Плоскошлифовальные станки

Шлифование плоских поверхностей деталей и заготовок.

Инжиниринговая компания ENCE GmbH предлагает различное сопутствующее оборудование для металлургических производств и обработки металла, в том числе станочное оборудование – фрезерные станки, токарные станки, сверлильное оборудование, шлифовальное оборудование/станки: плоскошлифовальные, вальцешлифовальные, круглошлифовальные.

Процесс обработки детали резанием, при котором используются шлифовальные круги и другие абразивные материалы называется шлифованием. Шлифовальные круги представляют собой шлифующий материал разной зернистости и очень высокой твердости, которая близка к твердости алмаза. Зерна этого материала как бы сцементированы между собой с помощью отвердевшего связующего вещества.

При вращении шлифовального круга зерна шлифовального материала контактируют с обрабатываемой поверхностью и снимают с поверхности слой тонких стружек.

Способности снятия слоя у отдельных зерен различны. Форма зёрен неодинакова, по-разному расположены их острые кромки, что объясняет различное снятие слоя шлифовальными кругами с обрабатываемой поверхности. Одни работают, как лезвиями фрезы, другие скоблят и царапают. Трение в зоне обработки достаточно высокое, и при работе без охлаждающей жидкости температура достигает 2000 градусов.

При слишком большой твёрдости шлифуемого материал притупление зерен у шлифовального круга наступает быстрее. Для шлифования более твердых материалов выбирают шлифовальные круги с меньшим сопротивлением вырыванию зёрен. В случае затупления и засаливания шлифовального круга на подвергаемой шлифовке поверхности появляются ожоги, пятна, места дробления металла. Высокая твердость зёрен у шлифовальных кругов позволяет обрабатывать не только обычный материал, но и твердые закаленные металлы, металлокерамические сплавы, которые идут на изготовление режущих инструментов.

При обработке шлифовкой достигается результат с высокой точностью (до 1 — 2 класса точности) и высокой чистотой обработанной поверхности (9 — 12 классов чистоты).

На сегодняшний день известно много видов шлифовальных операций:

1) шлифование вместо резания лезвийным инструментом по черной поверхности;
2) метод точного обычного шлифования, состоящий из предварительного и чистового;
3) тонкое шлифование, заключающееся в чистовой обработке;
4) шлифование для заточки инструментов.

Характер обрабатываемой поверхности определяет следующие виды шлифования:

1) Наружное круглое шлифование. Так можно шлифовать цилиндрические, конические и фасонные поверхности тел вращения;
2) Внутренне шлифование. Применяется для шлифования отверстий;
3) Плоское шлифование (плоскостей);
4) Шлифование поверхностей особых форм (зубьев шестерен, резьб, шлицевых поверхностей, сфер и др.).

Абразивными материалами могут быть естественные минералы и искусственные вещества высокой твердости. Основными показателями шлифовальных кругов являются: материал шлифующих зерен, зернистость, род связки, твёрдость круга, структура круга, форма и размер круга. Относительным критерием твердости шлифующих материалов является способность одного материала царапать поверхность другого. В этой связи материалы подразделяются на 10 классов.

Самым твёрдым материалом является алмаз (10 — й класс), самый мягкий показатель по твёрдости приходится на тальк (1 — й класс). Для шлифовальных кругов подходят абразивные материалы твёрдостью мин. 7-ого класса.

В шлифовальных кругах присутствуют связующие материалы (связки), подразделяемые на неорганические и органические.

Неорганические связки представляют керамические. В составе керамических связок присутствуют огнеупорная глина, каолин и полевой шпат. Эта связка имеет повышенную водоупорность, жаростойкость и химическую стойкость. Круги с керамической связкой хорошо сохраняют форму профиля, но совершенно не устойчивы к ударам и изгибам.

Органические связки представлены бакелитом и вулканитом, придавая шлифовальным кругам прочность, упругость, эластичность, нечувствительность к ударам. Но они имеют в качестве недостатков очень плотную структуру, малую пористость, быстро заполняя поры кругов стружкой и металлической пылью. При температуре ниже 200 градусов эти круги размягчаются. Основные формы шлифовальных кругов: дисковые, плоские, чашеобразные и тарельчатые.

Выбор формы круга обусловлен характером подлежащей обработке поверхности и способом шлифования.

Скоростью резания является относительная скорость при вращении шлифовального круга и подлежащей шлифовке детали, исчисляемая в м / секунду.

V = Vk = п·Dk·nk / 1000 м/с,

где Vk — относительная скорость при вращении шлифовального круга;
Dk — диаметр шлифовального круга;
nk — число оборотов шлифовального круга.

Скорость вращения подлежащей шлифованию детали:

V_д = С·d^z_д / Т^mt^xs^y м/мин,

где С — коэффициент, зависящий от вида шлифования и шлифуемого материала;
Т — стойкость шлифовального круга;
D_д — диаметр подлежащей шлифовке детали;
t — глубина при резании;
s — подача на 1 оборот шлифуемой детали;
z, y, x, m- показатели степеней.

Число оборотов шлифуемой детали:

n_дет= 1000·V_д / п·d_д

Мощность электродвигателя для вращения шлифовального круга:

N_к = P_z·V_к / 1,36·75_nкВт,

V_k — скорость шлифовального круга;
P_z — тангенциальное усилие;
n — КПД привода

Среди шлифовальных станков следует выделить следующие основные виды станков:

1) Станки для круглого шлифования (наружного);
2) Внутришлифовальные станки (для шлифования отверстий);
3) Плоскошлифовальные станки (для шлифования плоскостей);
4) Заточные станки для инструментов;
5) Резьбошлифовальные станки (для шлифования резьб);
6) Зубошлифовальные станки (для шлифования зубьев шестерен);
7) Шлицешлифовальные станки (для шлифования шлицевых поверхностей);
8) Сферошлифовальные станки.

Шлифовальные станки для круглого шлифования (наружного) можно разделить на 3 группы:

1) Круглошлифовальные станки (общего назначения);
2) Бесцентровошлифовальные станки;
3) Круглошлифовальные станки (определенного назначения, шлифовать шейки коленчатых валов).

Такие станки с продольной подачей используют обычно для шлифовки относительно длинных поверхностей, на станках с поперечной подачей шлифуют короткие цилиндрические, конические и фасонные поверхности деталей высокой жёсткости.

Короткие поверхности деталей повышенной жёсткости на круглошлифовальных станках шлифуются «глубинным методом». Это когда снимается почти весь слой металла за 1 проход круга при небольшой продольной подаче. После этого окончательно шлифуют обычным способом: с продольной подачей или врезанием.

Шлифование врезанием относится к наиболее производительному метод точного круглого шлифования, при котором ширина круга для перекрытия всей шлифуемой поверхности должна быть достаточной. Этот способ шлифования хорошо подходит для цилидрических и фасонных поверхностей. Шлифовка выполняется одновременно несколькими кругами. На круглошлифовальных станках шлифуют деталь при её фиксации в патроне или в специальных приспособлениях.

В состав типичного универсально-круглошифовальный станка входит станина, стол из 2-х частей, бабка шлифовального круга, передняя бабка и задняя бабка. Верхняя часть стола может поворачиваться под углом к оси шпинделя шлифовального круга для шлифовки пологих конусов. Крутые конусы шлифуют при повернутой бабке шлифовального круга. На данных станках можно шлифовать цилиндрические, конические и фасонные поверхности, канавки и плоскости торцов деталей.

Бесцентрово-шлифовальные станки относятся к группе высокопроизводительных, при шлифовании на данных станках используются два круга — рабочий и ведущий, вращающиеся с одинаковым направлением, но с разными скоростями. Т. к. трение между ведущим кругом и подлежащей шлифовке деталью больше, чем между деталью и рабочим кругом, то ведущий круг и захватывает деталь, увлекая её во вращение. Шлифование на данных станках может производиться с продольной подачей или врезанием и шлифуют на них, как правило, цилиндрические, фасонные и короткие конусные поверхности.

Преимущества бесцентрово — шлифовальных станков следует назвать следующие:

1) Высокая производительность благодаря хорошей жесткости при взаимосвязи станка с инструментом и деталью, возможность осуществлять шлифовку с более высокими показателями глубины резания и подачи; возможность непрерывно шлифовать при сквозной подаче;
2) нет необходимости делать предварительные центровые углубления в подлежащей шлифовке детали;
3) точное фиксирование детали в центрах или в приспособлениях (без погрешностей);

К отрицательным моментам шлифовки на бесцентрово — шлифовальных станках следует отнести:

1) шлифуемой поверхности трудно придать необходимое положение по отношению к другим поверхностям детали;
2) сложность при шлифовке прерывистых поверхностей.

Среди внутришлифовальных станков внимания удостоены 3 вида:

1) с вращением шлифуемой детали;
2) с вращением незакрепленной шлифуемой детали (бесцентровые);
3) с планетарным движением шпинделя при зафиксированной детали (неподвижной).

При шлифовании на станках с вращением детали её устанавливают в патрон или в приспособление на шпинделе, приводя её во вращение. Шлифовальный круг совершает при вращении вокруг своей оси возвратно-поступательные движения вдоль детали, снимая за каждый цикл шлифовки определённый слой металла. Как правило, на таких станках производят внутреннее шлифование. Для бесцентровых внутришлифовальных станков, на которых в цилиндрических деталях шлифуют цилиндрические и конические отверстия, характерна следующая схема работы:

Шлифуемая деталь прижимается к опорному ролику и к ведущему посредством откидного нажимного ролика. Шлифовальный круг, вращаясь вокруг своей оси, подаётся в поперечном направлении с окончанием каждого хода к этой оси. Шлифуемая деталь совершает вдоль своей оси возвратно — поступательные движения вместе с роликами. Станки такого типа снабжают, как правило, магазинными устройствами с целью их полной автоматизации.

Станки с планетарным вращением шпинделя предназначены для шлифовки отверстий в крупных деталях. На заводах, как правило, применяют полуавтоматические внутришлифовальные станки. После фиксирования подлежащей шлифовке детали шлифовальный круг при включении продольной и поперечной подач ускоренным темпом подводится к ней, затем выполняется предварительное шлифование отверстия. В момент шлифовки ступенчатый калибр в шпинделе станка пытается при каждом шлифовальном ходе круга попасть под действием пружины в шлифуемое отверстие. После окончания предварительного шлифования и по достижении заданного размера шлифуемого в детали отверстия первая ступень калибра войдет в это отверстие. После этого шлифовальный круг автоматически отводится от детали, автоматически выправляется в отведенном положении и вновь входит в шлифуемое отверстие. Чистовая стадия шлифования выполняется с меньшими поперечными подачами. По достижении заданного размера отверстия в него входит вторая ступень калибра, шлифовальный круг снова автоматически и в быстром темпе отводится от шлифуемой детали и станок следует в позицию останова.

Данный вид шлифования применяется для:

1) обработки поверхностей особой твёрдости;
2) обработки точных отверстий.

Недостатками данного вида шлифования являются:

1) Необходимость применения шлифовального круга малого диаметра, как следствие — быстрый износ круга;
2) Консольная позиция шлифовального круга при малом значении отношения диаметра шпинделя к его вылету, как следствие — сложность при достижении высокой жёсткости;
3) потребность в работе с меньшими подачами и глубиной резания, чем при наружном круглом шлифовании;
4) потребность в частой правке круга вследствие относительного износа.

Плоскошлифовальные станки подразделяются:

1) Для точных работ:
а) Работающие периферией круга;
б) Работающие торцом круга;
2) Для обдирочного шлифования (одностороннего или двустороннего).

При шлифовке торцом круга периферическая скорость вращения отдельных точек торца неодинакова. Чтобы это меньше влияло на точность и качество шлифовки поверхности, шлифовальные круги делают в виде чаши или тарелки. Круги больших диаметрах формируют из составных сегментов, зафиксированных на общем металлическом диске. Благодаря такому конструктивному исполнению кругов повышается безопасность шлифования, уменьшается тепловыделение. В мелкосерийных производствах более распространены шлифовальные станки, шлифующие периферией круга и оснащённые прямоугольным столом. Они работают с меньшей производительностью, чем станки, работающие торцом круга, и выделяют меньше тепла, но выполняемые на них работы более разнообразны, например, шлифовка дна канавок.

Все передняя бабка и переднее основание, инструментальная оправка отлиты при высоком напряжении до 30-35FC

Ребра основания разработаны в форме ячеек для обеспечения стабильности и жесткости.
Направляющая смазывается гидродинамической и статической системой смазки для обеспечения плавного хода и малого трения, которое происходит между основанием и столом.

Шпиндель выполнен из легированной стали Ni-Cr-Mo с точной шлифовкой, который установлен в гидродинамический подшипник для обеспечения прецизионного вращения и отсутствия износа.
Шлифовальная головка установлена непосредственно на шлифовальном суппорте (инструментальной оправке) и смазывается гидродинамической и статической системой смазки.
Шкив на шпинделе натягивается не прямо для избежания напряжения от двигателя.

Привод посредством двигателя с частотным регулированием, который обеспечивает широкий диапазон переменной скорости передней бабки.

Пневматическое динамическое устройство на нижней части передней бабки для простоты ее перемещения.

Ось шпинделя через прецизионный роликовый подшипник обеспечивает плавный ход заготовки.

Устройство правки шлифовального круга устанавливается на задней бабке для правки кромки и наружной поверхности круга посредством программы.

Пневматическое динамическое устройство на нижней части задней бабки для легкости ее перемещения. Регулировка нижней части задней бабки непосредственно для выравнивания заготовки (вращающийся тип с 4 кулачковыми патронами только опция)

Контроллер ЧПУ применяется для автоматизации шлифовального процесса валков (роликов).

Система сконфигурирована с панелью с интерфейсом для пользователя, который делает процесс шлифования простым и точным.

Все, что требуется оператору, просто вызывать программу резки из памяти для выполнения последовательного шлифования.

Шлифование коронок также является простым процессом, который включает основную дугу- кривую синосоидальную кривую косинусоидальую кривую cvc и комбинированную дугу-кривую.

Система имеет встроенную действительную функцию для вывода и ввода данных резки и параметров станка или техобслуживании.

Инженеры всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым шлифовальному оборудованию и станкам: плоскошлифовальным, вальцешлифовальным, круглошлифовальным.