Шлифовальный станок: разновидности и основные характеристики, принцип работы

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: Отрезные станки | Страница: 2

16.2. Особенности конструкции и проектирования станков для скоростного и обдирочного шлифования

С разработкой новых конструкций станков для абразивной обработки, новых абразивных материалов и инструментов, новых СОЖ и способов их подвода появляются условия для широкого внедрения в промышленность различных видов высокопроизводительного шлифования — скоростного и обдирочного, разновидностью которых являются высокоскоростное (ВСШ) и глубинное шлифование.

При проектировании станков, работающих по технологии высокоскоростном шлифовании (ВСШ), предусматривается использование:

шлифовальных кругов стандартных типов (из корунда или карбида кремния на керамической или полимерной связке); окружные скорости круга составляют 60 — 120 м/с;
шлифовальных кругов эльборовых на сверхтвердой связке; окружные скорости составляют до 150 м/с;
стальных кругов с покрытием из эльбора на гальванической связке; окружные скорости составляют до 250 м/с.

Эффективность скоростного и, особенно, обдирочного шлифования (процессов с очень высокой тепловой напряженностью) в значительной степени зависят от отвода тепла из зоны обработки.

Высокие скорости резания, достигающие 250 м/с, обуславливают высокие динамические нагрузки на упругую систему станка. Поэтому строго регламентирован порядок подготовки и эксплуатации абразивного инструмента. Шлифовальные круги перед установкой на станок проходят испытания на разрывную прочность. Круги больших диаметров статически балансируются.

Шлифовальные станки оснащают устройствами для динамической балансировки кругов и текущего контроля их виброхарактеристики.

По мере износа шлифовальных кругов в процессе работы снижаются их окружная скорость и прочность. Поэтому допускается износ кругов не более 20 % диаметра.

Для поддержания постоянной скорости резания станки оснащают специальными статическими преобразователями электроэнергии с частотным регулированием по току.
В связи с высокой вероятностью разрыва кругов при работе, в станках предусматривают надежную защиту зоны обработки и блокировку открывания защитного кожуха.
Для обеспечения высокой точности обработки станки оснащают приборами активного контроля размера и системами адаптивного управления (в большинстве случаев — по мощности главного привода).
При работе с повышенными режимами шлифования для лучшего отвода шлама необходима подача увеличенного количества СОЖ в зону резания под давлением 0,5 — 1 МПа.
Конструкция станков должна быть кабинетного типа с полностью изолированной зоной резания, способной принять большое количество СОЖ.

На высокоскоростных и силовых станках используется двойная очистка СОЖ : предварительная с помощью гидроциклонов и окончательная — транспортерами с бумажной лентой. Для получения высокой точности обработки степень очистки СОЖ должна быть не более 5 мкм. На станках с закрытой зоной для отвода тепла применяют холодильные установки с фреоновыми или воздушными охладителями.

По сравнению с традиционными шлифовальными станками станки для ВСШ имеют ряд особенностей.

Так, у них увеличена мощность привода вращения круга, обеспечивающая большие скорости съема металла; увеличена скорость врезания (подача на глубину) для получения больших скоростей съема металла; увеличена частота вращения (или продольного перемещения для плоскошлифовальных станков) детали для обеспечения оптимального отношения скорости круга к скорости детали (стола) v/vи = 60.

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.

Простой самодельный станок из подручных средств

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.

Про другие станки: Шлифовальный станок. Виды и типы. Работа и применение. Выбрать

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.

Еще один самодельный станок, собранный «на коленке»

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.

Вариант самоделки немного сложнее

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.

Классификация шлифовальных станков

14.09.2022

Шлифование — это тип вторичной и конечной обработки изделия, который всегда выполняется после первичной обработки на токарном или фрезерном станке.

Очень маленькие частицы стружки удаляются с заготовки путем трения абразивным материалом. С началом обработки вступают в контакт абразивы шлифовального круга и заготовки, и из-за силы трения исходный слой от шлифовального круга изнашивается, а свежий слой абразивов вовлекается в процесс, которая продолжается до тех пор, пока не будет закончена обработка.

В различных условиях в зависимости от рабочей среды используются разные типы шлифовальных станков. Процесс износа старого слоя и образования свежего слоя известен как процесс самозатачивания шлифовального круга.

Шлифование является одним из процессов обработки, который потребляет наибольшую удельную энергию резания при очень низкой скорости удаления материала по сравнению с другими процессами обработки. Это обусловлено следующими причинами:

При шлифовке большая часть абразива попадает внутрь круга и небольшая часть абразива может взаимодействовать с ним, поэтому удаляется меньше материала. Эта причина является наиболее важной.
Отрицательный угол рейки. Обычно абразивные частицы взаимодействуют с заготовкой с отрицательным углом рейки. Как известно, отрицательный передний угол увеличивает прочность и требует больших усилий резания, поэтому под таким углом лучше не работать, иначе это плохо скажется на износе шлифовального круга.

Критерии выбора переносных станков

Перед тем как приступить к выбору конкретной модели шлифовального станка, необходимо решить, для чего он будет использоваться. В точильно-шлифовальных станках в качестве инструмента используют шлифовальные диски из твердых материалов, поэтому на таком оборудовании можно срезать значительные слои металла и делать глубокие выборки.

Далее следует определиться, как будет эксплуатироваться будущий станок для шлифовки. В этом случае важны следующие характеристики:

Показатели массы и габаритов. Если станок будет «кочевать» между объектами или домом и дачей, то желательно, чтобы его вес не превышал 15–20 кг, а габариты — размеров багажника легкового автомобиля.
Мощность. Этот параметр напрямую связан с производительностью. Для мелких домашних работ достаточно 300–400 Вт, а для обработки ступеней, перил, балясин и прочих деревянных изделий на строительстве дома потребуется не менее 700–800 Вт.
Скорость движения ленты. От этого показателя зависят как производительность, так и возможность обработки твердых материалов.
Виды, стоимость и доступность расходных материалов. На разном оборудовании применяются различные длины шлифовальных лент и диаметры дисков. Желательно использовать самые распространенные размеры.

Кроме того, важными критериями при выборе шлифовального станка являются репутация торговой марки (в части именно этого оборудования) и наличие гарантийной мастерской в вашем городе.

Круглошлифовальный

Крепление выполняется различными способами:

установка детали в центрах,
бесцентровая установка по обрабатываемой поверхности,
закрепление патронами.

Оборудование имеет два рабочих стола: на горизонтальном фиксируется изделие, на вертикальном — шпиндельная бабка с абразивным кругом. В универсальных моделях возможны повороты основного рабочего стола и круга. Одними из определяющих параметров являются размер стола, диаметр и скорость вращения круга, устройство механизма подачи, ограничения по габаритам.

Возможно выполнение различных шлифовальных операций:

продольные;
врезные;
внутренние;
шлифование торцов.

Они осуществляются в ручном или автоматическом режиме с использованием ЧПУ, с возможностью поворачивать круг, деталь, переднюю и шлифовальную бабку. Блок ЧПУ может также управлять продольным движением стола, шпиндельной бабкой.

Последовательность работы за станком включает следующие этапы:

металлоизделие закрепляется;
настраивается положение абразивного круга;
запускается вращение изделия, его поступательное горизонтальное движение;
производится шлифовка со смещением на заданную глубину.

Про другие станки: О технике безопасности и охране труда при работе с токарным станком

Диапазон настройки оборудования данного типа широк, позволяет выполнять разнообразные виды шлифования.

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.

Одна из разновидностей ленточно-шлифовального станка

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.

О технических особенностях некоторых устройств с чпу

Изготовление подобных станков для работ по шлифовке бывает связано с определенными сложностями, которые характеризуются такими техническими факторами:

с одного боку, необходимо добиваться хорошего качества и довольно высокой точности шлифовальных работ, с наименьшим рассеиванием по размерам кругов;
с другого, необходимо учитывать погрешность в точных размерах шлифовального рабочего круга, зависимые от его износа.

В таких случаях требуется, чтобы на подобном шлифовальном станке ЧПУ, имелись специальные механизмы для автоматического компенсирования изнашиваемости этого инструмента. Подобные механизмы призваны компенсировать (возместить):

некоторую деформацию;
небольшую погрешность в температурном режиме;
изменения в припусках, допустимых на обрабатываемых заготовках;
любые погрешности станочных приспособлений по заданным координатам.

Важно. Для таких кругло-шлифовальных типов устройств, к примеру, эти механизмы могут обеспечить постоянную возможность измерения размера заготовки по диаметру во время ее обработки. Причем погрешность в измерении не превысит больше 2·10-5 мм. Продольное же перемещение такого стола контролируется, имея погрешность всего 0.1 мм.

Обычно для шлифовочного типа устройств употребляют специальные системы CNC (от англ. ЧПУ), управление которыми реализовывается по ординатам от 3 до 4. А если в станках задействовано несколько шлифовочных кругов, то такое управление будет производиться по 5-6-8 разным ординатам.

Обдирочно-шлифовальные станки

Главная функция обдирочно-шлифовальных станков отражена в названии. Данное оборудование подразделяется на 3 типа:

Стационарные. К этой категории станков относятся аппараты с возможностью обработки мелких деталей с одной или обеих сторон. Сам он делится на два подвида: радиально-заточные и торцевальные. Наиболее популярным является первый из них за свой большой набор функций. Шлифовальные круги для них имею диаметр 40-75 см, интенсивность обработки – от 4 до 50 мс.

Подвесные. Используют для шлифовки средних и больших литых деталей. Как следует из названия, находятся такие станки в подвешенном состоянии. Это дает возможность располагать обрабатываемую деталь в любом удобном положении без значительных затрат времени и сил. Особенность – большая мощность встроенных электрических машин и размеры абразивного диска.

Специальные. К таким станкам относятся автоматические и полуавтоматические станки. Используют их в основном при большом количестве необходимых деталей. На таких станках все операции проводятся автоматически, в ручном режиме только вкладывается и извлекается заготовка. При необходимости обработки неровной поверхности, жестко закрепленные станки не могут справиться с этой задачей. Для этой цели применяются плавающие головки, которые закреплены в подвешенном состоянии и имеют свободный ход.

Техника безопасности

Очень часто люди получают травмы различной степени по причине несоблюдения элементарных правил техники безопасности. Для того чтобы избежать таких неприятных последствий работы, нужно изучить меры предосторожности и правила работы со шлифовальным станком.

Всегда надо работать только в защитных очках. Любой материал может в любой момент раскрошиться от воздействия оборудования, а его кусочки разлетятся в разные стороны и могут попасть в глаз. А ещё были случаи, когда шлифовальный камень из-за старости подвергался разрушению. Это тоже может стать причиной поражения открытых участков тела.
Если имеются длинные волосы, то необходимо работать в шапочке, которая не даст локонам попасть во вращающиеся детали оборудования.
Никогда нельзя стоять прямо перед станком. Лучше сделать полшага в сторону. Тогда никакая деталь не отлетит в туловище.
Работать на станке нельзя в перчатках, поскольку их может затянуть внутрь вместе с рукой.
Запрещается обрабатывать детали на шлифовальном станке в длинной одежде, поскольку ткань может легко намотаться на движущиеся предметы.
Категорически запрещается подпускать к агрегату ребёнка. Нужно сразу предупредить его, что это не игрушка. В том случае, если такой аппарат стоит дома, то электрический шнур надо после работы подвешивать высоко, чтобы ребёнок не дотянулся до него и не подключил устройство к сети.