Reklama
A A A

Szlifowanie powierzchni walcowych

Szlifowanie jest najbardziej rozpowszechnioną metodą obróbki wykań­czającej powierzchni walcowych. Istotną zaletą tej metody jest to, że może być stosowana do obróbki przedmiotów o dużej twardości (po obróbce cieplnej). Za pomocą szlifowania można osiągnąć dokładność w granicach 1 lub 2 klasy, a gładkość powierzchni — w granicach klas 7-f-10. Dokład­ność obróbki, gładkość powierzchni i wydajność przy szlifowaniu zależy w znacznym stopniu od obróbki poprzedzającej szlifowanie oraz od wyboru ściernicy i warunków skrawania. Przedmioty wymagające dużej dokład­ności obróbki (1 lub 2 klasy) szlifuje się w dwóch operacjach: zgrubnej i wykańczającej. Taki rozdział umożliwia właściwy dla obu operacji wy­bór ściernicy i warunków skrawania oraz pozostawienie małego naddatku na szlifowanie wykańczające, a przez to połączenie dużej wydajności szli­fowania zgrubnego z dużą dokładnością szlifowania wykańczającego. Zwy­kle na operację zgrubną przypada 2/3, a na operację wykańczającą 1/3, naddatku na szlifowanie. Dobór ściernicy uzależniony jest od własności obrabianego materiału, wielkości naddatku na obróbkę, wymagań dotyczących dokładności obrób­ki, kształtu obrabianego przedmiotu oraz typu stosowanej szlifierki. Ściernice charakteryzują: 1) rodzaj i gatunek materiału, 2) ziarnistość, 3) twardość, 4) struktura, 5) spoiwo, 6) kształt i 7) wymiar. Ziarnistość określa się przez wielkość ziarna materiału ściernego wcho­dzącego w skład wyrobów ściernych. Ziarnistość określa się numerem, który oznacza liczbę oczek sita na 1 cal lub wymiar ziarna w mikronach. Twardość ściernicy określa się wielkością oporu, jaki stawia spoiwo przeciw odrywaniu się ziarn ściernych z powierzchni ściernicy pod dzia­łaniem sił zewnętrznych. Im twardsza jest ściernica, tym większej siły wymaga oderwanie ziarna ściernego. Strukturę ściernicy określa się wzajemnym stosunkiem ilości ziarna ściernego, spoiwa i wielkości porów. Ściernice o określonej strukturze, zależnie od ilości ziarn na jednostkę objętości ściernicy, stanowią grupy ściernic o strukturze zwartej, średniej i otwartej. Ściernice o jednakowej twardości mogą być wykonywane w różnych grupach struktur. Spoiwo jest to materiał łączący trwale ziarna ściernicy. Stosowane są następujące rodzaje spoiw: ceramiczne, silikatowe, magnezytowe, bakeli­towe, gumowe, szelakowe oraz proszki metali i metale. Sposób oznaczania ściernicy określono w normie PKN/M-59100. Symbol ściernicy składa się z trzech części: pierwsza określa jej kształt (wg PKN/M-02800), druga wymiary, a trzecia materiał, ziarnistość, twar­dość, strukturę i spoiwo (wg PKN/M-59100). Na przykład ściernicę tarczo­wą, ujętą normą PKN/M-59150, płaską o średnicy zewnętrznej 300 mm, grubości 20 mm i średnicy otworu 75 mm, wykonanej z elektrokorundu B o ziarnistości 46, twardości P, strukturze 5 i spoiwie ceramicznym C, ozna­czymy w sposób następujący: NSAa 300 X 20 X 75 EB 46 P5C PN/M-59150. Dobierając ściernicę należy kierować się wskazaniami podanymi w ta­blicy 28. Szlifowanie powierzchni walcowych można przeprowadzać na szlifier­kach kłowych i bezkłowych. W pierwszym przypadku rozróżniamy na­stępujące sposoby szlifowania: 1) szlifowanie przy posuwie wzdłużnym i małej głębokości skrawania, 2) szlifowanie przy posuwie wzdłużnym i dużej głębokości skrawania (tzw. szlifowanie głębokie), 3) szlifowanie przy posuwie poprzecznym, czyli szlifowanie wgłębne. Według pierwszego, dotychczas najbardziej rozpowszechnionego sposo­bu, cały naddatek zdejmowany jest w kilku przejściach przy głębokościach skrawania w granicach 0,05-7-0,02 mm. Sposób ten stosowany jest przede wszystkim do obróbki powierzchni o dużej długości w stosunku do śred­nicy. Szlifowanie głębokie polega na tym, że cały naddatek (od 0,1 do 0,3 mm) zdejmuje się w jednym przejściu przy stosunkowo niedużym posuwie wzdłużnym (2-1-6 mm/obr). Schemat takiego szlifowania po­kazano na rys. 223, przy czym na rys. 223a przedstawiono ściernicę i przedmiot przed roz­poczęciem szlifowania, a na rys. 223b — w czasie szlifowania. Jak widać na rysunku, na pra­cującej powierzchni ściernicy, po pewnym czasie pracy, two­rzy się wskutek zużycia część stożkowa, a następnie szlifowa­nie w zasadzie odbywa się już tylko tą powierzchnią ściernicy. Ten sposób szlifowania, wprowadzony w ostatnich latach, stosowany jest najczęściej do obróbki stosunkowo krót­kich powierzchni. W takich przypadkach jest on zwykle wydajniejszy od sposobu pierwszego, co tłumaczy się zmniejszeniem liczby przejść jało­wych oraz bardziej wydajnymi warunkami skrawania. Często ściernice przeznaczone do takiego szlifowania otrzymują od razu przy obciąganiu kształt stożkowy (o rozbieżności tworzących 2°) lub schodkowy. Szlifowanie wgłębne (tylko posuwem poprzecznym) przeprowadza się ściernicą o szerokości nieco większej od długości szlifowanej powierzchni przedmiotu. Wielkość posuwu poprzecznego, wykonywanego ruchem jed­nostajnym przez wrzeciennik ściernicy, waha się zależnie od rodzaju ope­racji (zgrubna lub wykańczająca) i szybkości obwodowej przedmiotu w granicach od 0,001 do 0,02 mm/obr. Sposób ten wymaga odpowiednio mocnych i sztywnych szlifierek. Szerokie zastosowanie szlifowania wgłębnego do obróbki stosunkowo krótkich przedmiotów w wielkoseryjnęj i masowej produkcji silników tłu­maczy się dużą wydajnością (obrabiana powierzchnia szlifowana jest jed­nocześnie na całej swej długości), możnością szlifowania kilkoma ścierni­cami różnych powierzchni przedmiotu (np. jednoczesne szlifowanie kilku czopów wału korbowego) oraz możnością szlifowania powierzchni o róż­nych zarysach prostoliniowych. Jednym ze sposobów obróbki na szlifierkach kłowych jest bardzo do­kładne szlifowanie umożliwiające uzyskanie gładkości powierzchni w 9 i 10 klasie. Sposób ten charakteryzuje się odpowiednim doborem ściernicy i warunków skrawania drobnoziarniste niezbyt twarde ściernice ze spo­iwem organicznym (gumowym lub bakelitowym), bardzo mała głębokość skrawania (poniżej 0,005 mm), mała szybkość obwodowa przedmiotu (2-f-10 m/min), duża szybkość obwodowa ściernicy (30-7-40 m/min), duża liczba przejść bez posuwu poprzecznego i zastosowanie obfitego chłodzenia. Szlifowanie bezkłowe charakteryzuje się tym, że obrabiany przedmiot nie jest zamocowany ani w kłach, ani w uchwycie, natomiast umieszczany pomiędzy dwiema tarczami (szlifującą, tj. ściernicą oraz prowadzącą, która obraca przedmiot) i oparty o podtrzymkę, przy czym oś przedmiotu znaj­duje się 10-f-15 mm ponad prostą łączącą środki obu tarcz; jest to szlifo­wanie współbieżne. Obie tarcze obracają się w tym samym kierunku, lecz z różną prędkością obrotową (stosunek liczb obrotów tarczy szlifującej do liczby obrotów tarczy prowadzącej równy jest 1 : 5-f-l : 10). Szybkość ścier­nicy jest taka sama, jak przy szlifowaniu innymi sposobami, a szybkość obwodowa tarczy prowadzącej jest mniej więcej równa szybkości obwo­dowej przedmiotu przy szlifowaniu w kłach. Przy szlifowaniu bezkłowym szybkość obwodowa przedmiotu jest wskutek poślizgu o 1-t-3°/o mniejsza od szybkości obwodowej tarczy prowadzącej. Szlifowanie bezkłowe podobnie jak szlifowanie w kłach może odbywać się posuwem wzdłużnym lub poprzecznym. W pierwszym przypadku (rys. 224) w celu nadania przedmiotowi wzdłużnego ruchu posuwnego, oś tarczy prowadzącej jest pochylona pod niewielkim kątem (a == 1 -J- 6°)s względem osi ściernicy. Posuw wzdłużny przedmiotu wyraża się wzorem pw = A. • vt ' sin a gdzie: A — współczynnik poślizgu przedmiotu względem tarczy prowa­dzącej (A = 0,97-7-0,99), vt — prędkość obwodowa tarczy prowadzącej. Aby tarcza prowadząca stykała się na całej szerokości z obrabianym przedmiotem, jej powierzchnia robocza musi mieć kształt hiperbolo idy obrotowej, której tworząca będzie się pokrywać z tworzącą walcowej po­wierzchni przedmiotu. Hiperboloidalny kształt tarczy prowadzącej otrzy­muje się przesuwając diament obciągający wzdłuż prostej tworzącej. Głębokość skrawania na jedno przejście waha się przy szlifowaniu zgrubnym od 0,02 do 0,15 mm, a przy wykańczającym — od 0,0025 do 0,01 mm. Liczba przejść przy obróbce zgrubnej zależy od naddatku, a przy wykańczającej wynosi co najmniej dwa. Tę metodę szlifowania bezkłowego stosuje się do obróbki powierzchni przedmiotów bez występów, jak np. sworzni tłokowych, części nośnych, tłoków itp. W tych przypadkach, kiedy przedmiot ma kołnierze lub występy unie­możliwiające przesuwanie przedmiotu między tarczami (np. zawory, popy-chacze itp.), stosuje się szlifowanie bezkłowe posuwem poprzecznym. Przedmiot obrobiony kładzie się na podtrzymce między obydwoma tarcza­mi, a obróbka odbywa się w .wyniku dosuwania tarczy prowadzącej do ściernicy, której szerokość powinna być nieco większa od długości szlifo­wanej powierzchni. Posuw poprzeczny na 1 obrót przedmiotu przyjmuje się dla szlifowania zgrubnego od 0,004 do 0,04 mm, a dla szlifowania wy­kańczającego — od 0,003 do 0,01 mm. Szlifowanie bezkłowe ma szereg zalet w porównaniu ze szlifowaniem w kłach: uniknięcie operacji nakiełkowania, wyeliminowanie błędu wyko­nania nakiełków, prostota całego urządzenia, sztywne podparcie przed­miotu, duża sztywność i łatwe automatyzowanie szlifierek bezkłowych, dwukrotnie mniejszy niż przy szlifowaniu w kłach wpływ zużycia ścier­nicy na dokładność obróbki (zużycie odbija się na średnicy przedmiotu a nie na jego promieniu) i wreszcie największa zaleta — wysoka wydaj­ność, O' czym świadczy następujący przykład wzięty z praktyki. Wydajność szlifowania części nośnej żeliwnych tłoków silników samochodowych z nad­datkiem 0,25 mm (na średnicy), dwoma przejściami zgrubnymi i jednym wykańczającym, zapewniającym dokładność z tolerancją 0,01 mm, wynosi 175 sztuk tłoków na godzinę. Wymienione zalety powodują szerokie zasto­sowanie szlifowania bezkłowego w wielkoseryjnym i masowym przemyśle motoryzacyj nym. Przy projektowaniu obróbki szlifowaniem należy jednak uwzględnić wady szlifowania bezkłowego. Do najważniejszych z nich zaliczamy brak możności zapewnienia współosiowości powierzchni szlifowanej z innymi obrobionymi powierzchniami przedmiotu oraz ograniczenia co do kształtu i wymiarów obrabianych przedmiotów.