазор между кругом и электродом. Зазор обычно поддерживают равным примерно от 0,1 мм до 0,3 мм. Во время операции шлифования одна сторона круга участвует в операции шлифования, тогда как другая сторона круга обрабатывается в результате электрохимической реакции. Растворение металлического связующего материала вызвано правкой, что, в свою очередь, приводит к непрерывному выдвижению новых острых зерен. ^[5]

Формовое шлифование — это специализированный вид круглого шлифования, при котором шлифовальный круг имеет точную форму конечного продукта. Шлифовальный круг не перемещается по заготовке. ^[6]

Внутреннее шлифование применяется для шлифования внутреннего диаметра заготовки. Конические отверстия можно шлифовать с помощью внутренних шлифовальных машин, которые могут поворачиваться в горизонтальном направлении.

Предварительное шлифование : когда новый инструмент изготовлен и подвергнут термообработке, его предварительно шлифовают перед началом сварки или наплавки. Обычно это предполагает шлифование наружного диаметра (НД) немного выше наружного диаметра чистовой шлифовки, чтобы обеспечить правильный размер чистовой обработки.

Шлифовальный круг

Шлифовальный круг – это расходный круг, используемый для различных операций шлифования и абразивной обработки. Обычно он состоит из матрицы грубых абразивных частиц, спрессованных и связанных вместе, чтобы сформировать твердую круглую форму; доступны различные профили и сечения в зависимости от предполагаемого использования колеса. Шлифовальные круги также могут быть изготовлены из цельного стального или алюминиевого диска с частицами, прикрепленными к поверхности.

Смазка

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 наносить жидкость непосредственно на зону резки, чтобы предотвратить выдувание жидкости из детали из-за быстрого вращения круга.

Рабочий материал	Смазочно-охлаждающая жидкость	Приложение
Алюминий	Легкое масло или воск	Наводнение
Латунь	Масло для легких условий эксплуатации	Наводнение
Чугун	Эмульгируемое масло для тяжелых условий эксплуатации, химическое масло для легких условий эксплуатации, синтетическое масло	Наводнение
Мягкая сталь	Водорастворимое масло для тяжелых условий эксплуатации	Наводнение
Нержавеющая сталь	Эмульгируемое масло для тяжелых условий эксплуатации, химическое масло для тяжелых условий эксплуатации, синтетическое масло	Наводнение
Пластмассы	Водорастворимое масло, эмульгируемое масло для тяжелых условий эксплуатации, сухое химическое масло для легких условий эксплуатации, синтетическое масло	Наводнение

Заготовка

Методы крепления

Заготовка вручную зажимается на собачке токарного станка, приводимой в действие планшайбой, которая удерживает деталь между двумя центрами и вращает ее. Деталь и шлифовальный круг вращаются в противоположных направлениях, и небольшие кусочки детали удаляются по мере прохождения вдоль шлифовального круга. В некоторых случаях могут использоваться специальные приводные центры для шлифовки кромок. Метод фиксации влияет на время производства, поскольку меняет время наладки.

Материалы заготовки

Типичные материалы заготовок включают алюминий, латунь, пластик, чугун, мягкую сталь и нержавеющую сталь. Алюминий, латунь и пластмассы могут иметь характеристики обрабатываемости для круглого шлифования от плохих до удовлетворительных. Чугун и мягкая сталь имеют очень хорошие характеристики для круглого шлифования. Нержавеющую сталь очень трудно шлифовать из-за ее прочности и способности к закалке, но ее можно обрабатывать шлифовальными кругами подходящего типа.

Геометрия заготовки

Окончательная форма заготовки является зеркальным отражением шлифовального круга: цилиндрические круги создают цилиндрические детали, а формованные круги создают формованные детали. Типичные размеры заготовок варьируются 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 имеют длину от 0,25 до 60 дюймов (от 6 мм до 1,5 м). диаметром и длиной от 0,30 до 100 дюймов (от 8 мм до 2,5 м). Получающиеся формы могут представлять собой прямые цилиндры, конические формы с прямыми краями или даже коленчатые валы для двигателей с относительно низким крутящим моментом.

Воздействие на материалы заготовки

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

Механические свойства изменяются из-за напряжений, оказываемых на деталь во время чистовой обработки. Высокие температуры шлифования могут привести к образованию тонкого мартенситного слоя на детали, что приведет к снижению прочности материала из-за микротрещин.

Изменения физических свойств включают возможную потерю магнитных свойств ферромагнитных материалов.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Салмон, Стюарт (февраль 2010 г.). «Что такое абразивная обработка?» . Производственная инженерия . Общество инженеров-технологов. Абразивная обработка не является прецизионным шлифованием. Целью не является ни сверхточность, ни блестящая поверхность. Абразивная обработка в первую очередь обеспечивает высокий съем материала.
^ Стивенсон, Дэвид А.; Агапиу, Джон С. (1997). Теория и практика резки металла (2-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. стр. 52–60. ISBN 978-0-8247-5888-2 .
^ Надольный, Кшиштоф (9 апреля 2012 г.). «Метод оценки режущей способности шлифовальных кругов при врезном шлифовании» . Центральноевропейский инженерный журнал . 2 (3): 399–409. Бибкод : 2012CEJE....2..399N . дои : 10.2478/s13531-012-0005-5 . S2CID 136037527 .
^ Мэтью, Сэм (17 декабря 2016 г.). «Основы абразивной резки» . tungstengrinder.net . Проверено 17 декабря 2016 г.
^ [1] , Т. Салех, М. Сазедур Рахман, Х. С. Лим, М. Рахман, Разработка и оценка производительности сверхточного шлифовального станка ELID, Журнал технологий обработки материалов, тома 192–193, страницы 287–291.
^ Адитхан и Гупта 2002 , с. 129.

Библиография

Адитан, М.; Гупта, AB (2002), Производственные технологии , New Age International Publishers, ISBN 978-81-224-0817-1 .

[Salmon-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Салмон, Стюарт (февраль 2010 г.). «Что такое абразивная обработка?» . Производственная инженерия . Общество инженеров-технологов. Абразивная обработка не является прецизионным шлифованием. Целью не является ни сверхточность, ни блестящая поверхность. Абразивная обработка в первую очередь обеспечивает высокий съем материала.

[stephenson-2] Стивенсон, Дэвид А.; Агапиу, Джон С. (1997). Теория и практика резки металла (2-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. стр. 52–60. ISBN 978-0-8247-5888-2 .

[3] Надольный, Кшиштоф (9 апреля 2012 г.). «Метод оценки режущей способности шлифовальных кругов при врезном шлифовании» . Центральноевропейский инженерный журнал . 2 (3): 399–409. Бибкод : 2012CEJE....2..399N . дои : 10.2478/s13531-012-0005-5 . S2CID 136037527 .

[4] Мэтью, Сэм (17 декабря 2016 г.). «Основы абразивной резки» . tungstengrinder.net . Проверено 17 декабря 2016 г.

[ELID_Grinding-5] [1] , Т. Салех, М. Сазедур Рахман, Х. С. Лим, М. Рахман, Разработка и оценка производительности сверхточного шлифовального станка ELID, Журнал технологий обработки материалов, тома 192–193, страницы 287–291.

[6] Адитхан и Гупта 2002 , с. 129.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]