[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Ćwiczenie 4: Możliwości kształtowania powierzchni szlifowaniem za pomocą ściernicy 8. MOŻLIWOŚCI KSZTAŁTOWANIA POWIERZCHNI SZLIFOWANIEM ZA POMOCĄ ŚCIERNICY8.1. CHARAKTERYSTYKA SZLIFOWANIA ZA POMOCĄ ŚCIERNICYSzlifowanie - polega na mikroskrawaniu materiału obrabianego przez ziarna ścierne związane spoiwem. Narzędziem jest ściernica, która wykonuje ruch główny – obrotowy, a posuwowy wykonuje przedmiot lub narzędzie. Celem szlifowania jest poprawa dokładności i chropowatości powierzchni, po obróbce poprzedzającej (np. po toczeniu, frezowaniu). Po szlifowaniu zgrubnym osiąga się klasę dokładności IT8–10 oraz chropowatość wyrażoną parametrem Ra zawiera się w granicach 2,5–1,25 μm. Po szlifowaniu wykańczającym, klasę dokładności IT5–7 i chropowatość Ra 0,32–0,16 μm. Szlifowanie jest najbardziej rozpowszechnioną metodą obróbki ściernej. 8.2. RODZAJE I ODMIANY SZLIFOWANIAIstnieje kilka podstawowych odmian kinematyki szlifowania. Można je sklasyfikować w zależności od kształtu powierzchni obrabianych, jej usytuowania, sposobu zamocowania przedmiotu, rodzaju posuwu, a także miejsca czynnej części ściernicy. Na rys.8.1 przedstawiono klasyfikację podstawowych odmian szlifowania za pomocą ściernicy. 8.2.1. Szlifowanie powierzchni obrotowychSzlifowanie powierzchni obrotowych dzieli się na kłowe, podczas którego przedmioty obrabiane ustala się w kłach lub uchwycie szczękowym i kle oraz bezkłowe, w którym przedmiot obrabiany nie jest ustalany ani w kłach, ani w uchwycie, lecz opiera się lub przesuwa po powierzchni podtrzymki listw i tarczy prowadzącej. Szlifowanie zewnętrzne (wałków) może odbywać się z posuwem wzdłużnym (rys.8.2a) i posuwem poprzecznym (wgłębnym) – rys.8.2b.
Rys.8.1. Klasyfikacja odmian i metod szlifowania za pomocą ściernicy
W obu odmianach szlifowania kłowego wałków ruch główny (roboczy) wykonuje ściernica 1, a ruch posuwowy obrotowy przedmiot obrabiany 2. Szlifowanie wewnętrzne (otworów) przedstawiono na rys.8.3. W przypadku szlifowania z posuwem wzdłużnym ściernica 1 wykonuje ruch główny obrotowy, a przedmiot obrabiany 2 ruch posuwowy obrotowy. Równocześnie ściernica lub przedmiot obrabiany wykonuje ruch wzdłużny w kierunku osiowym szlifowanego otworu. Ten sposób najczęściej stosuje się do obróbki przedmiotów symetrycznych osiowo np. tulei lub pierścieni. Szlifowanie obiegowe natomiast stosowane jest do przedmiotów niesymetrycznych lub dużych. W tym sposobie szlifowania wszystkie ruchy wykonuje ściernica 1, oprócz ruchu głównego obrotowego – również ruch obiegowy, ruch wzdłużny oraz dosuw. Przedmiot 2 jest nieruchomy. Szlifowanie bezkłowe dzieli się na szlifowanie bezkłowe wałków z posuwem wzdłużnym i posuwem poprzecznym oraz szlifowanie bezkłowe otworów. Zasadę bezkłowego szlifowania wałków z posuwem pokazuje rys.8.4.
a) b)
Rys.8.2. Szlifowanie kłowe powierzchni obrotowych zewnętrznych (wałków): a) z posuwem wzdłużnym, b) z posuwem poprzecznym, gdzie: 1-ściernica, 2-przedmiot obrabiany
Rys.8.3. Szlifowanie otworów: 1-ściernica, 2-przedmiot obrabiany
Szlifowanie bezkłowe otworu (rys.8.5). Ściernica robocza 2 wykonuje ruch główny obrotowy, ruch posuwowy wzdłużny. Tarcza napędzająca 4 nadaje przedmiotowi obrabianemu ruch obrotowy. Kierunki obrotów ściernicy i przedmiotu są przeciwne. Szlifowanie bezkłowe znajduje szerokie zastosowanie w produkcji wielkoseryjnej i masowej np. w przemyśle łożyskowym, do szlifowania pierścieni zewnętrznych i wewnętrznych, wałeczków i kulek, a także w przemyśle motoryzacyjnym do obróbki sworzni tłokowych, zaworów itp. Podstawową zaletą szlifowania bezkłowego jest uzyskanie dużej wydajności przy zachowaniu dużej dokładności wymiarowo-kształtowej przedmiotów i małej chropowatości powierzchni.
Rys.8.4. Szlifowanie bezkłowe wałka z posuwem wzdłużnym, gdzie: 3-ściernica prowadząca, φ-kąt pochylenia ściernicy prowadzącej do ściernicy roboczej powodujący przesuw wałka
Rys.8.5. Szlifowanie bezkłowe otworu, gdzie: 1-tarcze prowadzące, 2-ściernica, 3-tuleja obrabiana, 4-tarcza napędzająca 8.2.2. Szlifowanie płaszczyzn Rozróżnia się szlifowanie płaszczyzn obwodowe: wzdłużne i wgłębne oraz szlifowanie czołowe: wzdłużne i wgłębne. W obwodowym szlifowaniu wzdłużnym występuje ruch posuwowy styczny Czołowe szlifowanie płaszczyzn dokonuje się z prostoliniowym albo obrotowym posuwem stołu (przedmiotu). Duże płaszczyzny można szlifować ściernicami garnkowymi lub segmentowymi. Przedmioty te mogą być zamocowane na stole z ruchem prostoliniowym i obrotowym w układzie sztywnym oraz na przenośnikach z ruchem prostoliniowym i obrotowym. Na rys.8.6 pokazano typowe szlifowanie płaszczyzn zarówno obwodem, jak i czołem ściernicy. Ściernica wykonuje ruch roboczy. Przedmiot obrabiany, łącznie ze stołem szlifierki, wykonuje wzdłużny ruch posuwowy oraz posuw poprzeczny po każdym przejściu stołu. W obu odmianach szlifowania płaszczyzn wymaganą głębokość nastawia się przez dosuw ściernicy.
a)
Rys.8.6. Szlifowanie płaszczyzn:
b) 8.2.3. Szlifowanie powierzchni kształtowychSzlifowanie powierzchni kształtowych obejmuje całą grupę przedmiotów od prostych do bardzo złożonych kształtów. Ściernice mają profil roboczy dostosowany do kształtu przekroju poprzecznego powierzchni szlifowanych. Do szczególnych przypadków szlifowania kształtowego zaliczyć można: szlifowanie kół zębatych, gwintów, przekładni zębatych, ślimaków, korpusów itp. Przykład szlifowania kształtowego pokazano na rys.8.7. 8.3. CHARAKTERYSTYKA ŚCIERNICYŚciernicą nazywamy bryłę, o ustalonym kształcie i wymiarach, w której ziarna ścierne są związane w sposób dostatecznie trwały za pomocą spoiwa. Ziarna ścierne spełniają rolę ostrzy skrawających.
Rys.8.7. Szlifowanie powierzchni kształtowych: 1 – ściernica, 2 – przedmiot obrabiany 8.3.1. Ściernice z materiałów ściernych konwencjonalnychBudowę podstawowego narzędzia ściernego do szlifowania – ściernicy tarczowej – pokazano na rys.8.8. Jeśli oznaczymy narzędzie ścierne jako Ns, ziarno – z, spoiwo – s, i pory – p oraz objętość jako V, to: (8.1) Polskie Normy (PN-91/M-59101) obejmują kilkadziesiąt różnych rodzajów i odmian ściernic, kształtów osełek i segmentów, które mają wiele cech charakterystycznych takich jak: kształt, wymiary, gatunek i rodzaj ścierniwa, wielkość ziarna, twardość, strukturę i rodzaj spoiwa. Niektóre z nich zestawiono w tabeli 8.1. Ze względu na rodzaj materiału obrabianego na ściernice stosujemy następujące materiały ścierne: a) węglik krzemu SiC: – zielony 99C – do szlifowania węglików spiekanych, materiałów twardych i kruchych, – czarny 98C – do szlifowania żeliwa, brązu, aluminium. b) elektrokorund Al2O3: – zwykły – 95A – do szlifowania wstępnego, kształtującego, – półszlachetny – 97A – do szlifowania w szerokim zakresie oraz materiałów ogniotrwałych, – szlachetny – 99A – do szlifowania stali hartowanych, stopowy – do szlifowania precyzyjnego. Wielkość ziarna oznacza się numerem charakterystycznym. W przypadku ściernic wielkość ziarna oznacza się metodą analizy sitowej i numer ten jest ilością oczek na bieżący cal sita, na którym zatrzymało się ziarno. Wielkości ziarna stosowane na ściernice zawarte są w granicach od 46 (szlifowanie zgrubne) do 120 (szlifowanie wykańczające). Przez twardość narzędzia ściernego rozumie się opór, jaki stawia spoiwo przy wyrywaniu ziaren ściernych z powierzchni narzędzia podczas działania sił zewnętrznych. Zależy ona od właściwości wytrzymałościowych spoiwa i od grubości mostków spoiwa między ziarnami. A zatem od wielkości ziaren, warunków wypalania, rodzaju i ilości środków porotwórczych, sposobu zmieszania składników. Nie należy zatem mylić twardości ściernicy z twardością materiału ściernego. Twardość narzędzi ściernych bryłowych oznacza się literami alfabetu (rys.8.9).
Rys.8.8. Budowa ściernicy tarczowej z konwencjonalnych materiałów ściernych, gdzie: 1- ziarno, 2 – spoiwo, 3 – pory
Struktura ściernicy – jest określona procentową objętością udziału materiału ściernego w objętości całej masy ściernicy. Określa się cyframi zawartymi w czterech grupach, co pokazano na rys.8.9. Spoiwo jest składnikiem narzędzi ściernych, którego zadaniem jest powiązanie poszczególnych ziaren ściernych w porowate ciało stałe. Spoiwo musi mieć następujące właściwości: – odpowiednią wytrzymałość, stosownie do rodzaju ścierniwa i przeznaczenia narzędzia, – odporność na wpływy chemiczne i wilgoć, – zdolność do tworzenia w narzędziu dużych porów, spełniających rolę rowków wiórowych. Podstawowym spoiwem stosowanym na ściernice jest spoiwo ceramiczne V. Spoiwo żywiczne B stosuje się w ściernicach do szlifowania zgrubnego. Daje ono największą wytrzymałość ściernicy i umożliwia stosowanie dużych prędkości obwodowych ściernicy. Spoiwo gumowe jest stosowane do ściernic do przecinania – duże prędkości do 80 m/s. 8.3.2. Ściernice z materiałów supertwardychDo ściernic z materiałów supertwardych zaliczamy ściernice diamentowe i z regularnego azotku boru (borazonowe, elborowe, kubonitowe). Ściernice te są już szeroko stosowane w przemyśle do szlifowania zewnętrznego, wewnętrznego, płaskiego i bezkłowego oraz do ostrzenia narzędzi. Tabela 8.1. Przykłady narzędzi ściernych wg PN - 91 / M-59101 zgodnie z ISO – 525 Symbol kształtu NR Nazwa narzędzia, wymiar i zastosowanie
Zarys narzędzia Oznaczenie dotych- czasowe
1
Ściernica płaska 1-zarys – DxTxH szlifowanie wałków i płaszczyzn
T1
5
Ściernica płaska ... [ Pobierz całość w formacie PDF ] |