Механическая обработка абразивных изделий

В целях обеспечения требований ГОСТ 2424–83 но точности формы и геометрических размеров, внешнему виду абразивных изделий, а также требований по неуравновешенности по ГОСТ 3060–75 абразивные изделия подвергаются механической обработке.

Механическая обработка абразивных изделий может производиться частично после сушки (вытачивание профиля) и после обжига. В отечественной практике механическая обработка производится после обжига в следующей последовательности: сначала обрабатываются плоскости, а затем отверстия, периферия и фасонные поверхности абразивных изделий.

Обработка плоских поверхностей (торцев) абразивных кругов производится на плоскообдирочных станках моделей КШ-32 (диаметр обрабатываемых кругов 100−300 мм), КШ-62 (диаметр кругов 350−500 мм высотой до 80 мм), КШ-64 (диаметр 300−600 мм высотой 6−200 мм), КШ-122 (диаметр кругов 500— 1100 мм), чугунной дробью (ДЧК по ГОСТ 11 964–81Е), прошедшей рассев на грохоте с определенным размером ячеек. Шлифовальные круги диаметром менее 300 мм обрабатываются дробью крупностью 0,9−1,2 мм, а круги диаметром 400 мм и более — крупностью 1,2—1,6 мм [220).

При обработке чугунным зерном разрушение хрупкого керамического тела абразивного круга происходит вследствие действия значительных местных сжима;

ющих сил и появления в результате этого трещин в поверхностном слое с последующим его разрушением до обеспечения заданной геометрии круга (рис. 3.68). Материал снимается как путем раскалывания отдельных зерен, так и вырыва их из связки.

Рис. 3.68. Схема обработки абразивных кругов чугунным зерном: / — чугунное зерно: 2— связка;

3— абразивное зерно Схема обработки торцевых плоскостей на плоскообдирочном станке представлена на рис. 3.69. Согласно этой схеме для обработки круг / устанавливают необработанной поверхностью на вращающееся полотно стола 2 и прижимают к нему вращающейся планшайбой (см. рис. 3.69). Полотно вращается с частотой.

Рис. 3.69. Схема обработки торцов на плоскообдирочном станке:

• 1 — обрабатываемый круг; 2— полотно станка;
• 3— чугунное зерно

примерно 20 об/мин, и на поверхность его непрерывно элеватором подсыпается чугунное зерно 3. После обработки одной стороны круга его переворачивают и операцию повторяют на другой его стороне. Отработанное зерно скатывается с полотна и поднимается элеватором в бункер, откуда непрерывно по лоткам подается снова на плоскость полотна. Для обеспечения равномерного износа чугунной шайбы диаметр обрабатываемого круга должен быть больше диаметра шайбы. Поэтому при обработке изделий малого диаметра их загружают по несколько штук в обойму. Высоту обрабатываемого круга контролируют по индикатору.

При обработке мягких, пористых и тонких шлифовальных кругов применяются прокладки из губчатой резины толщиной не менее 10 мм, которые используются только при обработке одной стороны круга. При этом уменьшается давление пневмоприжима планшайбы, что снижает производительность станка.

Давление пневмоприжима шпинделя станка при обработке заготовок высотой 6—16 мм, зернистостью 25—16 и твердостью СМ1— СТЗ составляет не более 0,010−0,015 МПа, а высотой 16−20 мм, тех же зернистости и твердости — 0,015−0,20 МПа. В целях получения допуска по высоте кругов класса АА (0,2−0,6 мм) авторы [221] предложили производить механическую обработку шлифовальных кругов с разделением съема припуска на число рабочих шпинделей станка. Например, припуск на одну сторону круга, равный 2,0 мм, снимается последовательно каждым из четырех шпинделей по 0,5 мм. Транспортировка кругов с позиции на позицию производится столом станка. После обработки одного торца круга для всех партий станок переводится в режим обработки второго торца в аналогичной последовательности.

Обработка шлифовальных кругов зернистостью 6 и мельче, а также круги класса АА вначале проходят предварительную обработку на станках моделей КШ-32, КШ-62, КШ-64 (рис. 3.70), а затем отправляются на чистовую обработку.

(припуск по высоте кругов на чистовую обработку не менее 1,5—2 мм). Чистовая обработка производится на станках, например, моделей ЗЕ-576, ЗД-756 сборной торце шлифовальной головкой типа АПС-2, оснащенной алмазными брусками 125×14×3() х 3 А630/500 М50 или алмазными вставками [222, 223|. В качестве охлаждающей и удаляющей продукты обработки жидкости используется вода. Обрабатываемые заготовки устанавливаются на магнитном столе станка, укрепляются бандажом стола и стальными плитками диаметром не менее 70 мм (рис. 3.71). Для исключения появления на заготовках темных полос поверхность стола должна быть покрыта диэлектрическим материалом толщиной 1,0−1,5 мм. После чистовой обработки торцевых плоскостей кругов производится сушка изделий.

Рис. 3.71. Обработка мелкозернистых кругов на станке ЗЕ-576.

Рис. 3.70. Обший вид плоскообдирочного станка модели КШ-64.

в камерном сушиле при подъеме температуры до 180 °C в течение 18 ч. Охлаждение изделий производится вместе с сушилом.

Кроме того, для обработки плоскостей кругов используются обычные плоскошлифовальные или токарные станки; в первом случае плоскости кругов обрабатываются шлифовальными кругами, а во втором — стальными конусами или шлифовальными кругами |224|. Схема обработки кругов конусом представлена на рис. 3.72. При обработке конусом происходит обкатка со скольжением (проскальзывание — до 10%), и конус постепенно изнашивается. Конусный резец, изготовленный из инструментальной стали марок У8—У10 и закаленный до высокой твердости, имеет большую режущую поверхность, следовательно, более износостоек и обеспечивает высокую точность обработки. Режимы резания при обработке стальными конусами: окружная скорость изделия — 10—12 м/с, скорость перемещения суппорта — 0,2−2,5 м/мин, глубина резания — 0,2—0,5 мм. Торцы кругов обтачивают от периферии к центру, не доходя до отверстия на 5—.

Рис. 3.72. Схема обработки наружной поверхности кругов прямого профиля на токарном станке.

10 мм, а оставшиеся 5—10 мм обрабатывают от центра к периферии. Такой порядок обработки обеспечивает отсутствие сколов. После обработки круг зачищается сегментом на бакелитовой связке.

Обработка конусом применяется также для образования выточек на кругах, например, формы ПВ [224).

Обработка отверстий. Отверстия малого диаметра растачиваются на металлообрабатывающих станках, например на сверлильном станке модели 21, специальными сверлами с применением чугунного, стального или абразивного зерна. Схема обработки отверстия в круге приведена на рис. 3.73. При обработке отверстий в кругах малой высоты круги предварительно собирают в пакеты (стопки), подбирая соответственно длину сверла. Круги с отверстием диаметром 75 мм и более обрабатывают на токарных станках стальными конусами либо шарошками (рис. 3.74).

Обработку отверстий заготовок с диаметром посадочного отверстия от 20 до 127 мм и наружным диаметром 100−300 мм производят без охлаждающей жидкости на станках модели ЗК228, диаметром посадочного отверстия 76— 305 мм и наружного диаметра 350−500 мм — на станках модели ЗК229. В качестве режущего инструмента на этих станках выступают алмазные круги зернистостью 800/630 на металлической связке.

Рис. 3.73. Схема обработки посадочного отверстия круга с использованием чугунного зерна: 1— обрабатываемый круг; 2— сверло;

3— чугунное зерно; 4— подкладка.

Рис. 3.74. Схема обработки отверстия в круге на сверлильном станке специальным сверлом, чугунным, стальным или абразивным зерном (а) и на токарных станках стальными конусами (6).

Кроме того, на одном из абразивных заводов была разработана технология обработки отверстий диаметром 32−127 мм (наружный диаметр кругов— до 400 мм) методом шлифования алмазными роликами на горячепрессованной связке МКВ-10 на станках модели СВШИ, обеспечивающих сменную производительность до 1000 кругов при их высоком качестве |225|.

Обработку отверстий заготовок с диаметром посадочного отверстия диаметром 203—305 мм производят на станках моделей РТ-102 (диаметр кругов 500 мм, рис. 3.75), РТ-103 (диаметр кругов 600−1100 мм, рис. 3.76) инструментом.

Рис. 3.75. Общий вид токарно-лобового станка модели РТ-102 для обработки кругов диаметром до 500 мм.

Рис. 3.76. Общий вил токарно-лобового станка модели РТ-103.

из карбида кремния зернистостью 80−125, твердостью Cl—С2 на бакелитовой и керамической связках [2261. Обработка отверстий абразивных заготовок высотой от 6 до 25 мм производится с использованием пакета толщиной 50— 55 мм, от 26 до 40 мм — по две заготовки в пакете, а от 41 мм и более — по одной заготовке. Заготовки с диаметром посадочного отверстия, полученным в процессе расточки с большим предельным отклонением, калибруются перед обработкой периферии круга вручную специальной калибровочной массой различного состава [227). Круги класса АА не калибруются.

Техническая характеристика станков моделей РТ-102 и РТ-103 приведена в табл. 3.33.

Обеспечение точности обработки посадочных отверстий диаметрами 32⁺⁰-¹, 203^{+0 2} и 305^+0>3 мм, как это определено стандартом для кругов класса АА, Таблица 3. 3 3.

Техническая характеристика станков моделей РТ.

является достаточно сложной задачей. Высокий коэффициент трения металла по абразиву усложняет и центрирование кругов в трехкулачковом патроне, и контроль получаемого размера. В связи с этим посадочные отверстия кругов диаметром 20−76 мм по классам, А и АА обрабатывают на внутри шлифовальных или специальных станках методом шлифования с применением алмазного инструмента.

Шлифовальные круги диаметром 250−1060 мм с посадочными отверстиями диаметром 127—305 мм рекомендуется обрабатывать на модернизированных станках моделей РТ-102 и РТ-103. Станки обеспечивают совмещенную обработку пакета кругов высотой 200 мм и более; одновременно обрабатывается посадочное отверстие алмазным инструментом и поверхность наружного диаметра круга обдирочными шлифовальными кругами 12 281.

При выборе базы для совмещенной обработки пакета кругов были проведены статистические исследования точности геометрической формы поверхности наружного диаметра и посадочного отверстия. Оценка по коэффициенту вибрации и полю рассеивания со показывает, что центрирование пакета заготовок необходимо проводить по периферии круга, посадочное отверстие в результате термической обработки имеет большую степень усадки и деформации.

Разделение припуска при алмазной обработке посадочного отверстия и поверхности наружного диаметра на число рабочих шпинделей также является прогрессивным направлением в технологии обработки шлифовальных кругов.

Имеется два направления в формировании точного посадочного отверстия шлифовальных кругов: обработка алмазным инструментом и заливка втулки (калибровка).

Преимущество алмазной обработки состоит в более высокой производительности и возможности полной автоматизации процесса, недостаток — высокая себестоимость обработки, относительное значение которой возрастает с увеличением диаметра посадочного отверстия.

Важным практическим вопросом является обработка с подачей смазочноохлаждающей жидкости (СОЖ) или всухую. Обработка с охлаждением сокращает расход алмазного инструмента. Особенно значительно влияет охлаждение на производительность при механической обработке твердых кругов.

Однако при обработке с СОЖ шлифовальный инструмент накапливает в порах значительное (до 20 мае. %) количество влаги, которая мешает выполнению дальнейших технологических и контрольных операций. Поэтому при удовлетворительной вытяжной системе цеховой вентиляции для крупнозернистых шлифовальных кругов твердостью до СТЗ допустима механическая обработка всухую. При обработке с СОЖ необходима последующая сушка кругов.

Обработка периферии. Обработка периферии абразивного инструмента диаметром до 300 мм производится на станках модели КТ-80А (рис. 3.77) кругами из карбида кремния на бакелитовой связке, а инструмента диаметром 350— 1100 мм — на токарно-лобовых станках моделей РТ-102 и РТ-103 (рис. 3.78) кругами из карбида кремния зернистостью 80−125, твердостью С1-С2 на бакелитовой и керамической связках. Высота обрабатываемого пакета кругов — 300 мм.

Кроме того, для обработки периферии круга применяется вертикальношлифовальный станок модели КС-115. Он предназначен для обработки стопки абразивных кругов, расположенной вертикально, при помощи обрабатывающего шлифовального круга диаметром 200—250 мм или конуса.

Рис. 3.77. Станок модели КТ-80Л:

/ — станина; 2— суппорт; 3— круглые направляющие; 4— шпиндель; 5— прижимной пневмоцилиндр; 6— пневмоцилиндр поворота загрузочного барабана; 7— загрузочный механизм; 8 — защитный кожух; 9— корпус задней бабки; 10— пневмоцилиндр перемещения пиноли.

Рис. 3.78. Обший вид токарно-лобового станка модели РТ-102 для обработки периферии крута.

Для удовлетворения потребности промышленности в шлифовальных кругах классов, А и АА первого и второго классов по неуравновешенности, а также в целях повышения производительности Волжским филиалом ВНИИАШа разработан способ обработки посадочного отверстия и наружной поверхности пакета заготовок шлифовальных кругов одновременно с одной установки на специальном модернизированном станке модели РТ-103. В этом случае предварительно собранный пакет заготовок кругов зажимается по торцам, а посадочные отверстия и наружные диаметры оказываются доступными для совмещенной обработки. Центрирование пакета заготовок при этом осуществляется по его наружной поверхности. Целесообразность центрирования по наружной поверхности установлена на основании статистических исследований отклонений размеров посадочных отверстий и наружных поверхностей заготовок для шлифовальных кругов с номинальными наружными диаметрами 750 и 900 мм [228].

На рис. 3.79 показана схема модернизированного станка модели РТ-103.

Для центрирования пакета заготовок шлифовальных кругов на станке установлен механизм центрирования (на схеме не показан).

Обработка производится следующим образом: заготовки шлифовальных кругов с помощью гидроподъемника поднимаются до уровня высоты станины.

Рис. 3.79. Схема станка модели РТ-103 после модернизации (вид сверху):

/— шток; 2— планшайба; 3— алмазная фреза модели ФАЦ-175; 4— подшипниковая опора; 5— неподвижная стойка; 6— шлифовальная головка; 7— суппорт; ?—дополнительная каретка; 9— шлифовальная головка; 10— инструментальный шлифовальный круг и перекатываются в зазор между подшипниковой опорой и планшайбой, образуя пакет высотой 220−240 мм, включается механизм центрирования, и пакет кругов автоматически центрируется относительно оси шпинделя станка. С пульта управления подается команда на зажим пакета, после чего механизм центрирования отводится в исходное положение. Включаются электродвигатели вращения шпинделя станка и шлифовальных головок, затем гидроцилиндры кареток возвратно-поступательного движения, и посредством маховичков суппортов сообщается поперечная подача шлифовальным головкам.

Таким образом, одновременно обрабатываются поверхности посадочного отверстия и наружные поверхности. По окончании обработки каретка со шлифовальными головками отводится в крайнее заднее положение, включаются электродвигатели шпинделя и шлифовальных головок, контролируются размеры посадочного отверстия и наружной поверхности, механизм центрирования поднимается вверх под пакет заготовок, пакет разжимается и опускается на призму механизма, затем перекатывается на подъемник и отправляется на следующую операцию. Цикл повторяется.

Результаты эксплуатации такого станка показывают, что производительность увеличивается в 1,5—2 раза, а точность по смещению оси отверстия от номинального расположения гарантирует 100%-ное получение кругов класса АА.

Обработка фасонных поверхностей. Обработка фасонного профиля производится на нестандартных станках, разработанных абразивными заводами (типа ЭЛ, Д, Ж и др.), обработка однозаходных «червяков» производится на токарновинторезном станке ДИП-300 с использованием в качестве инструмента конусных резцов, алмазных кругов и кругов на органической и керамической связках.

Обработка фасонных абразивных кругов формы ПВ, С, 2 Т, ЗТ, ЗП и 4П, диаметром от 100 до 300 мм производится также на станке модели КТ-41. Вид обработанных кругов фасонного профиля представлен на рис. 3.80. Круги на керамической связке из карбида кремния обрабатываются стальными конусами или абразивными кругами на бакелитовой связке зернистостью 40, твердостью С2—СТ11. В табл. 3.34 дана технологическая сводная карта механической обработки шлифовальных кругов.

Обдувка. После полной механической обработки заготовки на деревянных поддонах подаются автопогрузчиком к специальной обдувочной камере для их очистки от пыли. Обдувка производится при открытых шиберах вентиляции сжатым воздухом, который подводится по гибкому шлангу с металлическим наконечником. Заготовки в камере ставятся ребром на резиновые коврики. Обдувается каждая заготовка. Категорически запрещается обдувать круги вне обдувочной камеры. Расход сжатого воздуха при давлении 7 атм составляет 250−350 л/мин.

Волжским филиалом ВНИИАШа была разработана машина модели ВН-80 (рис. 3.81) для обдувки кругов диаметром 150−450 мм всех высот [229]. Машина состоит из сварной рамы У, к которой крепятся все основные узлы. В средней части рамы установлена герметичная камера 4, внутри которой размешено несколько приводных резиновых роликов, осуществляющих транспортировку обдуваемых кругов внутри камеры. На входе и выходе герметичной камеры установлены по две подвесные шторки (дверцы) 3, служащие для уплотнения камеры в момент обдувки и транспортировки.

Рис. 3.80. Обработанные круги фасонного профиля.

Процесс обдувки непрерывный. Производительность машины — около 400 кругов в час. Машина обслуживается двумя рабочими. Неочищенные круги укладываются вручную на приводные ролики. По выходе из камеры очищенные круги маркируются и укладываются на поддоны, которые транспортируются автопогрузчиком на участок контроля качества изделий.