Устройство шлифовального станка по металлу

Шлифовальные станки – отдельная категория металлообрабатывающих станков, которые предназначены для производства операций шлифовки. Имеется несколько основных видов этих станков, которые различаются по конструкции, принципу работы и виду обрабатываемых поверхностей. Рассмотрим каждый из них по отдельности.

Круглошлифовальный станок

Станки кгруглошлифовальной подгруппы (рис. 1) предназначены для производства шлифовальных операций на наружных и внутренних поверхностях тел вращения.

Рисунок 1. Круглошлифовальный станок.

Конструктивно круглошлифовальный станок состоит из станины (1), стола (2) двух бабок (3,5), в которых закрепляется цилиндрическая или коническая деталь и приводной бабки (4), в которой закреплен рабочий орган. Рабочим органом на этом станке является шлифовальный круг. Здесь имеются различия в способе подачи вращательного движения, которые часто комбинируются в зависимости от требуемого эффекта:

• вращается сама заготовка;
• вращается шлифовальный круг;
• вращается и заготовка, и круг.

В общем случае заготовка закрепляется в центрах. Запускается приводной электродвигатель шлифовального круга. Выбирается скорость вращения круга и скорость подачи. Круг подается на заготовку. Осуществляется продольная подача с определенной скоростью. В процессе работы шлифовальный круг снимает металл с поверхности заготовки, тем самым сглаживая неровности и уменьшая шероховатость.

Также различаются способы подачи шлифовального круга при обработке детали (рис. 2).

Рисунок 2. Способы шлифования.

Основные способы шлифования поверхностей тел вращения следующие:

1. с осуществлением продольной подачи;
2. с заглублением;
3. с врезанием;
4. с последовательным врезанием;
5. комбинированный.

Станки для круглого шлифования подразделяются на следующие категории:

• стандартные;
• специализированные;
• универсальные;
• бесцентровые;
• врезные.

Самым распространенным является стандартный круглошлифовальный станок.

Внутришлифовальный станок

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

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.

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.

Бесцентрошлифовальный станок

Этот тип является разновидностью круглошлифовального станка. Бесцентрошлифовальный станок (рис. 5) используется для обработки деталей, закрепить которые в центрах не представляется возможным. Это связано либо с отсутствием возможности захвата детали патроном, либо с габаритами.

Рисунок 5. Бесцентрошлифовальный станок.

Бесцентрошлифовальный станок имеет два шлифовальных круга, каждый из которых приводится в движение собственным электромотором. Один из кругов, как правило, закрепляется статично или имеет настройку положения лишь по высоте. Второй круг подвижный и может перемещаться в более широких диапазонах. Снизу имеется так называемый опорный нож, который служит для поддержки обрабатываемой детали.

Различают три основные шлифовальные операции на этом станке.

1. Продольное шлифование. Этой операции подвергаются детали с гладкими поверхностями различных длин и диаметров. Подача осуществляется при повороте одного из абразивных кругов или при изменении положения опорного ножа.
2. Врезное шлифование. При помощи врезного шлифования обрабатываются детали с коническими и сферическими поверхностями, многоступенчатые валы и прочие детали с форменной поверхностью.
3. Шлифование до упора. Применяется как промежуточная операция между продольным и врезным шлифованием. Таким способом обрабатываются детали, которые имеют слишком большую длину или такую форму поверхности, при которой другие типа шлифования не подходят. Когда шлифовальный круг подходит к своей крайней точки, деталь удаляется из зоны обработки и происходит повторная установка.

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.

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.

Приспособлениями называются дополнительные устройства, используемые для механической обработки, сборки и контроля деталей, сборных единиц и изделий. Основным назначением большинства приспособлений является повышение производительности и точности обработки. В отдельных случаях приспособления предназначаются для расширения технологических возможностей станка.

Приспособления классифицируют по двум основным признакам: целевому назначению и степени специализации.

По целевому назначению различают пять групп приспособлений:

• ? станочные для установки заготовок на станках (70. 80 % от общего количества приспособлений), которые в зависимости от вида обработки делят на токарные, фрезерные, сверлильные, шлифовальные, расточные, протяжные, строгальные и др.;
• ? станочные для установки обрабатывающих инструментов (вспомогательный инструмент), характеризующиеся большим количеством нормализованных конструкций в силу использования нормализованных и стандартных рабочих инструментов;
• ? сборочные для обеспечения правильного взаимного положения деталей и сборочных единиц, предварительного деформирования собираемых упругих элементов (резиновых деталей, пружин, рессор), напрессовки, запрессовки, вальцовки, клепки, гибки по месту и других сборочных операций;
• ? контрольные для проверки точности заготовок, промежуточного и окончательного контроля изготавливаемых деталей, проверки сборочных операций, сборочных единиц и машин (к этой группе относятся также испытательные и контрольно-измерительные стенды);
• ? транспортно-кантовальные для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок и собираемых изделий (обычно тяжелых), используемых в основном в автоматизированном массовом и крупносерийном производстве.

По степени специализации приспособления подразделяют на три группы (рис. 5.1), в каждую из которых входят соответствующие системы станочных приспособлений.

Рис. 5.1. Классификация станочных приспособлений по степени специализации

Система УБП предусматривает применение универсальных безналадочных приспособлений, не требующих установочных и зажимных элементов. Она включает комплексы универсальных приспособлений, входящих в комплекты оснастки, поставляемой машиностроительным предприятиям в качестве принадлежностей к станкам. Рекомендуется для единичного и мелкосерийного производства.

Система УНП предусматривает разделение элементов приспособлений на два основных вида: базовые и сменные. Базовые элементы — постоянная, многократно используемая часть приспособления, изготавливаемая заранее по соответствующим стандартам. Сменные установочные и зажимные элементы-наладки могут быть универсальными (изготавливаемыми заранее) и специальными (изготавливаемыми по мере необходимости машиностроительным заводом). Рекомендуется для мелкосерийного и серийного производства, особенно эффективна при групповой обработке заготовок.

Система СНП, так же как и система УНП, включает базовые элементы и комплексы элементов-наладок, но отличается более

высокой степенью механизации приводов и использованием многоместных приспособлений. Рекомендуется для специализированного серийного и крупносерийного производств.

Система СРП содержит комплексы стандартных сборочных единиц с базовыми поверхностями для сборки различных приспособлений. По окончании эксплуатации (при смене объекта производства) компоновки разбирают па сборочные единицы и используют их в новых приспособлениях. Рекомендуется для серийного и крупносерийного производства в условиях частой смены выпускаемых изделий с большим количеством модификаций.

Система У СП предусматривает комплекс стандартных, заранее изготовленных из высококачественных легированных и инструментальных закаленных сталей (12ХНЗА, У8А, У10А и др.) элементов — деталей и сборочных единиц высокой точности, из которых компонуют различные конструкции специальных приспособлений. После применения приспособления разбирают па составные элементы. Элементы УСП находятся в обращении в течение 18-20 лет. Рекомендуется для единичного, мелкосерийного, серийного производства и различных опытных производств в период освоения новых видов изделий.

Система ПСП содержит комплексы преимущественно стандартных сборочных единиц, деталей и заготовок, а также нестандартных элементов для изготовления высокопроизводительных специальных приспособлений и сменных специальных наладок. Рекомендуется для стабильного крупносерийного и массового производства.

В табл. 5.2 приведены наиболее употребляемые приспособления для установки и закрепления заготовок па различных видах шлифовальных станков.

Общие виды приспособлений для установки и закрепления заготовок

Назначение и краткая характеристика

Тиски станочные неповоротпые

Для установки и закрепления заготовок небольших размеров

Назначение и краткая характеристика

Тиски станочные поворотные

Для установки и закрепления заготовок небольших размеров при обработке их под углом

Тиски станочные универсальные

Для установки и закрепления небольших заготовок, имеющих скосы в вертикальном и горизонтальном направлениях

Тиски станочные с поворотной губкой

Для установки и закрепления заготовок с непараллельными сторонами

Магнитная плоская плита

Для закрепления плоских заготовок, призм, подставок, лекальных тисков

Магнитная синусная плита

Для закрепления заготовок, требующих обработки поверхностей, расположенных под углом к основанию

Для шлифования взаимпо-перпен- дикулярных сторон небольших плоских деталей и для закрепления фасонных деталей

Призма со скобой

Для установки и крепления заготовок цилиндрической формы при шлифовании торцов, лысок, скосов

Назначение и краткая характеристика

Центр обычный с твердосплавным наконечником

Для установки заготовки в центрах

Для установки заготовки в центрах, когда необходим свободный выход шлифовального круга

Для передачи заготовке вращательного движения

Для шлифования нежестких заготовок

Для установки заготовок, имеющих точное отверстие (5—6-й квалитет)

Для установки заготовок по отверстию с полем допуска по 7-9-му квалиту

Для установки тонкостенных заготовок

Для установки и закрепления заготовок с неконцентричными базовыми поверхностями

Трехкулачковый самоцентрирую- щий патрон

Для установки и закрепления заготовок с концентричными базовыми поверхностями

Завершающей стадией изготовления большинства изделий из дерева или металла является шлифовка.

В результате финальной обработки поверхность материала обретает законченный вид, с нее удаляются малейшие неровности. Шлифуют новые изделия, но не только, данная процедура позволяет быстро восстановить привлекательный вид старых вещей. Шлифовальный станок незаменим в цехах предприятия и в мастерской домашнего умельца, он поможет в создании уникальных изделий и избавит от излишних физических усилий.

Применение

Задача шлифовального станка состоит в том, чтобы придать изделию привлекательный вид, удалив шероховатости с его поверхности. В зависимости от типа устройства и зернистости используемого абразива шероховатость на выходе может составлять от нескольких микрон до сотых его долей.

Данные инструменты позволяют одновременно решить несколько задач. Шлифовальный станок выполнит:

• заточку различных инструментов;
• выравнивание наружных и внутренних поверхностей деталей из дерева или металла, в том числе со сложной геометрией;
• обработку резьбовых изделий и всевозможных зубчатых колес;
• проточку ленточных, спиральных или шпоночных канавок в изделиях из тугоплавких сплавов.

Шлифовальный станок незаменим при обработке деталей из хрупких материалов, там, где другие способы воздействия могут стать причиной поломки заготовки. Он позволяет в широких пределах регулировать скоростные характеристики обработки, постепенно сглаживая все шероховатости.

Принцип работы данных устройств заключается в осуществлении одновременного вращения или перемещения режущего инструмента (абразивного круга или ленты) и поступательного или вращательного движения обрабатываемой заготовки.

Простейшим шлифовальным станком является обычное электрическое точило, где режущий инструмент – вращающийся абразивный диск, а перемещение заготовки происходит в ручном режиме.

Станки для шлифовки отличаются по ряду признаков, они могут быть стационарными, настольными, переносными, к примеру шлифмашинка, тем не менее в их устройстве есть общие черты. В конструкцию большинства из них включены кинетические цепи, которые обеспечивают:

• вращение рабочего инструмента;
• передвижение рабочего стола в любых направлениях;
• подачу заготовки к режущей кромке;
• перемещение рабочего инструмента (вручную или с помощью гидравлики);
• вращение заготовки;
• подачу режущего инструмента в глубину.

Различают универсальные устройства, позволяющие обрабатывать различные заготовки, в том числе и в полностью автоматическом режиме, и простые модели, предназначенные для конкретного вида работ. В наши дни последние практически изжили себя, все чаще в продажу поступают настоящие шлифовальные комбайны, устройства с ЧПУ, позволяющие автоматизировать все необходимые процессы.

Круглошлифовальные

Один из наиболее распространенных видов шлифовальных станков – круглошлифовальный. Его предназначение – обработка заготовок из металла или дерева цилиндрической или конической формы.

Шлифовка выполняется вращающимся диском, установленным на подвижных салазках. Деталь, которую необходимо обработать, зажимают между передней и задней бабками устройства, что позволяет выполнять независимое вращение детали и режущей части инструмента.

Круглошлифовальные станки способны обрабатывать детали диаметром от 25 до 600 мм. Для производственных нужд выпускают устройства, способные шлифовать гораздо более крупные детали, в том числе со сложной геометрией.

Плоскошлифовальные

В отличие от предыдущего типа, плоскошлифовальные станки в первую очередь ориентированы на шлифование плоских поверхностей. Их рабочим инструментом также являются абразивные диски, но диск крепится на колонне, которая перемещается во всех плоскостях, а деталь устанавливается на столешнице в специальных креплениях.

По расположению режущей части различают горизонтальные и вертикальные станки. Помимо этого существуют устройства с несколькими колоннами, позволяющими одновременно выполнять разные операции.

Внутришлифовальные

Далеко не всегда достаточно обработать лишь наружную поверхность детали, часто требуется убрать шероховатость внутри цилиндрических и конических отверстий. Для этих целей применяют внутришлифовальные станки. Настольный станок для шлифовки внутренней поверхности может обработать отверстия диаметром от 10 до 100 мм, производственные агрегаты работают с диаметрами 100 см и более.

Двухсторонние плоскошлифовальные и круглопритирочные

В процессе производства часто необходимо обработать плоские поверхности с обеих сторон детали.

Тут на помощь придет плоскошлифовальный станок с двумя режущими инструментами, работающими в двух плоскостях. Данные устройства значительно увеличивают производительность труда. Различают станки горизонтального и вертикального типа.

Круглопритирочный вид станков предназначен для притирки точного калибровального и измерительного инструмента. Станок может работать с инструментом различного типа и размера.

Для тонкой шлифовки

Различные сферы производства, в большей мере это касается металлообработки, требуют высокой точности исполнения. Добиться идеальной гладкости поверхности помогают хонинговальные станки. Работающие под управлением программируемых контроллеров, устройства этого типа позволяют добиться максимальных показателей точности.

Станки ленточного типа

Одним из наиболее универсальных станков, с одинаковым успехом применимым для работы с деревом и металлами, является лентошлифовальный станок.

Основная его особенность состоит в том, что в качестве режущего инструмента используется не абразивный диск, а абразивная лента, установленная на вращающихся роликах.

Вращение на ленту передается от электродвигателя. Многие модели ленточных станков позволяют регулировать скорость в достаточно широких пределах. Это, плюс возможность применения абразива различной зернистости, позволяет с одинаковым успехом использовать ленточный станок для любых видов работ: от черновой обработки заготовки до окончательной полировки изделия.

Широкое распространение приобрели точильно-шлифовальные станки. Конструктивно это электродвигатель, на один конец его вала установлен шлифовальный диск, на другой ведущий валик ленточного привода.

Барабанные станки

Для обработки плоских деталей из дерева, торцов древесных плит, а также внутренней поверхности отверстий в древесине следует воспользоваться барабанным шлифовальным станком.

Простейшая его конструкция выглядит как металлическая столешница, под которой размещен электродвигатель. Наружу выведен режущий инструмент, в качестве которого использован абразивный круг. Для большинства работ лучшим инструментом является круг малого диаметра и большой высоты, абразивный цилиндр.

В случае необходимости устройство допускает установку режущего диска, что расширяет его возможности.

Помимо основных типов станков промышленность выпускает огромное количество разнообразных устройств подобного предназначения. В специализированных цехах предприятий можно увидеть станок для шлифовки коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, калибровально-шлифовальные станки, устройства для тонкой полировки.

Переносной инструмент

Далеко не всегда требуется шлифовка деталей на станках. Переносной шлифовальный инструмент позволяет обрабатывать небольшие детали, с его помощью удобно шлифовать участки крупных изделий, особенно если их перемещение затруднено или невозможно.

Самой популярной шлифовальной машинкой, с одинаковым успехом применяемой в быту и на производстве, является болгарка.

Используя различный режущий инструмент (диски), с ее помощью можно зачищать сварные швы, обрабатывать различные поверхности из дерева и древесных плит. Применяя вместо абразива войлочные круги и полировальные пасты, с помощью болгарки можно доводить изделия до зеркального блеска. Единственный существенный недостаток ручной углошлифовальной машинки – невозможность обработки внутренних углов.

Этого недостатка лишена вибрационная шлифмашина. В ней закрепленный в специальных зажимах абразив выполняет колебательные движения регулируемой амплитуды, форма рабочей поверхности позволяет забраться даже в самые труднодоступные места.

Еще одна разновидность шлифовальной машинки – тарельчатая (орбитальная) шлифовальная машина. Она объединяет в себе поступательное и вращательное движение режущего инструмента, создавая идеальную поверхность с минимальными затратами труда.

Простейший самодельный станок

Шлифовальный станок может заметно упростить жизнь домашнему мастеру, но у него есть один существенный недостаток – цена. Обойти это препятствие несложно. Используя минимум материалов и инструментов, делают простенькие шлифовальные станки по дереву своими руками.

В качестве силового агрегата домашнего шлифовального станка лучше всего подойдет двигатель от отслужившей свой век стиральной машины. Выбор конфигурации устройства зависит от предпочтений мастера, оптимальным же вариантом для большинства работ в домашней мастерской является самодельный станок ленточного типа. Он отличается простотой изготовления и позволяет выполнять широкий спектр работ.

Для работы в домашней мастерской вряд ли стоит изготавливать стационарный станок, достаточно сделать переносное устройство, которое при необходимости можно установить на верстак.

Лучший материал для рамы – металлический уголок или труба квадратного сечения. Соединение – сварка или болты. В любом случае станина должна быть устойчива, а двигатель на ней укреплен надежно.

Валики и лента

Чтобы избежать дополнительных затрат и не использовать ременную передачу или редуктор, валики делают разного диаметра. Точные размеры зависят от скорости вращения двигателя. Если используется двигатель 1500 оборотов в минуту, то диаметр ведущего диска должен быть около 200 мм, а натяжного – 20-40 мм. Рабочая ширина – 200 мм.

Если нет возможности подобрать готовые валики, их несложно изготовить из толстой фанеры или ДСП. Из листа вырезают заготовки 200 х 200 мм, собирают их в пакет толщиной около 250 мм. Используя дрель, по центру каждой заготовки сверлят отверстие, пакет стягивают болтом и обтачивают до получения цилиндрической формы. Так же изготавливают натяжной ролик.

Ведущий ролик крепят непосредственно на вал двигателя, натяжной – на станину. Чтобы в процессе работы лента не слетала, желательно сделать простенькие направляющие – резиновые кольца из велосипедной камеры. Их надевают на края валиков. Если ведущий валик сделать съемным, получится комбинированный станок, при необходимости на место валика можно устанавливать абразивный диск небольшого диаметра.

Готовые ленты для шлифовального станка несложно купить в специализированном магазине. Скорее всего, размер ленты будет нестандартным, если только устройство не проектировалось под конкретные расходные материалы, но это легко исправить, используя ножницы и клей.