Шлифовальный станок – для металла, дерева и прочих материалов

16.1. Шлифовальные станки. Общие сведения. Основные методы обработки. Классификация и выбор основных характеристик шлифовальных станков

Шлифовальные станки работают абразивным инструментом. В общем парке металлорежущих станков они составляют порядка 20 %, а в массовом (автотракторном, подшипниковом) производстве доля шлифовальных станков достигает 60 %.

С помощью шлифовальных станков выполняются высокопроизводительные операции по обдирке отливок, отрезке, шлифованию из целого прутка высоколегированного материала спиральных и шпоночных канавок, специальных сложных профилей и т.д. При этом применяют методы скоростного и обдирочного шлифования, позволяющие за меньшее время снять гораздо больший объем металла, чем при черновой обработке точением и фрезерованием.

Кинематический процесс шлифования на всех типах шлифовальных станков осуществляется путем вращения шлифовального круга и вращения или перемещения обрабатываемой заготовки относительно рабочей поверхности круга(периферии или торца). Относительное перемещение заготовки проводится по прямолинейной или дуговой траектории.

Основные кинематические цепи шлифовальных станков:

вращение шлифовального круга от индивидуального привода;
продольное перемещение стола от гидропривода;
вращение обрабатываемой заготовки или стола от индивидуального привода;
поперечная подача шлифовального круга или заготовки — электромеханическая или гидравлическая;
подача круга на глубину — механическая или гидравлическая;
правка круга — ручная, гидравлическая, электромеханическая.

Классификация основных типов шлифовальных станков приведена в таблице 1.16.1.

Тип станка	Основная характеристика станка	Область применения станка	Конструктивные особенности станка
Круглошлифовальные станки	Наибольший диаметр шлифуемых заготовок 25 — 600 мм	Шлифование цилиндрических и конических поверхностей при зажиме заготовки в центрах или патроне	Вращающийся горизонтальный шлифовальный шпиндель помещается на салазках, осуществляющих подачу на глубину. Обрабатываемая заготовка вращается на центрах передней и задней бабки или в патроне передней бабки, установленных на столе. Возвратно-поступательное продольное движение осуществляется в станках малых и средних размеров — столом, очень крупных — шлифовальной бабкой
Универсальные круглошлифовальные станки	Наибольший диаметр шлифуемых заготовок 25 — 300 мм	Шлифование цилиндрических, конических и торцовых поверхностей при зажиме заготовки в центрах или патроне	Конструкция та же, что и у круглошлифовальных станков. Шлифовальная бабка, передняя бабка и стол станка являются поворотными вокруг вертикальных осей
Врезные круглошлифовальные станки	Наибольший диаметр шлифуемых заготовок 150 — 400 мм	Шлифование цилиндрических, конических и профильных поверхностей при зажиме заготовки в центрах при поперечной подаче круга (метод врезания)	Конструкция та же, что и у круглошлифовальных станков. Шлифование производится кругом или набором кругов, ширина которых соответствует ширине обрабатываемой поверхности. Продольное перемещение стола только установочное. Шлифовальная бабка или стол могут иметь осциллирующее движение в продольном направлении. Жесткость и мощность выше, чем у обычных круглошлифовальных станков
Бесцентровые круглошлифовальные станки	Наибольший диаметр шлифуемых заготовок 25 — 300 мм	Бесцентровое шлифование цилиндрических поверхностей на проход и цилиндрических, конических и профильных поверхностей по методу врезания	Станки имеют два шлифовальных круга. Вращение обрабатываемой заготовки осуществляется за счет разности окружных скоростей шлифующего и подающего круга, вращающихся в одном направлении. Продольная подача настраивается поворотом на небольшой угол ведущего круга или ножа. Подача на глубину производится шлифующим кругом
Вальцешлифовальный станок	Наибольший диаметр вальцов 400 — 1000 мм	Шлифование цилиндрических и профильных прокатных вальцов при установке их в центрах	Конструкция та же, что и у круглошлифовальных станков. Продольное перемещение круга осуществляется шлифовальной бабкой. Имеется механизм для получения выпуклых и вогнутых поверхностей
Станки для шлифования шатунных шеек коленчатых валов	Наибольший диаметр вала коленом 300 800 мм	Одновременное или последовательное шлифование шатунных шеек коленчатых валов по методу врезания	Конструкция та же, что и у круглошлифоваль-ных станков. Зажимы позволяют устанавливать коленчатый вал таким образом, чтобы шлифуемая шейка вращалась вокруг своей (собственной) оси. Привод изделия двухсторонний. Количество шлифовальных кругов -один или два
Внутришлифовальные станки	Наибольший диаметр шлифуемого отверстия 10-1000 мм	Шлифование цилиндрических и конических отверстий	По расположению шпинделя различают вертикальные и горизонтальные станки. Шпиндель изделия сообщает вращение обрабатываемой детали. Шлифовальный шпиндель помещается на салазках, осуществляющих возвратно-поступательное продольное перемещение; подача на глубину обычно проводится верхними салазками шлифовальной бабки
Плоскошлифовальные станки	Размер стола: ширина 150 -1000 мм, длина -200 — 5000 мм или диаметр 300-2000 мм	Шлифование плоских поверхностей периферией или торцом круга. При наличии специальных устройств шлифование сложных контуров	По расположению шпинделя различают станки вертикальные и горизонтальные, а по числу колонн — одноколонные и двухколонные с поперечиной. Заготовка или серия заготовок закрепляются на столе, который имеет круговое или продольное возвратно-поступательное перемещение. Только в очень крупных станках продольное движение осуществляется не столом, а стойкой круга. Подача на глубину проводится шлифовальной бабкой или столом
Двухсторонние плоско-шлифовальные станки	Диаметр шлифовального круга 450 — 900 мм	Шлифование двух плоских поверхностей одновременно	Различают горизонтальные и вертикальные станки. Шлифовальные шпиндели имеют установочное движение в осевом направлении. Между кругами помещается подающее устройство, на котором закрепляются обрабатываемые заготовки
Шлифовальные станки для направляющих	Наибольшая длина шлифуемой заготовки 1000 — 5000 мм	Шлифование плоских и призматических направляющих в станинах, столах, салазках и пр.	Одноколонная или портальная конструкция с двумя или тремя шпинделями, помещенными в бабках, расположенных на траверсе. Детали устанавливаются на столе, имеющем продольное возвратно-поступательное движение. В крупных станках это движение осуществляет стойка с траверсой
Универсальные заточные станки	Наибольший диаметр затачиваемого инструмента 100 — 300 мм	Заточка метчиков, разверток, зенкеров, фрез и пр. При наличии специальных приспособлений круглое наружное, внутреннее и торцовое шлифование	Горизонтальный стол с консольным крестовым столом или столом на станине. Шпиндельная бабка с одним или двумя кругами может поворачиваться вокруг вертикальной оси и устанавливаться по высоте. Стол перемещается в продольном направлении. В консольных конструкциях стол имеет перемещение также в поперечном и вертикальном направлениях. Передняя и задняя бабки или приспособления для поддержания затачиваемого инструмента устанавливаются на столе
Обдирочно-шлифовальные станки	Диаметр шлифовального круга 100 — 800 мм	Обдирка, зачистка шлифованием	Конструкция с гибким валом применяется для переносных станков малых размеров. Средние станки — настенные и маятниковые. Крупные станки — с подвижным столом
Плоскопритирочные станки	Диаметр притирочных дисков 200 — 800 мм	Притирка плоских и цилиндрических поверхностей	Станок имеет два вертикальных вращающихся шпинделя, на которых установлены чугунные, медные или абразивные круги. Детали помещаются в сепаратор, получающий дополнительное перемещение между кругами — притирами. Ручные станки имеют один круг; все движения детали осуществляются вручную
Круглопритирочные станки	Наибольший диаметр притираемых заготовок 50 — 200 мм	Притирка калибров и другого измерительного инструмента	Притираемая деталь устанавливается в горизонтальном шпинделе. Притирка производится притирами — кольцами вручную
Шлифовально-притирочные станки	Наибольший диаметр притираемого отверстия 100-300 мм	Притирка отверстий абразивными брусками	Одно- или многошпиндельные станки. Вращательное и возвратно-поступательное Движение имеет шпиндель с шлифовально-притирочными головками. Горизонтальные станки применяются для глубоких отверстий
Щлифовально-отделочные станки	Наибольший диаметр валов 100 — 200 мм	Притирка шеек валов, шпинделей, поршней и прочих деталей абразивными брусками	Горизонтальные станки — для отделки длинных деталей, вертикальные — для коротких изделий. Одно- и многошпиндельные модели. Деталь получает вращение, абразивные бруски — осциллирующее движение
Полировальные станки	Диаметр полировального диска; ширина ленты 100 — 200 мм	Полирование плоских поверхностей (бесконечный ремень); цилиндрических, конических, сложных наружных и внутренних поверхностей (мягкий круг)	Станки с мягким кругом или бесконечным ремнем (кожаным или матерчатым), на которые нанесен абразивный порошок. Движение ремня по шкивам. Полирование проводится вручную

Про другие станки: Листогиб электромагнитный – улучшенная модификация листогиба с ручным приводом - ИП Дубин, город Омск

Внутришлифовальный станок

Внутришлифовальные станки (рис. 3) предназначены для обработки внутренних цилиндрических, конически и сферических поверхностей.

Рисунок 3. Внутришлифовальный станок.

Рисунок 3. Внутришлифовальный станок.

Процедура внутреннего шлифования предназначена для финальной обработки внутренних поверхностей деталей. Одним из положительных эффектов, помимо убирания неровностей и понижения шероховатости, является исправление отклонения внутренней поверхности детали от оси вращения. Такое отклонение появляется, как правило, из-за погрешностей при производстве предыдущих металлорежущих операций.

Плоскошлифовальный станок имеет две бабки. В одной из них установлен патрон. В патроне закрепляется деталь. Вторая бабка имеет собственный привод. В ней установлен держатель, в котором фиксируется шлифовальный инструмент. Передняя бабка неподвижна. Подача осуществляется перемещением задней бабки на салазках. Часто подобные станки оснащаются дополнительным подводом смазывающе-охлаждающей жидкости.

Выбор шлифовальных кругов при высокоскоростном шлифовании всш

Традиционными шлифовальными кругами для ВСШ являются корундовые круги на керамической или органической связках. Холодно-прессованные и горячепрессованные шлифовальные круги на органической связке используются для обработки, например, стружечных канавок режущего инструмента. Для таких работ применение шлифовальных кругов на органической связке обусловлено большой стойкостью профиля.

Шлифовальные круги на керамической связке используют, например, для шлифования дорожек качения внутренних и наружных колец подшипников качения на окружных скоростях шлифовального круга в диапазоне 80 — 125 м/с.

В большинстве случаев работают шлифовальными кругами прямого профиля или с предварительным профилированием. Зернистость 8 — 40 в зависимости от требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности заготовки.

Требования, предъявляемые к техническим характеристикам корундовых шлифовальных кругов при работе по ВСШ, следующие:

высокая динамическая стойкость при нагрузке от центробежных сил;
высокая изгибная прочность в сухом и мокром состоянии (с СОЖ);
большой объем снимаемого материала в единицу времени (60 — 300 мм3/с);
незначительный износ профиля шлифовального круга;
низкие параметры шероховатости обработанных поверхностей заготовки (Ra = 0,16 -0,32 мкм);
допустимые окружные скорости при эксплуатации корундовых шлифовальных кругов составляют 63 — 125 м/с.

Дальнейшее повышение производительности высокоскоростного шлифования возможно только с использованием высокотвердых абразивов, в частности, эльбора, который применялся лишь для труднообрабатываемых материалов.

Для снижения температуры СОЖ подается непосредственно в зону резания. Если СОЖ с помощью сопла подается только в зазор между кругом и заготовкой, то количество СОЖ в самой зоне резания будет недостаточным.

В связи с большими окружными скоростями при ВСШ на рабочей поверхности шлифовального круга возникает воздушная подушка, вращающаяся со скоростью круга и блокирующая попадание СОЖ в зону шлифования. После отсечения этой подушки с поверхности круга механическим путем (рис. 1.16.1)

СОЖ, захватываемая поверхностью шлифовального круга, попадает на заготовку в зону шлифования. Эту систему подачи СОЖ называют «башмак для подачи СОЖ». Если при этом еще увеличивают давление в системе подачи СОЖ, то, таким образом, ликвидируется возможность возникновения при-жогов.

Про другие станки: Вальцы для листового металла - виды и сферы применения

Повышенная режущая способность и кромкостойкость кругов из эльбора, а также их хорошая теплопроводность способствуют образованию меньшей, чем при обработке абразивным инструментом, температуры поверхностного слоя заготовки.

Москва, Машиностроение. Энциклопедия 2002. Под редакцией К.В. Фролова

Делаем простейший шлифовальный станок своими руками

Учитывая тот факт, что серийное шлифовальное оборудование стоит недешево, есть смысл задуматься над тем, чтобы изготовить такой станок своими руками. Даже простейший самодельный станок, сделать который совсем несложно, позволит вам с высокой эффективностью и качеством выполнять шлифовку заготовок различной конфигурации.

Несущим элементом самодельного станка для выполнения шлифовальных работ является станина, на которой закрепляются два барабана и электрический двигатель. Для изготовления станины можно использовать толстый стальной лист, из которого вырезается площадка требуемого размера.

С двигателем все намного проще: его можно снять со старой стиральной машины, которая уже отслужила свой срок. Барабаны можно сделать наборными, для этого удобно использовать плиту ДСП, из которой вырезаются диски требуемого диаметра.

В качестве примера разберем последовательность действий по изготовлению самодельного шлифовального станка, станина которого имеет размеры 50х18 см. В первую очередь, из стального листа вырезают саму станину, а также рабочий стол, на котором будет закреплен электродвигатель. Размеры такого стола будут составлять примерно 18х16 см.

Важно, чтобы торцы станины и рабочего стола, которые будут соединяться, были обрезаны максимально ровно. Толстый лист металла, из которого вы будете изготавливать станину и рабочий стол, сложно разрезать вручную, поэтому лучше выполнить такую процедуру на фрезерном станке.

В станине и рабочем столе необходимо просверлить по три отверстия и надежно соединить их при помощи болтов. Только после этого устанавливается двигатель и надежно соединяется с поверхностью рабочего стола таким образом, чтобы основание двигателя плотно прилегало к поверхности площадки.

Выбирая электродвигатель для своего самодельного шлифовального оборудования, важно обращать внимание на мощность: она должна быть не ниже 2,5 кВт, а частота вращения – около 1500 об/мин. Если использовать привод с более скромными характеристиками, то станок будет обладать невысокой эффективностью. Можно избежать необходимости использования редуктора, если грамотно подобрать диаметры ведущего и натяжного барабана.

Выбирать диаметры барабанов следует в зависимости от того, с какой скоростью будет перемещаться абразивная лента. Так, если скорость движения ленты должна быть приблизительно 20 м/сек, то необходимо изготовить барабаны диаметром 20 см. Для установки натяжного барабана используется неподвижная ось, а ведущий фиксируется непосредственно на валу электродвигателя.

Чтобы сделать вращение натяжного барабана более легким, используется подшипниковый узел. Площадку, на которой устанавливается натяжной барабан, лучше всего сделать с некоторым скосом, это обеспечит плавный контакт абразивной ленты с обрабатываемой заготовкой.

Не составит особой сложности изготовить и барабаны для самодельного шлифовального станка. Для этого необходимо нарезать из ДСП квадратные заготовки размером 20 на 20 см, в центре каждой из которых просверливается отверстие. Затем эти заготовки собираются в пакет толщиной 24 см, который протачивается для формирования цилиндрического барабана диаметром 20 см.

Чтобы абразивная лента не проскальзывала на барабанах, на их поверхность можно натянуть широкие резиновые кольца, которые обычно нарезают из камеры велосипеда или мопеда. Ширина абразивной ленты, которую можно изготовить самостоятельно, должна составлять порядка 20 см.

Ленты для ленточно-шлифовальных станков

Как на производстве, так и в домашних условиях часто используются шлифовальные станки, рабочим инструментом в которых является матерчатая лента со слоем абразивного порошка. Основой таких лент является плотная материя (бязь, саржа) или специальная бумага, а абразивный слой на них фиксируется при помощи клеевого состава.

Эффективность использования такой ленты зависит от ряда параметров: плотности нанесения абразивного порошка и состава его зерен. Большей эффективностью отличаются ленты, порошок на которых занимает не более 70% их площади. Объясняется это тем, что обрабатываемый материал не забивается между абразивными зернами такой ленты.

Классифицируются ленты, устанавливаемые на шлифовальный станок, по номеру, обозначающему величину абразивных зерен, выраженную в сотых долях миллиметра. Надежность и эффективность такой ленты зависит также и от типа клея, который используется для фиксации абразивных зерен. На сегодняшний день используется два типа такого клея: мездровый и из синтетической смолы.

Как правило, ленточные шлифовальные станки применяются на деревообрабатывающих предприятиях. Лента на таких станках может также крепиться и на бобины, что позволяет отнести их к категории круглошлифовального оборудования. Но в большинстве случаев эти станки делают универсальными, выполнять на них обработку деревянных деталей можно как при помощи ленты, так и с использованием шлифовальных кругов.

Оборудование и приспособления для шлифовальных работ

В соответствии с принятой классификацией металлорежущих станков шлифовальные станки входят в третью группу. Зубошлифовальным и резьбошлифовальным станкам соответствует пятая группа.

Условное обозначение модели шлифовального станка состоит из сочетания трех или четырех цифр. Первая цифра обозначает номер группы, вторая — номер типа станка (1 — круглошлифовальные; 2 — внутришлифовальные; 3 — обдирочношлифовальные; 4 — специализированные шлифовальные для валов; 5 — не применяются; 6 — заточные; 7 — плоскошлифовальные с прямоугольным или круглым столом; 8 — притирочные и полированные; 9 — разные станки, работающие с использованием абразивного инструмента), а остальные — типоразмер. Буква, стоящая после первой цифры, обозначает модернизацию базовой модели станка. Алфавитный порядок букв соответствует числу модернизаций. Наличие буквы в конце обозначения указывает на модификацию базовой модели, степень точности или особенности станка. Например, мод. ЗВ110А — круглошлифовальный универсальный станок особо высокой точности с наибольшим диаметром устанавливаемого изделия более 100 мм, буква В указывает на модернизацию базовой модели.

Про другие станки: Мини ЧПУ для ювелиров: устройство и работа ювелирного станка

233

Специальные и специализированные шлифовальные станки обозначаются индексом из одной или двух букв и порядковым номером модели, причем буквенный индекс присвоен каждому заводу. Например, мод. ХШЗ-20 (шлифовальный полуавтомат для кулачковых шайб специализированный) обозначает двадцатую модель Харьковского станкостроительного завода.

Как и все металлорежущие, шлифовальные станки изготавливаются станкостроительной промышленностью пяти классов точности.

? Класс Н. Станки нормальной точности, обеспечивающие шлифование изделий примерно седьмого квалитета точности.
? Класс П. Станки повышенной точности, изготавливаемые па базе станков нормальной точности.
? Класс В. Станки высокой точности. Высокую точность шлифования па этих станках получают в результате высокого качества их изготовления.
? Класс А. Станки особо высокой точности изготавливают с более жесткими требованиями, чем станки класса В.
? Класс С. Станки особо точные, изготавливаемые с максимально возможной степенью точности.

В моделях станков с числовым программным управлением (ЧПУ) в конце шифра вводят букву Ф с цифрой: Ф1 — станки с цифровой индикацией; Ф2 — с позиционной системой управления; ФЗ — с контурной системой; Ф4 — с универсальной системой для позиционной и контурной обработки. Например: ЗМ225ВФ2 — внутришлифовальпый универсальный станок высокой точности с позиционной системой программного управления.

Плоскошлифовальный станок

Плоскошлифовальные станки (рис. 4) предназначены для обработки плоских поверхностей деталей с использованием абразивного инструмента, как правило, шлифовального круга.

Рисунок 4. Плоскошлифовальный станок.

Конструктивно плоскошлифовальный станок состоит из станины, на которой установлен стол. В нем закрепляется обрабатываемая деталь. На станине устанавливается суппорт. В зависимости от степени подвижности элементов, плоскошлифовальные станки подразделяются на три подгруппы:

с подвижным столом;
с подвижным суппортом;
с подвижным столом и суппортом.

В суппорте имеется шлифовальная головка, в которой закрепляется абразивный круг. Приводится круг в движение электродвигателем. Для изменения частоты вращения имеется коробка скоростей.

Шлифование осуществляется возвратно-поступательными движениями заготовки относительно абразивного круга или с постоянной подачей в одном направлении до завершения прохода.

Применение шлифовальных станков

С помощью станка для шлифования можно осуществлять ряд технологических операций:

шлифовку внутренних, а также наружных поверхностей деталей, имеющих различную форму и назначение;
заточку инструментов различного назначения;
обдирку, шлифование, а также отрезку отливок из металла, изделий со сложным профилем;
обработку зубчатых деталей, а также деталей с резьбой;
формирование на стальных прутках канавки шпоночного и спиралевидного типа.

Шлифовальный станок практически незаменим при работе с деталями, изготовленными из керамических и магнитных материалов и отличающимися сложностью обработки и высокой хрупкостью. Кроме того, шлифовальные станки способны выполнять технологические операции шлифовки и обдирки на высокоскоростных режимах, что делает такое оборудование эффективным и производительным.

На видео ниже работа круглошлифовального станка с ЧПУ:

Все шлифовальные станки работают по одному принципу: обработка металла осуществляется за счет одновременного вращения абразивного круга и перемещения или вращения обрабатываемой детали. Рабочей поверхностью является периферия или торец абразивного круга, а заготовка движется по отношению к ней по прямолинейной или дуговой траектории. Любой шлифовальный станок содержит в своей конструкции несколько кинематических цепей, которые обеспечивают:

передвижение рабочего стола в продольном и поперечном направлении, что возможно благодаря гидравлическому приводу;
вращение рабочего инструмента – шлифовального круга, осуществляемое за счет индивидуального привода рабочего инструмента;
подачу заготовки или инструмента в поперечном направлении за счет гидравлического или электромеханического привода;
правку круга, которую можно выполнять вручную за счет использования электромеханической либо гидравлической системы;
вращение заготовки или рабочего стола;
подачу рабочего инструмента на глубину, что может выполняться за счет гидравлического или механического привода.

Хонинговальный станок

Хонинговальные станки (рис. 6) применяются для обработки наружных и внутренних поверхностей деталей, которые имеют цилиндрическую или коническую форму. Для проведения операции шлифования на этом станке применяется специальная хонинговальная головка.

Рисунок 6. Хонинговальный станок.

Рисунок 6. Хонинговальный станок.

Шпиндель хонинговального станка в процессе работы совершает одновременно возвратно-поступательные и вращательные движения. При этом на поверхность обрабатываемой детали наносится своеобразный микрорельеф.

Операция хонингования наиболее широко применяется в автомобилестроении. Внутренняя поверхность цилиндров ДВС шлифуется именно таким способом. После хонингования на поверхности цилиндров образовываются микробороздки, которые удерживают масло, что увеличивает ресурс двигателя.