Обработка деталей на плоскошлифовальном станке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное Агентство по образованию

Государственное общеобразовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Самарский Государственный Технический университет

Кафедра "Технология машиностроения"

ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ НА ПЛОСКОШЛИФОВАЛЬНОМ СТАНКЕ

Методические указания к лабораторной работе

Самара 2005

Составитель Р. Г. ГРИШИН, Н. В. НОСОВ

УДК 621.658.2 /075.8

Обработка деталей на плоскошлифовальном станке: Методические указания к лабораторной работе / Самарский гос. техн. ун-т; Сост. Р.Г. Гришин, Н.В. Носов. Самара, 2005, 18 с.

В методических указаниях приводятся методы и схемы обработки поверхностей на плоскошлифовальном станке, показана последовательность настройки станка, выбор характеристик шлифовальных кругов и режимов обработки, а также технологические возможности данного метода обработки, достигаемая точность и шероховатость поверхности. Полученные знания позволяют студентам на практике познакомиться с процессом обработки деталей на плоскошлифовальном станке.

Работа выполнена в соответствии с учебными планами СамГТУ по курсу "Технологические процессы машиностроительного производства" и предназначена для подготовки инженеров по специальности 1201, 1202, 1206, 2102 и бакалавров по направлению 552900

Ил. 8, Табл.1, Библ. - 8 назв., Прил. - 1

Рецензент: к. т. н. доцент Н.В. Лысенко

Цель работы: приобретение навыков практической работы на плоскошлифовальном станке, овладение методикой выбора оптимальных режимов шлифования.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Шлифование - технологический способ обработки материалов, позволяющий получать на заготовках поверхности с точностью размеров 8 - 6 квалитетов и шероховатостью с Ra = 0,32…0,08 мкм.

Режущим инструментом при шлифовании является шлифовальный круг. В отличие от лезвийных инструментов, шлифовальные круги режут абразивными зёрнами из минералов и сверхтвердых материалов.

Шлифовальные круги имеют следующие характеристики: форму круга, марка шлифовального материала, зернистость, твердость, номер структуры, связку.

Шлифовальный материал выбирают исходя из области применения (таблица П1)

Шлифовальный материал делят на группы в зависимости от размера зерен. ГОСТ 3647-80 устанавливает 4 группы шлифовальных материалов

· шлифзерно (2000 - 160 мкм),

· шлифпорошки (125 - 40 мкм),

· микропорошки (63 - 14 мкм),

· тонкие микрошлифпорошки (10 - 3 мкм).

Совокупность абразивных зерен шлифовального материала в установленном интервале называют фракцией. Фракцию, преобладающую по массе, объему или числу зерен, называют основной. Цифровое обозначение зернистости в зависимости от процентного содержания основной фракции дополняют буквенным индексом (таблица П2).

Характеристику конкретной совокупности абразивных зерен, выраженную размерами зерен основной фракции называют зернистостью, обозначение которой приводится в таблице П3.

Вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления зерен шлифовального материала в абразивном инструменте, называют связкой, которые подразделяются на:

керамические связки (К1, К2, К3, К4, К5, К6, К8, К10) - для всех основных видов шлифования и обдирочных работ; К2 - для инструмента из карбида кремния; К3 - для мелкозернистого инструмента; К1, К4, К5, К6, К8, К10 - для инструмента из электрокорунда.

бакелитовые связки (Б, Б1, Б2, Б3, Б4, БУ, Б156, БП2) - круги с упрочненными элементами (сеткой), для шлифования при скоростях круга 65, 80 и 100 м/с; кругов для скоростного обдирочного шлифования.

вулканитовые связки (В, В1, В2, В3, В5Гф) - круги для бесцентрового шлифования; гибкие круги для полирования и отделочного шлифования.

Твердостью абразивного инструмента называют величину, характеризующую свойство абразивного инструмента сопротивляться нарушению сцепления между зернами связкой при сохранении характеристик инструментов в пределах установленных норм. Твердость шлифовальных кругов на керамической, бакелитовой и вулканитовой связках определяют по ГОСТ 18118-79, ГОСТ 19202-80 и ГОСТ 21323-75. ГОСТ 3751-47 устанавливает шкалу твердости (таблица П5).

Связка должна удерживать зерна лишь до момента их затупления; затупившиеся зерна под действием возросших сил резания выкрашиваются. Так получается самозатачиваемость кругов. В работу вступают новые зерна, и процесс последовательно повторяется. Если же затупившиеся зерна продолжают удерживаться связкой круга, между ними налипает стружка и круг перестает резать. В этом случае круг засаливается, т. е. возможно появление прижогов. Поэтому твердые материалы - закаленные стали, твердые сплавы - шлифуют мягкими кругами. Вязкие материалы (красная медь, алюминиевые сплавы и др.) шлифуют очень мягкими кругами. Незакаленные стали и стали, с твердостью HRCэ 40 - 45 шлифуют твердыми кругами, так как режущие свойства их зерен сохраняются довольно долго.

Структура. Количественное соотношение абразивного зерна, связки и пор в абразивном инструменте характеризует структуру абразивного инструмента. Структура абразивного инструмента зависит от объемов зерна, связки и пор, входящих в него. Чем меньше номер структуры, тем меньше пористость. Структуре №1 соответствует объем зерна, составляющий 60%, каждый последующий номер имеет объем зерен меньше на 2%; соответственно с этим структуре №12 соответствует объем зерен в 38%. Структуры с №1 по 4 с большим содержанием зерна называются плотными, структуры с №5 по 6 - средними и структуры с №№7 по 12 - открытыми. С повышением твердости абразивного инструмента пористость его снижается; так при твердости М1 объем пор равен 46,5%, а при твердости ЧТ2 объем пор равен 24%. Абразивные инструменты с зернистостью 125 - 80 обычно изготавливают со структурами 3 и 4, зернистостью 50, 40 - со структурами 5 и 6, и с зернистостью 25 - 12 - со структурами 6 и 7 (таблица П7).

Рис. 1 Геометрические параметры круга по ГОСТ 11111-80:

Dнар - наружный диаметр, dвн - внутренний (посадочный) диаметр,

В - ширина, Td - допуск на размер

Пример маркировки шлифовального круга:

· 24А 25П СМ2 6 К5 35м/с А 1 350 ? 100 ? 35,

где: 24А - электрокорунд белый; 25П - зернистость; СМ2 - средне мягкий; 6 - средняя структура; К5 - керамическая связка; 35м/с - максимальная окружная скорость круга; А - класс точности; ПП - профиль (прямого профиля); 350?100?35 - размеры круга (Dнар ? dвн ? B) (рис.1).

Плоское шлифование производится на плоскошлифовальных станках периферией круга с прямоугольным возвратно-поступательным движением стола с заготовками.

шлифовальный круг абразивный самозатачивание

Рис. 2 Внешний вид плоскошлифовального станка; 1 - станина, 2 - прямоугольный стол, 3 - магнитная плита, 4 - суппорт вертикальной подачи, 5 - кожух, 6 - шлифовальный круг, 7 - защитное ограждение

Плоскошлифовальные станки (рис.2) применяются для абразивной обработки плоских поверхностей, к которым предъявляются высокие требования по точности обработки и шероховатости поверхности.

Они снабжены электромагнитными или магнитными плитами, которые обеспечивают быстрое и надежное крепление деталей, обладающих магнитными свойствами. При обработке немагнитных деталей для их установки применяются более сложные приспособления. В серийном и массовом производстве широко применяется многоместная и многоинструментальная обработка (рис.3).

Рис. 3 Схемы установки при многоместной обработке: а - на магнитной плите, б - с помощью специальных приспособлений (призм)

Для измерения полученный размеров при плоском шлифовании используют микрометры, а при серийном и массовом производстве - жесткий мерительный инструмент (калибры).

Схемы шлифования поверхности определяются конфигурацией, размерами и техническими требованиями деталей.

Во время обработки шлифовальный круг совершает следующие движения:

- вращение вокруг своей оси, которое является главным движением резания D_г;

- движение вертикальной подачи D_sв.

Обрабатываемая заготовка совершает:

- возвратно-поступательное движение продольной подачи D_sпр;

- движение поперечной подачи D_sп (рис.6).

Количественной оценкой:

- главного движения резания D_г является скорость вращения круга V_к

 (м/с) (1)

где D_к - наружный диаметр круга, мм; n - число оборотов шпинделя станка, об/мин; при шлифовании обычно V_к = 25…80 м/с;

- вертикальной подачи D_sв является t - количество мм на двойной ход (мм/дв. х) или на ход (мм/ход); обычно принимают t = 0,005 - 0,02 мм;

- продольной подачи D_sпр является скорость продольного перемещения стола V_д (м/мин) (табл. П8);

- поперечной подачи D_sп является величина поперечного перемещения стола S_поп, выраженная в долях ширины круга (0,1…0,7)В, где В - ширина круга, мм (рис.1) (табл. П8)

Рис.5 Движения при плоском шлифовании

В начале включается вращение шпинделя станка, затем вручную шлифовальный круг опускается до касания с поверхностью заготовки, отводится и, устанавливается требуемая величина t. Далее заготовка начинает свой первый возвратно-поступательный ход. Пройдя со скоростью продольной подачи путь до конечного положения, заготовка совершает обратное движение с той же скоростью. После завершения первого двойного хода автоматически включается движение поперечной подачи, и заготовка перемещается в положение второго двойного хода и затем производится второй двойной ход и т. д., пока плоскость не будет обработана и заготовка не займет конечное положение в поперечном направлении.

При шлифовании, как и при любой другой обработке, в процессе резания происходит отжим шлифовального круга. В результате весь припуск не срезается. Чтобы скомпенсировать это, в конце каждого цикла поперечных ходов производят "выхаживание", т. е. шлифование без вертикальной подачи (однократное или многократное). При этом заготовка перемещается в обратном направлении. Процесс шлифования производится до полного исчезновения искр. За эти проходы происходит съем металла, который не был снят в процессе принудительной вертикальной подачи. В итоге заготовка принимает свое исходное положение.

После этого автоматически срабатывает механизм вертикальной подачи, и шлифовальный круг перемещается на размер вертикальной подачи D_sв, и весь цикл обработки плоскости заготовки повторяется.

В такой последовательности продолжается плоское шлифование поверхности заготовки, пока не будет срезан весь припуск Z_о.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Лабораторная работа проводится на плоскошлифовальном станке, работающем периферией круга, с крестовым столом модели 3Г71.

1. Ознакомиться с эскизом детали.

Рис.6 Эскиз детали

2. Составить схему обработки по эскизу.

3. Выбрать характеристики шлифовального круга (по табл. П1, П2, П3, П4, П5, П6, П7).

4. Из паспорта станка выписать основные данные для расчетов.

5. Назначить режимы шлифования (по табл. П8, П9).

6. Замерить исходную заготовку.

7. Установить заготовку на электромагнитную плиту станка наибольшим размером по направлению D_sпр.

8. Включить электромагниты.

9. Включить вращение шлифовального круга.

10.Отрегулировать положение продольных и поперечных упоров стола станка с учетом подвода (L₁) и перебега (L₃) круга. (рис.7)

Рис. 7 Наладка подвода и перебега круга (L₁+L₃ ? 80 - 100 мм)

11. Методом касания (по искре) установить вручную наивысшую точку шлифуемых заготовок. Вывести круг в правое крайнее положение.

12. Опустить круг на глубину резания t.

13. Включить движение продольной подачи стола. После каждого двойного хода перемещение на величину S_поп производить вручную. В конце обработки произвести 1-3 кратное выхаживание. Заметить показания на лимбе вертикальной подачи шлифовального круга.

14. Выключить движение продольной подачи стола. Выключить вращение шлифовального круга. Вывести круг в правое крайнее положение. Выключить электромагниты. Снять деталь с электромагнитной плиты.

15. Произвести контроль размера обработанной детали.

16. Перевернуть заготовку и положить обработанной стороной на магнитную плиту. Обработать заготовку с обратной стороны, сняв оставшийся припуск, соблюдая пункты 7 - 15.

17. Произвести замеры в точках Н₁, Н₂, Н₃, Н₄ по схеме (рис8).

Рис. 8 Схема замеров

Найти среднюю величину Н_ср по формуле

, мм (2)

Найти непараллельность обрабатываемой поверхности Д по формуле

, мм (3)

По эскизу обработки (рис.6) допуск непараллельности Td = 0,025 мм. Необходимое условие годности детали:

Д ? Td

18. Проанализировать полученные результаты. Определить точность обработки, достигнутую на станке. Сравнить с заданным техническим условием. Сделать выводы по выполненной работе.

3. ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Отчет о выполненной работе должен содержать:

1. Цель работы.

2. Описание работы, схемы обработки;

Маркировка круга:

Паспортные данные станка: V_к, n_к, S_поп, V_д,

Материал заготовки, HRCэ:

Габаритные размеры заготовки:

Модель станка:

3. Таблицу результатов замеров детали после обработки.

Таблица

Режимы обработки

Н, мм

Допуск детали Td, мм

Допуск непарности Td , мм

Данные замеров и расчетов

Vк, м/с

Vд, м/мин

Sпоп

t, мм

Н1, мм

Н2, мм

Н3, мм

Н4, мм

Нср, мм

Д, мм

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Перечислите технологические возможности обработки на плоскошлифовальных станках.

2. Назвать пути повышения производительности труда на плоскошлифовальных станках.

3. Назвать элементы режима резания при плоском шлифовании.

4. Какие геометрические параметры шлифовального круга наносят в маркировке?

5. Поясните условия самозатачивания круга.

6. Для чего производят выхаживание.

7. Назвать характеристики шлифовального круга

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Справочник технолога - машиностроителя 1 том: Под ред. А. М. Дальского, Мещерякова Р.К., Косилова А.Г. - М: Машиностроение, 2003.-912с.

2. Справочник технолога - машиностроителя 2 том: Под ред. А. М. Дальского, Мещерякова Р.К., Косилова А.Г. - М: Машиностроение, 2003.-942с.

3. Технология конструкционных материалов: Учеб. для ВУЗов / Под ред. А.М. Дальского. - М.: Машиностроение, 2003.-511с.

4. Наерман М.С. и др. Справочник молодого шлифовщика/ М.С. Наерман, Я.М. Наерман, А.Э. Исаков. - М.: Высшая школа, 1991.-207с.

5. Наерман М.С., Наерман Я.М. Руководство для подготовки шлифовщиков. - М.: Высшая школа,1989.-279с.

6.ФилимоновЛ.Н.Плоское шлифование. Ленинград: Машиностроение, 1985.-109с.

7. Терган В.С. Плоское шлифование// Учебник для профтехучилищ. - М.: Высшая школа,1980.-168с.

8. Лурье Г.Б. Техническое нормирование обработки на плоскошлифовальных станках. - М.: Машиностроение, 1977.-63с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П1 Шлифовальные материалы и области применения

Обозначение	Название	Применение
13А	Нормальный электрокорунд	Для АИ на органической связке
14А	Нормальный электрокорунд	Для АИ на керамической и органической связке, шлифовальной шкурки для обработки свободным зерном
15А	Нормальный электрокорунд	Для АИ на керамической связке, в том числе прецизионного классов АА, А, шлифовальной шкурки
23А, 24А	Белый электрокорунд	Для АИ, шлифовальной шкурки, для обработки свободным зерном
25А	Белый электрокорунд	Для АИ на керамической связке, в том числе прецизионного классов АА, А
33А	Хромистый электрокорунд	АИ на керамической связке, шлифовальные шкурки, обработки свободным зерном
34А	Хромистый электрокорунд	Для АИ на керамической связке, в том числе прецизионного классов АА, А, шлифовальной шкурки
37А	Титанистый электрокорунд	АИ на керамической связке для обработки сталей
38А	Циркониевый электрокорунд	Для АИ для обдирочного шлифования
ЭС	Сферокорунд	АИ на различных связках для обработки мягких и вязких материалов, цветных металлов, резины, кожи и др.
71Г	Техническое стекло	Шлифовальная шкурка для обработки дерева
92Е	Корунд	Инструменты и микропорошки для полирования деталей из стекла и металлов
81Кр	Кремень	Шлифовальная шкурка для обработки дерева, кожи, эбонита
43А, 44А	Монокорунд	Для АИ, шлифовальной шкурки и др.
53С, 54С, 55С	Черный карбид кремния	АИ, шлифовальные шкурки, для обработки свободным зерном
63С, 64С	Зеленый карбид кремния	Для АИ, шлифовальной шкурки, для обработки свободным зерном
	Карбид бора	Порошки и пасты для доводочных операций

Таблица П2 Минимальное содержание основной фракции шлифовальных материалов, %

Индекс	Зернистость
	200 - 8	6 - 4	М63 -М28	М20 - М14	М10 - М5
В	-	-	60	60	55
П	55	55	50	50	45
Н	45	40	45	40	40
Д	41	-	43	39	39

Таблица П3 Размеры шлифзерна и микропорошков, мкм

Зернистость	Размер стороны ячейки сита в свету, при котором зерна основной фракции	Зернистость	Размер стороны ячейки сита в свету, при котором зерна основной фракции
	проходят через сито	задерживаются на сите		проходят через сито	задерживаются на сите
200	2500	2000	25	315	250
160	2000	1600	20	250	200
125	1600	1250	16	200	160
100	1250	1000	12	160	125
80	1000	800	10	125	100
63	800	630	8	100	80
50	630	500	6	80	63
40	500	400	5	63	50
32	400	315	4	50	40

Таблица П4 Размеры микрошлифпорошков и тонких микрошлифпорошков, мкм

Зернистость	Размер зерен основной фракции	Зернистость	Размер зерен основной фракции
М63	63 - 50	М14	14 - 10
М50	50 - 40	М10	10 - 7
М40	40 - 28	М7	7 - 5
М28	28 - 20	М5	5 - 3
М20	20 - 14

Таблица П5 Шкала твердости по ГОСТ 3751-47

Степень твердости	Категория твердости	Область применения
М1, М2, М3	Мягкий	Для плоского шлифования, заточки инструментов из твердых сплавов, минералокерамики, закаленных углеродистых и легированных сталей
СМ1, СМ2	Среднемягкий
С1, С2	Средний	Для чистового круглого шлифования заготовок из закаленных сталей; для шлифования резьбы с крупным шагом
СТ1, СТ2, СТ3	Среднетвердый	Для круглого шлифования заготовок из незакаленных углеродистых и легированных сталей, чугуна и других вязких металлов и материалов; для плоского шлифования сегментами
Т1, Т2	Твердый	Для обдирочного и предварительного шлифования, для шлифования профильных и прерывистых поверхностей, заготовок малого диаметра
ВТ1, ВТ2	Весьма твердый	Для правки шлифовальных кругов методом обкатки и шлифования, для шлифования деталей часовых механизмов, шариков подшипников
ЧТ, ЧТ2	Чрезвычайно твердый

Таблица П6 Применение абразивных инструментов различной зернистости

Зернистость	Область применения
М40 - М5	Окончательная доводка деталей с точностью 3 - 5 мкм и менее и шероховатостью Ra = 0,16 - 0,02 мкм. Суперфиниширование, окончательное хонингование. Резьбошлифование резьбы с мелким шагом
8, 6	Чистовое и тонкое шлифование деталей из твердых сплавов, металлов, стекла и др. неметаллических материалов. Резьбошлифование резьбы с мелким шагом
12, 10	Отделочное шлифование деталей с шероховатостью Ra = 0,63 - 0,16 мкм. Заточка режущих инструментов. Предварительное хонингование
25, 20, 16	Чистовое шлифование деталей. Заточка режущих инструментов. Профильное шлифование деталей с шероховатостью Ra = 1,25 - 0,16 мкм. Шлифование хрупких материалов
40, 32	Предварительное и чистовое шлифование деталей с шероховатостью Ra = 2,5 - 0,32 мкм. Заточка режущих инструментов
50, 63	Предварительное круглое наружное, внутреннее, бесцентровое и плоское шлифование деталей с шероховатостью Ra = 2,5 - 0,63 мкм. Шлифование вязких материалов. Отрезка. Заточка крупных и средних резцов
125, 100, 80	Ручное обдирочное шлифование заготовок после литья, ковки, штамповки, прокатки и сварки

Таблица П7 Применение абразивных инструментов с разными номерами структур

Номер структуры	Объемное содержание шлифовального материала	Область применения
1 - 3	60 - 56	Шлифование деталей с малым съемом материала кругами на бакелитовой и керамической связках
3, 4	56, 54	Отрезка. Шлифование с большими подачами и переменной нагрузкой. Профильное шлифование. Шлифование твердых и хрупких материалов
5, 6	52, 50	Круглое наружное, бесцентровое, плоское периферией круга шлифование металлов с высоким сопротивлением разрыву
7, 8	48, 46	Шлифование вязких материалов с низким сопротивлением разрыву
9 - 12	44 - 38	Скоростное шлифование. Профильное шлифование мелкозернистыми кругами. Шлифование резьбы
14 - 16	34 - 30	Шлифование неметаллических материалов, металлов с низкой теплопроводностью

Таблица П8 Выбор режимов плоского шлифования периферией круга

Обрабатываемый материал	Характеристика шлифовальной операции	Элементы режима резания
		Скорость круга, Vк, м/с	Скорость детали, Vд, м/мин	Глубина шлифования, t, мм	Поперечная подача, Sпоп
Конструкционная и инструментальная стали	Предварительное Окончательное	30...35	8...30 15...20	0,015...0,04 0,005...0,015	(0,4...0,7)В (0,2...0,3)В
Примечание: В - ширина круга, в мм.

Таблица П9 Припуски при плоском шлифовании

Длина обрабатываемой поверхности, мм	Ширина шлифуемой поверхности, мм
	3-10	до 50	до 120	100-260	260-400	400-1000
100-150	0,15 - 0,2	0,2 - 0,25	0,25 - 0,3	0,3 - 0,35	0,35 - 0,45	0,5 - 0,6
500-1000	0,2 - 0,25	0,25 - 0,3	0,3 - 0,35	0,35 - 0,4	0,4 - 0,5	0,6 - 0,7
1000-2000	-	0,3 - 0,35	0,35 - 0,4	0,4 - 0,5	0,45 - 0,55	0,65 - 0,75

Размещено на Allbest.ru