SZLIFOWANIE

1. Wiadomości ogólne

Szlifowanie jest jednym ze sposobów obróbki ściernej. Polega na usuwaniu naddatku obróbkowego za pomocą, narzędzi - ściernic, o nieokreślonej liczbie i kształcie ostrzy. Umożliwia obróbkę materiałów o dużej twardości.

Podczas szlifowania ruch główny wykonuje ściernica, obracająca się wokół własnej osi. Ruch posuwowy - w zależności od odmiany szlifowania - może wykonywać przedmiot obrabiany lub ściernica.

Szlifowanie stosowane jest do obróbki zgrubnej z wysoka, wydajnością oraz do obróbki wykańczającej różnych przedmiotów obrabianych. Najczęściej jednak szlifowanie jest końcową operacją obróbki skrawaniem - uzyskiwana jest wówczas duża dokładność i mała chropowatość powierzchni obrobionej.

Pod względem fizykalnym proces szlifowania jest bardzo złożony. Wynika to z:

- dużej, bliżej nieokreślonej liczby ostrzy biorących udział w skrawaniu,

- bliżej nieokreślonej geometrii poszczególnych ostrzy ściernicy

- dużych prędkości ruchu głównego (rzędu kilkudziesięciu m/s),

- małych głębokości skrawania, które podczas szlifowania wykonywanego jako obróbka wykańczająca są rzędu kilku tysięcznych i kilku setnych części milimetra,

- bardzo krótkich chwil styku pojedynczych ostrzy z materiałem obrabianym (rzędu kilku stutysięcznych do kilku tysięcznych części sekundy),

- wysokich temperatur chwilowych (do 1200°C nawet, podczas szlifowania z użyciem chłodziwa).

W porównaniu z innymi sposobami obróbki szlifowanie cechuje szereg zalet, chropowatość miedzy innymi:

- duża dokładność obróbki, rzędu tysięcznych części milimetra,

- duża gładkość powierzchni obrobionej (przeciętnie na szlifierkach uniwersalnych uzyskiwana jest chropowatość powierzchni obrobionej rzędu Ra = 0,32um - 1,25um),

-możliwość obrabiania przedmiotów wykonanych z materiałów o bardzo dużej twardości.

Klasyfikacja odmian szlifowania dokonywana jest najczęściej w oparciu o kształt powierzchni obrabianej. Można wtedy wyróżnić:

- szlifowanie powierzchni obrotowych (najczęściej walcowych i stożkowych),

- szlifowanie powierzchni nieobrotowych (najczęściej płaszczyzn).

2. Parametry szlifowania

a) prędkość skrawania Vc (prędkość obwodowa ściernicy Vs) - jest zależna od doboru ściernicy i jej dopuszczalnej prędkości obwodowej; w szlifowaniu konwencjonalnym dopuszczalne są prędkości obwodowe ściernic wynoszą, od 30 do 35 m/s

b) Prędkość obwodowa przedmiotu Vw - jest obliczana na bazie normatywów określających stosunek q=Vs/Vw; Jest ona znacznie mniejsza od prędkości obwodowej ściernicy i w przybliżeniu odpowiada jej prędkości, tylko w m/min; zwiększenie jej prędkości powoduje zwiększenie chropowatości ściernicy

c) dosuw ściernicy - dla obróbki wykańczającej wynosi 2-3 µm; ma on wpływ na liczbę przejść ściernicy, a tym samym na czas procesu szlifowania

Rys. 1. Dosuw, ruchy i układ odniesienia przy szlifowaniu czołowym stycznym powierzchni płaskich.

Rys. 2. Ruchy i układ odniesienia przy szlifowaniu obwodowym powierzchni walcowych.

d) prędkość posuwu vr- przy szlifowaniu z posuwem wzdłużnym wielkość posuwu przyjmuje się jako 1/2 - 1/3 szerokości ściernicy [mm/obr]; zwiększenie posuwu powoduje pogorszenie chropowatości powierzchni

e) liczba przejść wyiskrzających - stosowanie odpowiedniej liczby przejść bez dosuwu ściernicy powoduje znaczną poprawę chropowatości powierzchni.

Stabilizacja chropowatości następuje po kilku - kilkunastu przejściach wyiskrzających

3. Kinematyka i podstawowe operacje szlifowania

rys. 3. Szlifowanie obwodowe powierzchni płaskich

rys. 4. Szlifowanie czołowe powierzchni płaskich

rys. 5. Szlifowanie obwodowe powierzchni walcowych

rys. 7. Szlifowanie obwodowe powierzchni kształtowych

rys. 8. Szlifowanie czołowe powierzchni kształtowych

rys. 9. Rozkład sił skrawania przy szlifowaniu: a) wałków, b) otworów, c) płaszczyzn obwodem tarczy, d) płaszczyzn czołem tarczy, e) bezkłowym

4. Podstawowe narzędzia

Do podstawowych należą:

a) diament syntetyczny (SD); w porównaniu z naturalnym, ziarna diamentu syntetycznego są bardziej kruche (przez co są bardziej podatne na tak zwane samoostrzenie) oraz szorstkie (ułatwia to utrzymywanie się ziaren w spoiwie ściernic)

b) regularny azotek boru (BN), nazywany również borazonem; charakteryzuje się, w porównaniu z diamentem, większą odpornością termiczną i zbliżoną twardością

c) węglik krzemu (C), nazywany również karborundem; cechuje się dużą twardością, odpornością na wysokie temperatury i kruchością; ziarna jego mają bardzo ostre krawędzie, a tym samym dobre własności skrawne

d) elektrokorund (A), który - w porównaniu z korundem - charakteryzuje się większą jednorodnością i mniejszą zawartością domieszek; odznacza się dużą odpornością na ścieranie, kruchością zdolnością, do wypadania ziaren ze spoiwa nawet przy niewielkim ich stępieniu (zdolność ściernicy do samoostrzenia).

Ściernice nie diamentowe są najczęściej stosowane w operacjach szlifowania.

Wielkościami charakteryzującymi je są:

1) typ oraz ewentualnie, rodzaj i odmiana ściernicy,

2) charakterystyczne wymiary ściernicy,

3) gatunek i rodzaj materiału ściernego (ścierniwa),

4) wielkość ziarna ściernego,

5) twardość ściernicy,

6) struktura ściernicy,

7) rodzaj spoiwa.

rys. 10. Niektóre typy ściernic nie diamentowych: 1) płaska (T1), 2) pierścieniowa (T2), 3) pierścieniowa z podcięciem (T3), 4) płaska z jednostronnym wybraniem (T5), 5) garnkowa walcowa (T6), 6) garnkowa stożkowa (T11), 7) garnkowa stożkowa zbieżna (T10), 8) talerzowa (T12), 9) talerzowa do kół zębatych (T13)

5. Ogólna budowa szlifierek

Podobnie jak inne obrabiarki, szlifierki podzielić można następująco:

1) ogólnego przeznaczenia, przeznaczone do wykonywania różnych prac na różnych przedmiotach obrabianych,

2) specjalizowane, przeznaczone do wykonywania określonych prac w różnych gałęziach przemysłu,

3) branżowe (specjalne), przeznaczone do wykonywania określonych prac w określonych gałęziach przemysłu.

Najszerzej stosowane są szlifierki ogólnego przeznaczenia, które dzielą się na następujące odmiany:

- do wałków,

- do otworów,

rys. 12. Szlifierki karuzelowe: a) obwodowa, b) czołowa

- do płaszczyzn,

- do gwintów.

Szlifierki do wałków wykonywane są Jako kłowe (uniwersalne i produkcyjne) oraz bezkłowe.

rys. 11. Budowa szlifierki kłowej do wałków: 1) łoże, 2) stół, 3) kółko do ręcznego przesuwu stołu, 4) wrzeciennik przedmiotu, 5) konik, 6) zderzaki do ustalania długości przesuwu, 7) dźwignia sterująca przesuwem mechanicznym stołu, 8) silnik napędowy wrzeciennika przedmiotu, 9) zabierak, 10) dźwignia do cofania tulei konika, 11) wrzeciennik ściernicy, 12) kółko do ręcznego przesuwania wrzeciennika ściernicy w kierunku poprzecznym, 13) ściernica, 14) silnik napędowy wrzeciennika ściernicy, 15) styczniki do włączania i wyłączania silników napędowych ściernicy hydraulicznego pompy układu hydraulicznego

---