Шлифование поверхности металла: виды, процесс, оборудование

Виды бесцентрового шлифования

Различают две основных методики — с продольной и с поперечной подачей. Ниже мы кратко рассмотрим обе методики.

Бесцентровая обработка с продольной подачей

Эта технология обработки подходит для деталей с постоянным диаметром по всей поверхности (трубы, заготовки для болтов, однородные стержни и так далее). Во время работы станка деталь помимо стабилизирующего вращения может перемещаться в продольном направлении, что помогает мастеру лучше контролировать шлифовку. Вращающиеся цилиндры располагаются не параллельно друг другу, а под небольшим углом.

Поэтому при вращении абразивных кругов деталь может осуществлять продольное продвижение материала, а чем больше будет угол наклона, тем выше будет скорость движения (оператор может менять угол наклона вручную). Выбирать угол наклона нужно в зависимости от нескольких параметров — общая длина детали, ее диаметр, качество обработки и так далее. Рекомендательные нормативы:

Небольшие заготовки средней толщины — от 1 до 2,5 градусов.
Длинные детали средней и большой толщины — от 1,5 до 3,5 градусов.
Очень маленькие заготовки любого диаметра — от 3 до 4,5 градусов.

Обратите внимание, что эти нормативы относятся только к черновой шлифовке — при обработке начисто угол наклона необходимо снизить на 20-30%, чтобы получить гладкую однородную поверхность. Продольное шлифование следует проводить в несколько заходов

Во время черновых заходов с поверхности снимается порядка 0,1-0,2 миллиметров металла, а при чистовой обработке — 0,02-0,05 миллиметров (при соблюдении нормативов, указанных выше).

Шлифование с поперечной подачей (врезное)

Данная технология используется для обработки деталей, у которых на поверхности имеются различные выступающие части, выемки или борозды (объекты сложной формы, зубчатые вещи, изделия фасонной композиции и так далее), которые нужно сохранить. Подача изделия на шлифовальный вал осуществляется ведущим элементом перпендикулярно оси вращения — это позволяет обтачивать изделие не целиком, а отдельными его частями. Общая инструкция по применению бесцентрового шлифовального станка с применением врезной технологии выглядит так:

До запуска устройства ведущий вал отводят от шлифовального, а потом на поддерживающую конструкцию помещается деталь, подлежащая обработке.
Чтобы заготовка не перемещалась в продольном направлении, ее прижимают к поддерживающей конструкции с помощью специального упора. Сам упор одновременно выполняет функцию выталкивающего устройства.
К поверхности подводят направляющий вал, работающий на небольшой скорости, который передает вращение детали. После этого заготовка с помощью направляющего вала подносится к шлифовальному кругу.
Во время работы у оператора есть возможность контролировать глубину обработки с помощью направляющего круга.

При необходимости абразивный круг можно немного поворачивать, чтобы ось вращения располагалась не строго перпендикулярно, а под небольшим углом. Такая процедура может понадобиться в случае, когда нужно крепко прижать заготовку к упору.

Электроэрозионная обработка

Этот технологический процесс базируется на изменении форм, размеров и шероховатости обрабатываемой поверхности и физико-химических свойств материала за счет воздействия на вещество электрических разрядов. Электроэрозионная обработка металлов – это технологически сложный процесс, требующий от оператора хорошего понимания своего дела.

Электроэрозионная обработка алюминия

Оператор должен контролировать силу импульсов и их частоту. Низкая продолжительность импульса приводит к эрозии анода, а высокая длительность к деформации катода. Роль оператора сводится к правильному использованию положительных и отрицательных импульсов.

Виды ЭЭО (электроэрозионной обработки). В современной промышленности применяются разные технологии для резки и обработки металлов, мы рассмотрим только самые эффективные из них:

Анодно-механическая обработка – процесс изменения физико-химических свойств металла в жидкой
среде. Метод базируется на химическом и механическом воздействии на металл. Стоит отметить, что крупные наросты, образовывающиеся в процессе химической реакции, срезает гильотина;
Электроэрозионное вырезание. Металл обматывается по заданной территории проволокой, через которую пропускается ток. В результате такой резки образуется контур. Обработанную деталь обрезает гильотина либо ее направляют на другие этапы обработки – шлифование или фрезерование.

К особенностям ЭЭО можно отнести произвольные формы электродов-инструментов. Этот метод позволяет обрабатывать сложные конструкции, с которыми не справляется гильотина и другие механические способы отделки металла. Второй особенностью ЭЭО является то, что электрическим способом могут обрабатываться любые токопроводящие материалы.

Главным недостатком является низкая производительность (в среднем 10 мм/мин) и большое энергопотребление этой технологии. Поэтому в промышленных целях чаще используется обработка металлов давлением. Этот способ отличается высокой производительностью и низким энергопотреблением.

https://youtube.com/watch?v=1jZl0RK4qmw

Полировка алюминия

Принципы работы плоскошлифовального станка по алюминию

Особенности работы данного вида оборудования строится на простейшем принципе.

Обработка заготовки, детали происходит с помощью абразивного круга, вращающегося с огромной скоростью. Что, естественно, не может не сказаться на качестве обрабатываемой поверхности.

Конструкция плоскошлифовального станка очень прочная и отличается долговечностью в использовании.

Современные станки, имеющие программное обеспечение, как правило, полностью роботизированные, способны обрабатывать конфигурации различных поверхностей.

Так же необходимо отметить, что чистота обработки с прошлых времен выросла настолько, что по некоторым данным после шлифования, шероховатость поверхности составляет от 0,63 до 0,16 мкм. Но здесь необходимо оговориться, что такой чистоты обработки можно достичь лишь на современных станках 8-10 класса техники.

Заготовки обрабатываются на станках, как из металлов, так и из других материалов абразивом способом (периферией или же торцом круга).

Как правило, крепятся заготовки на рабочей поверхностью плоскошлифовального станка — столом. Если, например, обрабатывается алюминий (или другие металлы), то крепление к рабочему столу производится при помощи электромагнитов, что позволяет достичь более точной обработки заготовок.

В основном, хотя и существуют плоскошлифовальные станки с двумя, тремя и даже четырьмя абразивными кругами, тем не менее, как правило, в основной массе станков, используют 1 круг.

Надо отметить, что именно увеличение количества абразивных кругов способствовало тому, что обрабатываемая поверхность заготовок, стала более качественной, соответственно шероховатость обрабатываемой поверхности стала более гладкой, что свидетельствует о высокой эффективности применения данного агрегата.

Так можно отметить, что современные виды станков, например, отличаются такой точностью, что после обработки деталей на нем, шероховатость поверхности достигается 0,05 микронов.

Рассматривая виды станков, отметим, что они, подразделяются на два вида. Это вертикальные и горизонтальные плоскошлифовальные станки. Соответственно технические характеристики, особенности использования и их применении немного различаются.

Стол шлифовального станка может быть разнообразной формы, начиная от округлых , и до прямоугольных. Соответственно и конфигурация рабочего стола так же напрямую зависит от метода обработки заготовки.

Материалы для поверхности рабочих (к примеру, алюминий или листовое железо, зачастую варьируются, например алюминий или листовое железо, так и пластиковых, или фторопласт).

Современные плоскошлифовальные станки, отличаются так же тем, что:

— отсутствует ручная подать детали;

— подача детали происходит механическим способом.

В определенных случаях, когда поверхность обрабатываемой детали, огромных размеров, то плоскошлифовальный станок передвигается по обрабатываемой поверхности механическим способом, самостоятельно, что еще раз свидетельствует о высокой эффективности данного вида агрегата.

Итак, хотя шлифовка на плоскошлифовальном станке процесс несложный, тем не менее, именно качественное оборудование является основным фактором при выборе процесса работы на данном оборудовании.

3 Методы шлифования – шлифование металла в подробностях

Методы шлифования во многом зависят от степени сложности поверхностей. К простым поверхностям относят внутреннюю и наружную плоскость цилиндрической формы, сложные поверхности могут иметь винтовую и эвольвентную форму. Для обработки этих форм чаще всего применяются такие виды шлифования, как плоское, круглое внутреннее и круглое наружное. Если углубится в детали, то круглое наружное шлифование имеет подвиды:

Шлифование с продольной подачей – заключается в комбинации вращения абразива, вращения обрабатываемой поверхности (детали) вокруг своей оси, а также возвратно-поступательного прямолинейного движения детали (либо абразива) вдоль оси обрабатываемой детали. В конце каждого двойного хода детали происходит подача на глубину шлифования.

Шлифование врезанием отличается от предыдущего варианта тем, что в работе применяется шлифкруг, высота которого равна длине шлифования или даже больше ее, так что необходимость в подаче на глубину отпадает. Поперечная же подача выполняется постоянно, до завершения обработки шлифованием.
При бесцентровом шлифовании деталь закрепляется на опорном стержне между рабочим и подающим кругами. Для обработки осуществляется вращение кругов, а также круговая и продольная подача самой детали. Подающий круг задает детали вращение и продольную подачу. Шлифование валов – вот известный пример бесцентровой обработки.
Круглое внутреннее шлифование также имеет несколько разновидностей: шлифование с продольной подачей, бесцентровое шлифование врезанием, бесцентровое с продольной подачей, и шлифование врезанием. Внутренняя круглая обработка с подачей продольно ничем не отличается от круглой наружной, как и шлифование врезанием. Бесцентровая внутренняя обработка также осуществляется за счет опорных роликов.
Плоское шлифование – вид обработки, осуществляемый как периферией шлифкруга, так и его торцом. Для плоской обработки необходима комбинация следующих движений: движения резания, подача детали, поперечная подача детали на глубину шлифования и прямолинейное движение детали. Плоскошлифовальные станки оснащены столами, которые способны совершать вращательное или возвратно-поступательное движения, соответственно подача детали приобретает прямолинейный или вращательный характер.

Лазерная резка

Технологию раскроя, использующую лазеры высокой мощности, называют лазерной резкой. Метод подразумевает использование высокотехнологичных станков с компьютерным обеспечением. Рассмотрим особенности лазерной резки на примере станка Adira LF/LP 3015.

Лазерная резка алюминия

Лазерная установка станка 3015 движется в трех направлениях – вертикальном, горизонтальном, и по диагонали. Мобильность и подвижность режущей ножки обеспечивает высокую точность среза. Лазерная установка Adira 3015 позволяет обрабатывать даже мягкие виды металла с минимальными деформациями.

Особенности станка:

Осушитель воздуха. Лазерная установка оснащена осушительным фильтром, который сдувает пыль и
влагу с поверхности металла, повышая качество резки;
Система смены паллет значительно повышает производительность;
Обнаружение плазмы. Лазерная установка Adira 3015 в автоматическом режиме контролирует уровень плазмы, внося корректировки, позволяющие сократить время обработки детали.

Выбор режима шлифования

Поверхность, заданная точность, характеристика абразивного круга, мощность привода – это именно те составляющие, от которых зависит выбор режима шлифования. Так, например, скорость вращения, глубина резания, возможность поперечной подачи учитывается, если обработка изделия осуществляется периферической стороной.

В данном случае, мастеру необходимо учитывать определенные особенности, таки как:

1. Резание на максимальной глубине, которая допустима параметрами круга, детали, самого агрегата возможна и удобна при черновой обработке. Здесь необходим учет глубины, который должен быть не больше 1/5 от поперечного зерна, так как иначе круг придет в негодность, оттого, что быстро забьется.

2. Уменьшение глубины шлифования так же необходимо, если на детали или заготовке появляются прожиги ;

3. Повышение класса точности, выбор минимальной глубины допустимо при тонкой обработке. Чтобы не увеличивать затрачиваемую мощность, необходимо отказаться от большой глубины, в том случае, если материал прочный и твердый.

4. Режим шлифовки выбирается зависимости от ширины круга.

Если выбрать большие размеры обрабатываемой детали, поверхности, то останется продольная полоса необработанного материала, поэтому за один оборот можно обработать поверхность до 0,8 ширины. Так же необходимо отметить, что именно тип станка, является предопределяющим фактором, характеризующим процесс работы.

Здесь учитывается, прежде всего, производственная мощность, необходимый объем, и как было отмечено выше, тип станка.

Крепление образцов. Шлифовка. Полировка.

Диаметр образцов для исследования под микроскопом, к правило, не превышает 3 см. Образцы неправильной формы, очень мелкие и хрупкие материалы лучше всего монтировать в пластмассе. Сразу можно монтировать несколько образцов. Их обычно помещают в оправку лицевой стороной вниз, которую заполняют пластмассой (можно использовать эпоксидную смолу), получая монолитный блок.

Важно при этом, чтобы пластмассы не повлияли на структуру стали или другого материала. Некоторые термопластмассы при остывании интенсивно выделяют тепло

Шлифовку проводят на шлифовальном станке шлифовальными кругами и начинают с абразивов с максимальным размером частиц (от 0,075 до 0,18 мм) до удаления следов резки. Затем образец поворачивают на 90 0 и шлифуют до удаления рисок от первой шлифовки. Повторяют шлифовку несколько раз, а затем используют более мелкие абразивные материалы, вплоть до 0,075мм. Скорость вращения кругов была 400 об/мин.

Механическую полировку также проводят с крупным и мелким абразивом (или полирующим веществом). Обычно полируют на горизонтальном круге, покрытом сукном с коротким ворсом. Используют суспензии или пасты, содержащие полирующие вещества. Скорость вращения кругов была 100-300 об/мин.

Полирующие вещества для сталей пониженной твердости – окиси алюминия, магния, хрома; для сталей повышенной твердости и чугунов – алмазные порошки разной дисперсности. Для подтверждения образования рельефа на поверхности образца, содержащего структурные составляющие, резко отличающиеся по твердости, при полировке используют нейлоновую ткань без ворса. Промывают шлиф дистиллированной водой.

Механическую шлифовку и полировку можно заменить частично химической или электролитической полировкой. Эти процессы обеспечивают преимущественное растворение выступов и формирование гладкой неповрежденной механическим воздействием поверхности. Это ускоряет приготовление образцов и часто улучшает качество исследования. Например, при изучении скольжения, обусловленного единичными дислокациями, электрополировка незаменима.

Химико-механическая полировка – метод ускорения полировки путем одновременного использования травителя. Например, при полировке медных сплавов полировочный круг смачивают аммиаком, что повышает химическую активность приповерхностного слоя.

Источник

Шлифовка алюминия на шлифовальном станке — Станки, сварка, металлообработка

Шлифовальный круг 1A1250x40x34 24А F30 L 5 V 35 Б 3

Все шлифовальные круги состоят из двух основных компонентов — это шлифовальные зерна, которые собственно режут и связка, скрепляющая и удерживающая их в процессе резания. Соотношение зерна к свободному пространству и связки в круге характеризует структуру шлифовального круга.

Идеальный абразив должен оставаться острым имея минимальное число острых кромок, а при затуплении абразив шлифовального кругадолжен скалыватся, обновляя свежие режущие кромки.Оксид алюминия — этот абразив используется для шлифования углеродистой стали и сплавов, быстрорежущей стали, отожженного ковкого чугуна, изделий из кованного железа, бронзы.

Бывает белый — 22А, 23А,24А, 25А (чем больше число, тем выше качество) и нормальный — 12А,13А, 14А, 15А, 16А; хромистый — 32А, 33А, 34А; титанистый — 37А.

У иностранных производителей шлифовальных круговобозначение следующее

А коричневый оксид алюминия, WA белый оксид алюминияWAB белый оксид алюминия + голубая связкаWA белый оксид алюминия + специальная связкаWAR белый оксид алюминия + красная связкаWAY белый оксид алюминия + желтая связкаPA розовый оксид алюминияRA рубиновый оксид алюминияDA белый и коричневый оксид алюминияSA полуломкий оксид алюминияHA монокристаллический оксид алюминияС черный карбид кремния

Циркониевый оксид алюминия — этот абразив используется для шлифования при черновом шлифовании, обозначается 38А или Z.Карбид кремния — этот абразив используется для шлифования серого и отбеленного чугуна, мягкой бронзы, латуни и алюминия и неметаллических материалов, обозначается 64С-62С или GC.

Керамический оксид алюминия — этот абразив используется для прецизионного шлифования труднообрабатываемых сталей и сплавов, обозначается AS1-5, чем выше число тем больше содержание оксида алюминия, например 1-это 10%.

Размер зерна — это количество линейно расположенных отверстий на одном дюйме сита, используемого для окончательного рассева зерна. Чем больше размер зерен, тем грубее зерно. Чем меньше размер зерен, тем больше круг подходит для чистового шлифования.

Размер зерна шлифовального круга

Шлифовальный круг 1A1250x40x34 24А F30 L 5 V 35 Б 3

Крупное от 8 до 24 (F 180-80)Среднее от 30 до 60 (F 56-24)Мелкое от 80 до 180 (F 24-12)Очень мелкое от 220 до 600 (F 10-4)

Твердость шлифовальных кругов

Шлифовальный круг 1A1250x40x34 24А F30 L 5 V 35 Б 3

Твердость связки измеряется в степени твердости шлифовального круга. Например, связка имеет твердую степень в случае если скрепление связкой абразивных зерен шлифовального круга очень сильное, и она хорошо удерживает зерна от вырывания под действием сил резания при шлифовании.

И наоборот, связка имеет мягкую степень если достаточно приложения малой силы для вырывания зерен из круга.Твердые круги применяются для работ для обработки с небольшой площадью контакта.

Мягкие шлифовальные круги используются для быстрого и грубого съема материала, и для обработки твердых материалов.

Наименование	Обозначение по ГОСТ 19202-80	Обозначение по ГОСТ Р 52587-2006
Весьма мягкий	ВМ1, ВМ2	F, G
Мягкий	М1, М2, М3	H, I, J
Среднемягкий	СМ1, СМ2	K, L
Средний	С1, С2	M, N
Среднетвердый	СТ1, СТ2, СТ3	O, P, Q
Твердый	Т1, Т2	R, S
Весьма твердый	ВТ	T, U
Чрезвычайно твердый	ЧТ	V, W, X, Y, Z

Структура шлифовального круга

Шлифовальный круг 1A1250x40x34 24А F30 L 5 V 35 Б 3

Под структурой инструмента обычно понимается процентное соотношение объема абразивного материала в единице объема инструмента. Чем больше абразивного зерна в единице объема круга, тем плотнее структура инструмента. Структура абразивного инструмента влияет на величину свободного пространства между зернами.

Структура	Обозначение
Плотная	1, 2, 3, 4
Средняя	5, 6, 7
Открытая	8, 9, 10
Высокопористая	11, 12

Связка шлифовального круга

Шлифовальный круг 1A1250x40x34 24А F30 L 5 V 35 Б 3

Связка в шлифовальном круге предназначена для удержания абразивных зерен вместе и должна способствовать процессу самозатачивания зерен.Выбор типа связки шлифовального круга влияет на скорость обработки, ее вид и точность.

1 Абразивы и шлифование – что нужно знать?

Сам термин «шлифование», по мнению некоторых знатоков истории, пришел в русский язык из польского. По сути же данный вид обработки является ничем иным, как резанием, только срезается материал абразивными кругами. Последние представляют из себя пористые тела, структура которых состоит из огромной массы мелких минеральных образований – зерен. Между собой зерна соединены так называемой связкой. При взаимодействии с поверхностью металла абразивный круг острыми гранями отдельных зерен снимает тонкий слой и за счет равномерного воздействия оставляет после себя гладкую и ровную поверхность.

Следует учитывать особенности шлифования и закономерности. Первая особенность – высокая скорость снятия стружки. При стандартной обработке шлифкругами скорость вращения круга достигает почти 2000 метров за минуту, при скоростной – все 3000 метров. При токарной обработке скорость ниже раз в 30. Зерна взаимодействуют с поверхностью со скоростью 0,0001 секунды или даже 0,00005!

На поверхности шлифовального круга множество зерен, которые размещены беспорядочно и имеют разную форму режущей кромки. Именно поэтому при взаимодействии стружка получается такой измельченной. На работу шлифовального станка уходит в пять раз больше электроэнергии, чем при работе фрезеровочного агрегата и в 10 раз больше, чем при обработке детали на токарном станке.

Важно помнить, что из-за произвольной формы зерен, их большого количества и сильного размельчения стружки в месте взаимодействия поверхности и шлифовочного круга возникает много тепловой энергии. Деталь может существенно нагреваться, например, шлифование металла сопровождает нагревом до 1000 °С в местах контакта. При такой температуре свойства металла могут существенно измениться, например, сталь может стать более хрупкой

Поэтому важно предусмотреть возможности охлаждения металла и самого круга, а также правильно рассчитать припуск на шлифование.

§ 143. Шлифовщик 2-го разряда

Характеристика работ. Шлифование наружных поверхностей простых устойчивых деталей из высококачественных марок сталей круглого профиля по 11 квалитету и параметру шероховатости Ra 5 — 1,25 на плоскошлифовальных, круглошлифовальных и бесцентрово-шлифовальных станках с соблюдением последовательности обработки и режимов резания по технологической карте с правкой шлифовальных кругов. Шлифование и доводка деталей и высококачественных сталей круглого профиля и плоскостей по 8 — 10 квалитетам и параметру шероховатости Ra 1,25 — 0,63 на специализированных полуавтоматических и автоматических станках, налаженных для обработки определенных деталей. Установка и выверка деталей на станке и в приспособлениях.

Должен знать: устройство и принцип работы однотипных шлифовальных станков; наименование, назначение и условия применения наиболее распространенных приспособлений; устройство контрольно-измерительных инструментов; виды шлифовальных кругов; способы правки шлифовальных кругов и условия их применения в зависимости от обрабатываемых материалов и чистоты обработки; систему допусков и посадок; квалитеты и параметры шероховатости; назначение и свойства охлаждающих и смазывающих жидкостей.

Примеры работ

1. Автонормали крепежные — бесцентровое шлифование.

2. Болты диаметром до 40 мм — шлифование.

3. Валики, втулки — бесцентровое шлифование.

4. Вилы — шлифование рабочей части.

5. Иглы — шлифование.