?
«ВМС»металлообработка
и инструмент
Время в Москве: --:--[email protected]
ул. Электродная, д. 9, стр. 2
Главная » Статьи » Механическая обработка » Шлифование валов и плоскостей: виды и возможности

Шлифование валов и плоскостей: виды и возможности

Рубрика: Механическая обработка

Шлифование — финишная операция, которая доводит деталь до окончательных размеров с высокой точностью и низкой шероховатостью. Особенно незаменимо оно для закалённых деталей: после термообработки сталь становится слишком твёрдой для обычного лезвийного инструмента, а коробление и окалину нужно убрать. Шейки валов под подшипники, направляющие, плиты штампов, ножи, измерительные поверхности — всё это шлифуют. Рассмотрим основные виды шлифования валов и плоскостей, их возможности и ограничения, а также то, что заказчику полезно знать при подготовке деталей.

Чем шлифование отличается от лезвийной обработки

Шлифовальный круг состоит из множества абразивных зёрен, скреплённых связкой. Каждое зерно снимает микроскопическую стружку, а одновременно в работе участвуют тысячи зёрен. Это позволяет обрабатывать материалы практически любой твёрдости, снимать очень тонкие слои и получать высокую точность формы.

круглое наружное и внутреннее шлифование, бесцентровое шлифование, плоское шлифование, профильное шлифование, шлифование торцов и уступов

Круглое наружное шлифование валов

Основной метод обработки валов, осей, шпинделей, плунжеров, пальцев. Деталь вращается в центрах или в патроне, а вращающийся с высокой скоростью круг снимает припуск с наружной поверхности.

Шлифование с продольной подачей

Круг или деталь перемещаются вдоль оси, после каждого хода круг подаётся на глубину. Метод универсален: можно шлифовать длинные шейки любой протяжённости одним кругом, а точность и шероховатость регулируются числом выхаживающих проходов без подачи на глубину. Применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

Врезное шлифование

Круг шириной не меньше длины шейки подаётся только радиально, без продольного перемещения. Метод производителен и удобен для серий, позволяет шлифовать фасонные шейки профилированным кругом и одновременно обрабатывать шейку и прилегающий торец. Важное преимущество для уплотнительных поверхностей — отсутствие спиральных рисок, которые при продольной подаче могут работать как насос и вызывать утечку через манжету.

Базирование в центрах

Точность круглого шлифования во многом определяется состоянием центровых отверстий. Забоины, неправильный угол, овальность центров передаются на деталь в виде биения и некруглости. Поэтому после термообработки центровые отверстия часто зачищают или шлифуют, а у ответственных валов заранее выполняют центровые отверстия с защитной фаской.

ПараметрПредварительное шлифованиеЧистовое шлифованиеТонкое шлифование
Квалитет8–96–75
Шероховатость Ra, мкм1,6–0,80,8–0,40,2–0,1
Отклонение от круглостиСотые доли ммНесколько мкмЕдиницы мкм и менее

Бесцентровое шлифование

При бесцентровом шлифовании деталь не закрепляется в центрах, а лежит на ноже между шлифовальным и ведущим кругами. Ведущий круг вращает деталь и, будучи слегка наклонённым, протягивает её вдоль оси.

Ограничение метода — он не обеспечивает соосность шлифуемой поверхности с другими элементами детали, поскольку базой служит сама обрабатываемая поверхность. Для валов с несколькими ступенями, требующими строгой соосности, предпочтительно круглое шлифование в центрах.

Внутреннее шлифование

Применяется для отверстий закалённых втулок, колец, шестерён, корпусов. Круг малого диаметра на длинной оправке вращается с очень высокой скоростью внутри вращающейся детали. Метод сложнее наружного шлифования: оправка нежёсткая, круг быстро изнашивается, затруднён отвод стружки и подвод охлаждения. Внутреннее шлифование позволяет исправить отверстие после закалки и обеспечить соосность с торцом или наружной поверхностью, если обработка ведётся за один установ.

Плоское шлифование

Плоское шлифование применяют для плит, планок, направляющих, ножей, матриц и пуансонов, мерных плиток, базовых поверхностей приспособлений. Стальные детали обычно закрепляются на магнитной плите, детали из немагнитных материалов — в тисках или на специальных приспособлениях.

Шлифование периферией круга

Круг работает своей цилиндрической поверхностью, стол совершает возвратно-поступательное движение. Площадь контакта мала, нагрев невелик, точность и шероховатость высокие. Это наиболее распространённый способ для точных плоскостей.

Шлифование торцом круга

Работает торец чашечного или сегментного круга. Площадь контакта большая, производительность высокая, но выше и тепловыделение. Применяется для съёма больших припусков на крупных плитах и для серийных деталей.

Коробление тонких деталей

Тонкая пластина после термообработки имеет коробление, а на магнитной плите она притягивается и выпрямляется. После шлифования и снятия с плиты пластина возвращает прежнюю форму. Решение — шлифование с переворотами и малыми съёмами, использование прокладок под зазоры на первых проходах, ослабление магнитного поля, а для особо тонких деталей — правка или старение между операциями.

Важно. Если для плиты или ножа требуется высокая плоскостность и параллельность сторон, предусмотрите достаточный припуск на шлифование после закалки — с учётом ожидаемого коробления. Слишком малый припуск не позволит вывести плоскость, и на одной стороне останутся нешлифованные участки.
Шлифование вала на круглошлифовальном станке

Профильное шлифование

Профильным шлифованием получают сложные контуры на закалённых деталях: фасонные пуансоны и матрицы штампов, резьбы, шлицы, радиусные канавки, профили режущего инструмента. Круг профилируют алмазным роликом или правящим инструментом по программе, после чего форма круга копируется на деталь. Профильное шлифование часто дополняет электроэрозионную обработку при изготовлении штамповой оснастки и формообразующих деталей.

Шлифовальные круги и их выбор

Круг подбирают по материалу детали, требуемой шероховатости и виду шлифования. Основные характеристики — абразив, зернистость, твёрдость, структура и связка.

АбразивДля каких материалов
ЭлектрокорундУглеродистые и легированные стали, в том числе закалённые
Карбид кремнияЧугуны, цветные металлы, твёрдые сплавы при черновой обработке
Кубический нитрид бораЗакалённые быстрорежущие и высоколегированные стали, высокая точность и стойкость
Синтетический алмазТвёрдые сплавы, керамика, стекло

Прижоги и дефекты шлифования

Главный риск шлифования закалённых деталей — прижоги. При перегреве в поверхностном слое происходит вторичный отпуск или даже повторная закалка, появляются растягивающие напряжения и микротрещины. Внешне прижог может быть незаметен, но деталь теряет твёрдость и усталостную прочность.

Причины прижогов

Другие дефекты

Огранка возникает от вибраций и дисбаланса круга, спиральные риски — от неправильной правки или перекоса, волнистость — от биения шпинделя. Все эти дефекты устраняются балансировкой круга, правильной правкой, стабильными режимами и выхаживанием в конце цикла.

Подготовка деталей к шлифованию

  1. Припуск. Оставляется после токарной или фрезерной операции с учётом ожидаемых деформаций при термообработке — для валов средних размеров обычно несколько десятых миллиметра на диаметр.
  2. Центровые отверстия. Выполняются качественно и защищаются от повреждений при закалке.
  3. Галтели и канавки. Для выхода круга у уступов делают канавки, иначе в углу останется нешлифованный участок или придётся править круг с радиусом.
  4. Термообработка. Твёрдость и глубина закалённого слоя должны учитывать съём при шлифовании: после закалки ТВЧ слой не может быть тоньше припуска.
  5. Указание на чертеже. Размеры до шлифования и после, шероховатость и допуски формы окончательной поверхности.

Шлифование часто идёт в связке с поверхностной закалкой: подробнее об этом процессе — на странице закалки ТВЧ.

Сколько оставлять на шлифование

Величина припуска зависит от диаметра и длины вала, способа термообработки и ожидаемого коробления. Короткий вал небольшого диаметра после закалки ТВЧ деформируется мало, и для него достаточно двух-трёх десятых миллиметра на диаметр. Длинный тонкий вал после объёмной закалки может получить прогиб, сравнимый с половиной миллиметра, и его перед шлифованием правят на прессе, а припуск увеличивают. Для плит решающим фактором является соотношение толщины и размеров в плане: чем тоньше и шире плита, тем больше её коробит и тем больший запас нужен на каждую сторону. Слишком большой припуск тоже вреден — он увеличивает время обработки, риск прижогов и, при поверхностной закалке, может снять значительную часть упрочнённого слоя.

Шлифование после покрытий

Штоки гидроцилиндров, плунжеры и валы, работающие в уплотнениях, нередко хромируют твёрдым хромом, а затем шлифуют и полируют до окончательного размера. В этом случае деталь сначала шлифуют под покрытие с учётом толщины слоя, затем наносят хром с запасом и повторно шлифуют. Аналогичная схема применяется при восстановлении изношенных шеек напылением или наплавкой: нанесённый слой выводят шлифованием в номинальный размер.

Где применяется шлифование на практике

Наиболее типичные задачи, с которыми обращаются заказчики:

Вывод

Шлифование — ключевая финишная операция для деталей, требующих высокой точности, низкой шероховатости и обработки после закалки. Круглое шлифование в центрах обеспечивает соосность ступеней валов, бесцентровое — производительность на гладких деталях, плоское — точность и параллельность плит и ножей, профильное — сложные контуры на закалённых поверхностях. Качество результата определяется подготовкой детали, правильным выбором круга и режимами, исключающими прижоги. Подробнее о возможностях оборудования — на странице шлифования. Специалисты «ВМС» выполняют шлифование как в составе полного цикла изготовления деталей, так и отдельной операцией по вашим заготовкам.

Отправить заявку

« Предыдущая статья Следующая статья »