Топ-8 типичных проблем в шлифовании и способы их решения

1. Что такое шлифование?

Шлифование — метод удаления лишнего слоя с поверхности заготовки режущим действием абразивного инструмента для достижения заданного качества поверхности. Основные виды: круглое (внешнее, внутреннее, бескцентровое), резьбовое, шлифование плоскостей и формовочных поверхностей.

2. Что такое абразивный инструмент? Состав и факторы производительности круга

Все инструменты для шлифования, точения и полировки — абразивные. Большинство — из абразива и связующего. Круг состоит из абразивных зерен, связующего и пор (поры могут отсутствовать). Производительность определяется: видом абразива, зернистостью, связующим, твердостью и структурой круга.

3. Типы абразивов

Абразив выполняет резание: высокая твердость, теплостойкость, вязкость, способность образовывать острые кромки при изламывании. Три класса: оксидные (электрокорунд), карбидные (карбид кремния) и сверхтвердые (электроалмаз, нитрид бора). Популярны: белый электрокорунд, циркониевый электрокорунд, кубический нитрид бора, синтетический алмаз.

4. Формы движений при кругловом и плоском шлифовании

Четыре основных движения: главное (вращение круга), радиальное подача, осевая подача, вращение или поперечное движение заготовки.

5. Процесс резания одним абразивным зерном

Три стадии: скольжение — царапание — резание.

1. Скольжение: толщина срезается от нуля. Тупой радиус вершины зерна > толщины среза — зерно скользит, только упругое деформирование, опилки отсутствуют.
2. Царапание: углубление растет, давление растет, упругое деформирование переходит в пластическое. Интенсивное трение, тепло. При нагреве до критической точки нормальное тепловое напряжение превышает предел текучести — кромка начинает врезаться. Материал вытекает перед зерном и по бокам, образуя борозду с валиками по бокам. Опилок еще нет — толщина среза ниже критической.
3. Резание: углубление достигает критического значения — слой соскальзывает по сдвиговой поверхности, образуя опилку, текущую по передней поверхности.

6. Что такое высокоскоростное шлифование? Особенности

Повышение окружной скорости круга для роста производительности и качества. Определение менялось во времени: в 1960-х >50 м/с, в 1990-х до 500 м/с. Сейчас >100 м/с считается высокоскоростным.

Особенности при прочих равных параметрах:

1. Только рост скорости круга → уменьшение толщины среза на зерно → снижение силы на зерно.
2. Пропорциональный рост скорости заготовки → толщина среза не меняется, силы не меняются, но производительность (объем удаления) растет пропорционально.

7. Что такое точное шлифование?

Точное шлифование: мелкозернистый круг на высокоточном станке, тонкая правка круга → микрокромки и контурность. Получают точность 1–0,1 мкм и шероховатость Ra 0,2–0,025 мкм. Используют эффект бесскровного шлифования.

Принципы выбора круга:

1. Абразив, легко формирующий и сохраняющий микрокромку.
2. Зернистость: мельче → ниже шероховатость, но слишком мелкое → забивание круга, перегревы, рост шероховатости.
3. Связующее: смолы (чаще), керамика (для крупнозернистых), металл и керамика — перспективы точного шлифования.

8. Что такое ультраточное шлифование?

Точность < 0,1 мкм, Ra < 0,025 мкм. Обработка твердых и хрупких материалов (керамика, стекло).

Механизм ультраточного шлифования:

1. Абразивное зерно — эластическое тело с эластической опорой (связующее) и большим отрицательным пред-углом. Зерно мало деформируется, но ведет себя как эластомер.
2. Глубина резания растет от нуля к максимуму и спадает к нулю.
3. Контакт зерна с деталью: эластическая зона → пластическая → зона резания → пластическая → эластическая.
4. Появляются по очереди: микрoreзание, пластическое течение, упругое разрушение, скольжение. При острой кромке и достаточной глубине — доминирует микрoreзание. При тупой или малой глубине — пластическое течение, упругое разрушение, скольжение.

Особенности:

1. Системный подход (станок, инструмент, режим, СОЖ, контроль).
2. Круги на сверхтвердых абразивах — главный инструмент.
3. Процесс ультрамикрoreзания.

Применение:

1. Металлы (сталь, сплавы), особенно закаленные.
2. Твердые хрупкие неметаллы: керамика, стекло, кварц, полупроводники, камень.
3. Станки: круглошлифовальные, плоскошлифовальные, внутренние, координатные — для наружных, отверстий, систем отверстий.
4. Ультраточное шлифование и ультраточная обработка свободным абразивом дополняют друг друга.