Круглое наружное шлифование предназначено для обработки гладких и ступенчатых цилиндрических, конических поверхностей (рис. 3.21). Обрабатываемая заготовка (деталь) устанавливается в центрах (в приспособлении, патроне круглошлифовального станка). Основные параметры процесса: скорость круга Vk и скорость детали Vu, продольная S₀ и поперечная Sn подачи, глубина врезания t, силы и температура в зоне микрорезания, характеристика (материал абразивных зерен, зернистость, вид связки, твердость) и размеры абразивного круга, состав смазочноохлаждающей жидкости. Скорость шлифования (окружная скорость шлифовального круга Vk) в обычных условиях составляет 20-35 м/с, при скоростном шлифовании Vk может достигать 50-100 м/с. Скорость шлифуемого изделия Vu достигает 5-100 м/мин (в большинстве случаев Vu = 20-50 м/мин). В месте контакта шлифовального круга и обрабатываемого изделия их скорости направлены противоположно друг другу.

Рис. 3.21. Разновидности метода наружного круглого шлифования: а — продольное; б — глубинное; в — врезное; г — комбинированное; 1 — шлифовальный круг; 2 — деталь

Продольная подача осуществляется столом станка, совершающим возвратно-поступательное движение с числом двойных ходов в минуту пдх. Она может назначаться в долях ширины круга (В), в миллиметрах на оборот детали, в миллиметрах в минуту. Величина продольной подачи для различных условий шлифования назначается в следующих пределах: при предварительном шлифовании S₀ = (0,5-0,8) В, при окончательном S₀ = (0,2-0,5)В.

Минутная подача определяется по формуле:

где п₀ — число оборотов детали в минуту; Lpx — длина рабочего хода в направлении рабочей подачи; , мм; l₀ — длина детали; ln — величина перебега круга за пределы длины шлифуемой поверхности;

Поперечная подача осуществляется по окончании каждого (или двойного) хода стола. Величина поперечной подачи (или глубина шлифования) t при черновом шлифовании назначается в пределах 0,015- 0,05 мм на ход стола; при чистовом — 0,001-0,01 мм. Характеристика абразивного круга выбирается в зависимости от марки и состояния материала обрабатываемой детали, а размеры — в зависимости от конструктивной формы последней. Ориентировочные сведения для выбора характеристики круга представлены в таблицы 3.3.

Таблица 3.3
Характеристики шлифовальных кругов для шлифования различных материалов


Наружное круглое шлифование может быть обдирочное, точное (предварительное и чистовое) и тонкое.

Обдирочное шлифование характеризуется съемом относительно больших припусков (до 3-5 мм) и может применяться взамен предварительной обработки лезвийным инструментом.
Наиболее распространенным является обычное точное шлифование, обеспечивающее точность обработки 2-3-го класса (7-9-го квалитета) и шероховатость Ra = 1,25-0,16мкм. Снимаемый при этом припуск составляет в зависимости от диаметра заготовки и состояния ее исходной поверхности 0,1-0,5 мм на сторону.

Тонкое шлифование обеспечивает достижение 1-2-го класса точности (6-7-го квалитета) и шероховатость Ra = 0,16-0,08 мкм. Оно осуществляется мелкозернистым кругом при повышенной его скорости (свыше 40 м/с), при относительно меньшей скорости вращения обрабатываемой заготовки (до 10 м/мин) и малой глубине врезания (до 50 мкм); процесс сопровождается обильной подачей СОЖ.

Круглое шлифование производят на круглошлифовальных станках различных моделей. Различают следующие разновидности круглого шлифования: шлифование с продольной подачей, шлифование с поперечной подачей (врезное шлифование), глубинное (или установленным кругом) и комбинированное.

При шлифовании с продольной подачей (см. рис. 3.21, а) припуск снимается за несколько проходов при небольших глубинах резания. Поперечная подача осуществляется после каждого одинарного или двойного хода. Основное время для шлифования с продольной подачей определяется по формуле:

где а — припуск на сторону, мм; k — коэффициент выхаживания. Для предварительного шлифования k = 1,2-1,4; для окончательного — k =1,25-1,7; t — глубина врезания, мм.
При глубинном шлифовании (шлифовании установленным на размер кругом) (см. рис. 3.21, б) весь припуск снимается за один проход с увеличенной глубиной резания (до 0,1-0,4 мм) и уменьшенной продольной подачей (2-6 мм/об). Основной съем металла производится передней заборной частью круга. Остальной участок периферии круга обеспечивает чистовую обработку и стабильное получение размера обрабатываемой детали. Наиболее нагруженный участок круга, его заборную часть, рекомендуется заправлять на конус с углом приблизительно 2°. При снятии больших припусков указанную часть круга заправляют ступеньками. Наличие заборной части повышает режущую способность круга. Производительность при глубинном шлифовании на 25-30% выше, чем при шлифовании с продольной подачей. Точность при этом ниже. Для ее повышения рекомендуется после съема припуска за один проход сделать несколько зачистных ходов с продольной подачей. Глубинное шлифование наиболее приемлемо для обработки заготовок с достаточной жесткостью.

В процессе шлифования с поперечной подачей (метод врезания) (см. рис. 3.21, в) абразивному кругу сообщается непрерывная поперечная подача, величина которой составляет при черновом шлифовании 0,002-0,02 мм/об и при чистовом — 0,001-0,01 мм/об. Подача достигает 1,2-3 мм/мин для обычного и до 6 мм/мин — для силового шлифования. Остальные параметры режима микрорезания аналогичны параметрам описанных выше разновидностей круглого шлифования.

При врезном шлифовании поверхность обрабатывается по всей длине. Этот метод применяется при ширине шлифуемой поверхности до 200 мм. Ширина (высота) круга выбирается на 10-15 мм больше длины шлифуемой поверхности. В отдельных случаях для поддержания точности образующей круга ему сообщают осциллирующие движения до 3-5 мм.

Шлифование с поперечной подачей является наиболее производительным методом, так как в этом случае каждое абразивное зерно рабочей поверхности круга осуществляет срезание свежих слоев металла (т. е. абразивные зерна выполняют большую полезную работу), а обработка заготовки осуществляется при наиболее коротком пути перемещения круга, равном величине припуска на сторону. Основное время для шлифования с поперечной подачей определяется по формуле:

где k = 1,2-1,3.

Помимо шлифования цилиндрических и конических поверхностей с прямолинейной образующей, методом врезания обрабатывают и фасонные поверхности при соответствующей правке периферии круга. В отдельных случаях врезное шлифование может осуществляться подачей не в радиальном, а тангенциальном направлении. При такой схеме шлифования сокращается время обработки, повышается жесткость системы (в связи с возможностью размещения шлифовальной бабки внизу). Достоинством такой схемы врезания является также последовательное возрастание, а затем снижение глубины резания при неизменной скорости поперечной подачи.

Разновидностью врезного шлифования является часто применяемое шлифование уступов и шеек валов на специальных станках с подачей круга под углом а.

Комбинированное шлифование сочетает преимущества шлифования с поперечной и продольной подачей. Оно применяется при обработке жестких деталей относительно большой длины (см. рис. 3.21, г). Для повышения производительности шлифование осуществляется методом врезания по участкам. Затем для исключения уступов между отдельными участками, повышения точности и уменьшения шероховатости шлифование заканчивают с продольной подачей в несколько проходов. На завершающий этап шлифования оставляют небольшой припуск (0,02-0,5) мм.

Круглое наружное шлифование находит широкое применение преимущественно для окончательной и чистовой обработки деталей в условиях единичного, серийного и массового производства и осуществляется на универсальных и специальных круглошлифовальных станках.

Операции круглого наружного шлифования сравнительно легче поддаются автоматизации. Предпосылкой этому является возможность использования устройств для корректирования процесса и под- наладки системы по результатам измерения размеров обрабатываемой заготовки, имеющей достаточно гладкую (с малой шероховатостью) поверхность, позволяющую достаточно точно осуществлять измерения устройствами активного контроля, контактными и бесконтактными датчиками. На рисунке 3.22 показаны типовые схемы обработки заготовок на круглошлифовальных станках.