Как работает шлифовальный станок: принцип действия и виды обработки
Шлифовальный станок обрабатывает поверхности заготовок абразивным инструментом: кругом, лентой или бруском, снимая минимальные припуски для достижения точных размеров и высокого качества поверхности. В отличие от фрезерования или точения, шлифование позволяет получать шероховатость Ra 0,1–1,6 мкм и выдерживать допуски 5–7-го квалитета, что необходимо для деталей подшипников, валов и направляющих.
Устройство и принцип работы
Главный рабочий орган шлифовального станка: абразивный круг, закреплённый на шпинделе шлифовальной бабки. Круг изготавливается из электрокорунда, карбида кремния, кубического нитрида бора или синтетического алмаза на связке из керамики, бакелита или вулканита. Твёрдость и зернистость круга подбираются под материал и требуемое качество: зернистость 12–40 применяется для чернового шлифования, 60–120 для чистового. Шпиндель вращает круг с окружной скоростью 25–60 м/с, а в высокоскоростных конструкциях до 120 м/с. Заготовка при этом либо неподвижна, либо перемещается с небольшой скоростью подачи.
Этапы шлифовальной операции
Первый этап: правка круга. Перед началом работы абразивный круг правят алмазным карандашом или роликом, восстанавливая правильную форму и открывая новые острые зёрна. Без своевременной правки круг засаливается, начинает скользить по поверхности и вызывает прижоги.
Второй этап: установка и выверка заготовки. Деталь закрепляется в центрах, патроне, магнитном столе или тисках в зависимости от вида операции. Торцевое биение шпинделя на прецизионных станках не должно превышать 0,002 мм.
Третий этап: черновое шлифование с поперечной подачей 0,02–0,05 мм/ход и припуском 0,2–0,4 мм на сторону. На этом этапе снимается основной объём материала, поверхность ещё имеет риски и следы.
Четвёртый этап: чистовое шлифование с подачей 0,005–0,015 мм/ход. Скорость стола или вращение детали уменьшается, охлаждающая жидкость подаётся обильно для отвода тепла и стружки. Высокая температура в зоне резания при недостаточном охлаждении вызывает структурные изменения поверхностного слоя металла.
Пятый этап: выхаживание, несколько проходов без поперечной подачи, позволяют устранить упругие деформации системы и получить финальный размер.
Виды шлифовальных станков
Круглошлифовальные станки обрабатывают наружные цилиндрические и конические поверхности валов. Внутришлифовальные предназначены для растачивания отверстий с высокой точностью. Плоскошлифовальные обрабатывают плоскости деталей, используя торец или периферию круга. Бесцентрово-шлифовальные станки применяются в массовом производстве: деталь удерживается между ведущим и шлифующим кругами без применения центров, что значительно ускоряет цикл обработки. Ленточно-шлифовальные машины с абразивной лентой широко используются в деревообработке и при обработке крупных листовых заготовок.
Область применения
Шлифование завершает технологический маршрут изготовления ответственных деталей: коленчатых и распределительных валов, шеек шпинделей, колец подшипников, поршневых пальцев. Отечественные производители шлифовального оборудования: Липецкий станкостроительный завод и предприятия холдинга «Стан» выпускают круглошлифовальные и плоскошлифовальные станки для нужд авиационной и оборонной промышленности. Регулярный контроль геометрической точности станка и правильный выбор абразивного инструмента позволяют поддерживать стабильное качество продукции в долгосрочной перспективе.
