Шлифование круглое и плоское: маркировка кругов, скорость, правка, прижоги

Виды шлифования

Круглое наружное. Деталь в центрах или патроне вращается, круг вращается в ту же сторону — в зоне контакта поверхности движутся навстречу. При продольном шлифовании круг или стол ходят вдоль оси, при врезном круг подаётся только радиально на всю ширину шейки. Врезное быстрее на коротких шейках, продольное — на длинных.

Внутреннее. Круг меньше отверстия и работает на консольной оправке, поэтому жёсткость ниже, а скорость круга при малом диаметре ограничена оборотами шпинделя. Отсюда и более скромная точность в справочных таблицах (см. ниже).

Бесцентровое. Деталь лежит на ноже между шлифовальным и ведущим кругом, центры не нужны. Базой служит сама шлифуемая поверхность, поэтому метод удобен для партий валиков, пальцев, штифтов, но биение относительно других поверхностей детали им обычно не исправить.

Плоское. Деталь на магнитной плите стола; круг работает периферией (стол ходит продольно, круг смещается поперёк) или торцом. Так доводят плиты, пакеты штампов, направляющие.

Маркировка шлифовального круга

ГОСТ Р 52781-2007 распространяется на шлифовальные и заточные круги на керамической (V), бакелитовой (B) и вулканитовой (R) связках зернистостью от F36 и мельче; круги для ручных машин в него не входят. Стандарт модифицирован по отношению к ISO 525:1999 и ISO 603, поэтому обозначения близки к международным. Возьмём пример из самого стандарта:

Круг 1 300×20×76,2 25А F60 K 6 V 40 м/с 2 кл. ГОСТ Р 52781-2007

Шкала твёрдости по ГОСТ Р 52587-2006: F, G — весьма мягкий; H, I, J — мягкий; K, L — среднемягкий; M, N — средний; O, P, Q — среднетвёрдый; R, S — твёрдый; T, U — весьма твёрдый; V–Z — чрезвычайно твёрдый. Внутри группы твёрдость растёт по алфавиту.

На самом круге маркировка короче: по примечанию к п. 5.12.2 не маркируют тип круга, букву F в обозначении зернистости и класс неуравновешенности — зернистость там может стоять просто как «60».

Скорость круга и частота вращения

ГОСТ Р 52588-2011 устанавливает ряд предельных рабочих скоростей: 16, 20, 25, 32, 35, 40, 45, 50, 63, 80, 100, 125 м/с; какая скорость допустима для круга конкретного типа, связки и вида подачи, — в таблицах стандарта и на самом круге. Частоту вращения шпинделя пересчитывают по диаметру.

Пример: круг 300 мм с маркировкой 40 м/с. Предельная частота n = 40 · 60000 / (π · 300) ≈ 2546 об/мин. Если круг сработался до 250 мм и частота осталась 2546 об/мин, скорость упадёт до π · 250 · 2546 / 60000 ≈ 33 м/с — круг хуже режет, растёт риск прижога. Поднимать обороты можно только так, чтобы v не превысила маркированные 40 м/с для текущего диаметра.

Правка круга

Со временем зёрна тупятся, поры забиваются стружкой, профиль круга изнашивается. Правка снимает тонкий слой с рабочей поверхности круга алмазным инструментом: обнажает острые зёрна, возвращает круглость и профиль. Правят после установки и балансировки нового круга, перед чистовым проходом и всякий раз, когда круг «засалился» — начал греть деталь и оставлять блестящие полосы.

Расход на правку — часть расхода круга. ГОСТ Р 52781-2007 так и считает коэффициент шлифования: объём снятого металла, делённый на объём изношенной части круга с учётом расхода на правку (п. 8.8). Частая правка и слишком твёрдый круг, который надо постоянно «вскрывать», одинаково дороги.

Точность и шероховатость

Экономическая точность — та, которую метод даёт в нормальных условиях без особых затрат. Ниже значения из справочника технолога-машиностроителя под редакцией Косиловой и Мещерякова (изд. 1972 г.), по маршрутам обработки.

Для наружных цилиндрических поверхностей таблица справочника дана для длины до 150 мм; при большей длине точность на квалитет ниже. Внутреннее шлифование повышенной точности в той же таблице — 7 квалитет против 6 у наружного. Какие допуски стоят за квалитетом для вашего размера, покажет калькулятор допусков и посадок, а как квалитет выбирают — статья «Квалитеты и посадки».

Приложение А ГОСТ Р 52781-2007 даёт режимы, на которых проверяют сами круги, — полезный ориентир, что должен выдавать исправный круг:

Припуск под шлифование в статье не приводим: его назначают по справочнику или расчётно-аналитическим методом с учётом погрешностей предыдущего перехода, коробления после термообработки и длины детали. «Сколько оставить на шлифовку» — вопрос к технологу цеха, который будет шлифовать.

Прижоги: откуда берутся и как избежать

Прижог — местный перегрев поверхностного слоя при шлифовании. На закалённой стали он может дать отпуск (твёрдость падает) или вторичную закалку с хрупким слоем; под нагрузкой с такого места могут пойти трещины и выкрашивание. Цвета побежалости видны не всегда: после чистового прохода их может уже не быть, а изменённый слой остаётся.

Выявляют прижоги травлением по ISO 14104:2017. Метод предназначен для стальных деталей — зубчатых колёс, валов, шлицев, подшипников; его выполняют после шлифования и до суперфиниша, дробеструйной обработки и хонингования. Стандарт отмечает, что травление чувствительнее к изменению твёрдости поверхности, чем большинство методов измерения твёрдости. К азотированным деталям и нержавеющим сталям метод не применяют.

Что делать, чтобы прижогов не было:

• Править круг вовремя. Затупившийся круг трёт, а не режет, и греет деталь.
• Выбрать круг мягче для твёрдых и теплочувствительных материалов: зёрна должны вовремя выкрашиваться и обновляться.
• Не жадничать с глубиной на чистовых проходах и оставлять выхаживание без подачи.
• Подавать СОЖ в зону контакта, а не рядом: воздушный поток вокруг круга отбрасывает слабую струю.
• Следить за скоростью детали — при слишком медленном вращении зона контакта дольше задерживается на одном месте.

Что указать в чертеже и заказе

• Размер с допуском или полем допуска, отклонения формы (круглость, цилиндричность, плоскостность) и расположения — о них статья «Допуски формы и расположения».
• Шероховатость по ГОСТ 2.309-73. Слово «Шлифовать» в знаке пишут, только если шлифование — единственный способ получить требуемое качество поверхности (п. 1.11).
• Твёрдость после закалки и требование «прижоги не допускаются» с методом контроля — для ответственных деталей.
• Базы: центровые отверстия для круглого шлифования в центрах, базовые поверхности для плоского.

Как готовят заготовку под шлифование на токарной операции и какие базы оставляют, — в статье «Токарная обработка на ЧПУ». Если отверстие нужно точнее или с сеткой для масла, после шлифования или вместо него — хонингование.