Точные станочные цеха: мастерство шлифовки для идеальной отделки металла

Шлифовка — процесс механической обработки абразивными поверхностями для удаления материала с металлических заготовок. На первый взгляд (игру слов не упускаем) шлифовка может показаться иной, чем остальные методы резания, но она все равно работает через образование и удаление щепок — как пилинг, фрезерование, растачивание и большинство других техник. Шлифовка дает поверхности от грубых до экстремально точных допусков. Благодаря универсальности применяется как для простого удаления заливочных втулок у заготовок, так и для сложных отделочных операций: полировки и заточки.

Как работает шлифовка

С физической точки зрения большинство методов резания удаляют металл через сжатие и сдвиг: режущий край сжимает материал заготовки до сдвига (среза) в виде щепки. Когда пила срезает щепку, ее зубья уносят её от заготовки. Аналогично, острые зerné на шлифовальном круге или ленте срезают щепки, которые уносятся в полостях абразива. Главное отличие шлифовки — вместо металлических режущих инструментов используются абразивные материалы, дающие острые режущие точки.

Инструменты для шлифовки

Шлифовку можно выполнять шлифовальным кругом или лентой. Состав круга зависит от применения, но большинство формируют смешением абразива с связующими веществами и прессованием в форму круга.

Связующие могут быть керамическими — тогда круги обжигают в печи после формовки. Также применяют полимерные или каучуковые связующие для более эластичных кругов. Высокоглянцевые круги делают из мелкозернистого абразива и шеллака при высокой температуре. Для самых твердых кругов — суперабразивов — наносят на металлическую основу сверхтвердые зerné (алмаз или нитрид кубического бора (CBN)) методом электролитического осаждения.

Структура — термин, обозначающий расстояние между абразивными зернами на поверхности. Шлифовальные поверхности с низкой плотностью (открытая структура) имеют большие полости для щепок и быстрее удаляют материал, но дают менее гладкую отделку, чем плотные структуры. Марка (Grade) — прочность связей, удерживающих зерна в круге.

При ленточной шлифовке абразив наклеивают на гибкую основу и режут ленты. Принцип работы тот же, что у круговой шлифовки.

Помимо ленточных и круговых шлифовальных станков, существует множество конфигураций. Все они должны вращать круг или ленту с высокой скоростью и обеспечивать опору заготовке. Грубая шлифовка часто выполняется вручную, но точные операции требуют сложных приспособлений.

Виды шлифовки

Шлифовка обычно используется как отделочный процесс для удаления небольших надметов с высокой точностью, но некоторые техники позволяют удалять материал со скоростью, сравнимой с фрезерованием. Основные виды:

• Снеггинг (Snagging): грубый процесс с кругами открытой структуры, для удаления втулок, 상승ов и шероховатостей с заготовок. Точность не приоритет.
• Ползунная шлифовка (Creep-feed grinding): удаляет материал быстро, как фрезерование. Современные версии требуют постоянной правки (dressing) круга (см. ниже).
• Цилиндрическая шлифовка: обработка цилиндрических поверхностей и контуров заготовки. Обеспечивает экстремально точные допуски.

Обслуживание шлифовальных кругов

Шлифовальные круги — расходники: они изнашиваются и требуют замены. Исходя из состава круга и применения, операторы прогнозируют износ. В автоматизированных линиях скорость износа учитывают в программе, чтобы каждая деталь шлифовалась одинаково даже при изменении формы круга.

Износ круга — необходимая часть процесса: он удаляет затупившиеся зерна, открывая свежие острые. Однако часто затупившиеся зерна не отходят, а щепки забивают полости. Тогда круг нужно править (dress) — специальным инструментом выбивают старые зерна из композита.

Выправка (Truing) — еще одна проблема: круг выходит из баланса из-за неравномерного износа или забивки полостей. Часто правка решает обе проблемы.

Поскольку аварии на шлифовальных станках часто вызваны несбалансированными кругами (ломают станки, травмируют операторов), регулярная выправка и правка критически важны. Современные ЧПУ-шлифовальные станки включают автоматические правки для упрощения и автоматизации.

Когда применяют шлифовку

Процесс крайне универсален: почти любую заготовку можно обработать на современном оборудовании. Однако шлифовка менее эффективна для крупного удаления материала, поэтому обычно оставляют на финальные этапы. Два исключения: непрерывная правка при ползунной шлифовке (CDCF) и отрезная шлифовка. Отрезная шлифовка имитирует пилинг, но использует абразивный диск вместо зубчатого.

Пилинг и шлифовку часто комбинируют для удаления заливочной системы на заготовках. После затвердевания оператор пильной отрезает втулки, затем шлифует остаточный материал для гладкой поверхности. Шлифовка втулок обычно делается кругами открытой структуры для быстрого снятия материала, затем — дошлифовкой мелкозернистым кругом для улучшения чистоты.

Шлифовка также широко используется в изготовлении режущих инструментов. Инструментальная сталь очень тверда и часто не поддается обработке неабразивными инструментами. Суперабразивы позволяют формировать, затачивать и восстанавливать инструменты из почти любых материалов, включая твердые сплавы.

Еще из серии «Что делают точные станочные цеха»

• Введение
• Фрезерование
• Токарная обработка
• Растачивание
• Сверление
• Пилинг
• Растачивание (Broaching)
• Шлифовка

Узнайте больше об ЧПУ-оборудовании и техниках из нашей бесплатной электронной книги Руководство по процессам ЧПУ-обработки