Фрезерное дело

Причиной травмы рабочего могут быть неогражденные передаточные механизмы и вращающиеся части станка. Большинство современных станков имеет постоянные ограждения, прочно прикрепляемые к корпусу станка. Работать на станке, не имеющем необходимых ограждений, запрещается.
Кожух круга должен быть изготовлен из стали или ковкого чугуна и обладать необходимой прочностью. Толщина стенок кожуха должна быть не тоньше 4—36 мм в зависимости от размеров круга и материала кожуха.
Расположение и наибольшие допустимые углы раскрытия защитного кожуха зависят от типа станка и условий работы.
Для кругов, применяемых на обдирочных и точильных станках, открытая часть должна быть не более 90°, причем угол раскрытия по отношению к горизонтальной линии не должен превышать 65° . При необходимости располагать деталь или затачиваемый инструмент ниже оси круга допускается увеличивать угол раскрытия до 125° . На круглошлифовальных, резьбошлифовальных, плоскошлифовальных, обдирочно-заточных и некоторых других станках кожухи имеют постоянное крепление.
На универсально-заточных станках из-за условий работы применяют сменные защитные кожухи с передней стенкой или без нее (например, при заточке чашечными кругами, работающими торцом круга). Для передвижных кожухов угол раскрытия над горизонтальной плоскостью, проходящей через ось шпинделя станка, не должен превышать 30°. Если по условиям работы кожух имеет больший угол, то необходимо устанавливать передвижные козырьки, служащие для уменьшения раскрытия кожуха. Козырьки должны плавно перемещаться во время установок и прочно закрепляться во время работы круга. Нельзя перемещать козырьки в процессе шлифования.
При установке круга необходимо выдержать зазор между кругом и боковой стенкой кожуха в пределах 10—15 мм. Зазор между внутренней поверхностью кожуха и поверхностью нового крута должен составлять не менее 3—5% от диаметра круга. Для кругов диаметром менее 100 мм зазор должен быть не меньше 3 мм, а для кругов диаметром свыше 500 мм — не больше 25 мм. Зазор между периферией круга и передней кромкой козырька на неподвижном кожухе не должен превышать 6 мм, что обеспечивает меньшую вероятность ранения в случае разрыва круга

Круги диаметром 125 мм и более, устанавливаемые в переходных фланцах — втулках, после выверки круга должны быть отбалансированы. Процесс балансировки предусматривает устранение неуравновешенности круга относительно оси шпинделя станка.
Причины неуравновешенности кругов могут быть различные. Наиболее частыми причинами является разная плотность круга в различных его частях; эксцентричное расположение наружной поверхности круга относительно поверхности отверстия; некруг-лость и другие неточности формы круга; эксцентричная установка круга во фланцах; перекос круга относительно оси фланца.
Неуравновешенность круга может проявляться либо в смещении центра тяжести относительно оси вращения (статическая неуравновешенность), либо в несовпадении свободной оси вращения или главной центральной оси инерции с осью вращения (динамическая неуравновешенность). Статическая неуравновешенность может быть обнаружена без вращения, а динамическая неуравновешенность выявляется только в динамическом режиме, т. е. при вращении шпинделя станка с установленным кругом.
Неуравновешенность круга вызывает дополнительные значительные нагрузки на подшипники шпинделя, которые меняют свое направление с частотой, равной числу оборотов шпинделя. Поэтому неуравновешенность круга является причиной колебаний и вибрации станка, вызывает ухудшение качества шлифуемой поверхности, способствует преждевременному износу подшипников.
Обнаружить неуравновешенность можно при помощи разнообразных специальных устройств, балансировочных приспособлений, балансировочных установок, балансировочных машин, балансировочных станков.
Наиболее простыми являются приспособления для статической балансировки.
Для выявления статической неуравновешенности круг вместе с фланцами монтируется на балансировочной оправке твердостью не ниже HRC 50 и устанавливается на опорах так, чтобы он мог свободно поворачиваться относительно оси вращения.
При статической уравновешенности круг при любом положении находится в безразличном равновесии.
При статической неуравновешенности круг устанавливается тяжелой частью вниз. Если легким толчком кругу придать медленное вращение, то он будет покачиваться около положения устойчивого равновесия. Неуравновешенность может быть устранена либо удалением материала со стороны «тяжелого» места, либо добавлением противовеса со стороны «легкого» места. При балансировке шлифовальных кругов пользуются вторым методом, т. е. устраняют неуравновешенность перемещением специальных балансировочных грузиков («сухариков»), размещаемых либо во фланцах, либо в специальных приспособлениях и устройствах.
Практически балансировку выполняют на станках с двумя параллельно расположенными горизонтальными валиками одинакового диаметра, с опорными ножами, с двумя парами вращающихся дисков.
Балансировка кругов на станках с цилиндрическими валиками производится следующим образом:
устанавливают валики балансировочного станка горизонтально;
круг с оправкой устанавливают таким образом, чтобы он между валиками располагался симметрично, а ось балансировочной оправки была перпендикулярна к валикам станка;
компенсирующие грузики во фланцах устанавливают в нейтральное положение, т. е. в положение, при котором они взаимно уравновешиваются относительно оси фланца;
отмечают радиальной чертой при помощи мела «легкое место» и проверяют правильность отметки путем покачивания в одну и другую сторону;
перемещают балансировочные сухарики по пазу в рабочем фланце, добиваясь статического равновесия. Обычно средний сухарик должен быть установлен симметрично относительно меловой черты, а два крайних — примерно на равном расстоянии от него. Если тяжелая часть круга по-прежнему стремится занять нижнее положение, то крайние сухарики приближают последовательно к среднему, и наоборот; контролируют правильность балансировки
(уравновешенный круг должен оставаться неподвижным в любом положении относительно меловой черты).
Если требуется выявить величину неуравновешенности круга, то используют балансировочные весы или подбирают такой груз, который, будучи расположен на периферии круга, приводит круг к безразличному равновесию. Величина веса такого груза, который перемещает центр тяжести на ось вращения круга, служит мерой статического дисбаланса. Предельные значения дисбаланса зависят от высоты круга, наружного диаметра и установленных ГОСТ 3060—55 классов дисбаланса, определяющих точность изготовления кругов.
В табл. 22 приведены предельные значения дисбалансов для кругов высотой до 25 мм.
Предположим, что при балансировке круга на керамической связке зернистостью 40 диаметром 300 мм при высоте 20 мм был выявлен дисбаланс в 50 г. Для круга этой характеристики предельным классом дисбаланса по ГОСТ 3060—55 установлен третий класс, т. е. при данных размерах согласно табл. 22 он не должен быть выше 30 г. Так как измеренный дисбаланс превосходит предельно допустимое значение, то такой круг не должен использоваться при работе на станке.
Круги класса А должны иметь дисбаланс не ниже 1 и 2-го классов без компенсации.
После балансировки круг устанавливают вместе с рабочими фланцами на станок и производят первую правку. После первой правки круг необходимо подвергнуть повторной балансировке. Несмотря на значительные затраты времени на балансировку, применение уравновешенных кругов окупается высоким качеством шлифования и заточки, повышением безопасности работы и удлинением срока службы станка.

Крепление круга при установке на станке. Круг при установке на станок должен закрепляться фланцами или винтами по ГОСТ 2270—54. Диаметры и размеры кольцевых поверхностей, зажимающих круг с обеих сторон, должны быть одинаковы. По всей ширине зажимных поверхностей фланцев должны ставиться прокладки из эластичного материала: плотной бумаги, картона или резины. Прокладки должны находиться с обеих сторон, а их наружный радиус должен не менее чем на 1 мм превышать зажимную поверхность фланцев по всей окружности.
Толщина прокладок должна быть в пределах от 0,5 до 1 мм в зависимости от диаметра круга. Минимальная ширина кольцевой прижимной поверхности фланца, регламентированная нормалями в зависимости от диаметра круга и диаметра отверстия, приведена ниже.
Диаметр отверстия круга должен превышать диаметр посадочного места на шпинделе или на втулке и обеспечивать необходимый зазор. Разница между этими диаметрами должна составлять для скоростных кругов при диаметре отверстия до 100 мм — 0,1—0,5 мм; 101—250 мм — 0,2—0,6 мм; свыше 250 мм — 0,2—0,8 мм; а для остальных кругов при диаметре отверстия до 100 мм — 0,1—0,8 мм; 101—250 мм — 0,2—1,0 мм; свыше 250 мм — 0,2—1,2 мм.
Круг после установки во фланцах должен быть выверен относительно центричности его периферии к оси шпинделя и перпен.дикулярности одной из его сторон к оси шпинделя. Гайки при креплении кругов должны затягиваться только гаечным ключей, удары по которому не допускаются.
Затяжку винтов при установке круга во фланцах необходимо проводить попарно, т. е. последовательно затягивать пару креплений, расположенных на диаметрально противоположных концах фланца, это обеспечит равномерное распределение усилий затяжки винтов по окружности.

Перед установкой на заточной или шлифовальный станок круги диаметром 150 мм и более, а скоростные круги диаметром 30 мм и более должны быть испытаны на прочность при вращении со скоростью, в 1,5 раза превышающей рабочую скорость. Испытание кругов на прочность при вращении производится на специально приспособленных для этой цели станках.
Продолжительность вращения кругов при этих испытаниях должна быть не менее: диаметром от 150 до 475 мм — 5 мин, диаметром 500 мм и более — 7 мин, а для скоростных кругов диаметром от 30 до 90 мм — 3 мин.
Круги, подвергавшиеся какой-либо механической переделке, химической обработке или не имеющие в маркировке указаний о допустимой рабочей скорости, должны испытываться в течение 10 мин при скорости, превышающей рабочую на 60%. Камера испытательного станка должна изготовляться из стали и должна быть достаточно прочной, чтобы удержать осколки круга в случае его разрыва при испытании. Дверцы камеры должны наглухо закрываться и прочно запираться.
На каждом уже испытанном круге должна быть отметка об испытании. Отметка содержит порядковый номер круга по книге испытаний, дату испытаний и подпись (или условный знак) ответственного за испытание лица. Отметка делается краской или специальным ярлыком. Применение круга без отметки не допускается.

Современные заточные и шлифовальные станки при правильной их эксплуатации обеспечивают безопасные условия работы рабочего. Основные требования к правильному закреплению абразивных инструментов на станках, к установке защитных ограждений, к соблюдению других специальных мер безопасности предусмотрены в ГОСТ 3881—65.
Основными причинами несчастных случаев при работе на заточных и шлифовальных станках являются:
разрыв шлифовального круга во время вращения;
попадание рук рабочего под движущиеся части станка или соприкосновение с вращающимся шлифовальным кругом;
ненадежное закрепление детали на станке;
несоблюдение правил обращения с электрооборудованием станка;
несоблюдение общих требований техники безопасности (невнимательность при выполнении работы, неправильное ношение спецодежды и т. п.).
Осмотр инструмента. Каждый круг, полученный от завода-изготовителя, с базы или со склада, должен быть проверен на отсутствие трещин, выбоин и других видимых дефектов. Отсутствие трещин проверяется легким простукиванием круга (по торцу) деревянным молотком. Круг без трещин, подвешенный на деревянный или металлический стержень, при простукивании должен издавать чистый звук. Если звук будет дребезжащим, то круг должен быть забракован.
На кругах диаметром свыше 150 мм должна быть обозначена максимально допустимая окружная скорость на периферии абразивного инструмента (табл. 20). Допустимая скорость для кругов меньше 150 мм не должна быть больше 25—30 м/сек.

В большинстве случаев применяют круги, имеющие структуру № 5—8. профиле инструмента. Выбор конкретных значений концентрации алмазов необходимо производить с учетом связки и зернистости круга.
Если алмазная обработка осуществляется станочниками высокой квалификации, следует использовать круги с высокой режущей способностью, которые обеспечивают максимальную производительность и наименьшую себестоимость операции. Этому требованию отвечают круги с высокой концентрацией алмазов. Для большинства случаев предварительного и чистового шлифования кругами зернистостью 6—16 наиболее экономичной является 75—100%-ная концентрация кругов на бакелитовой связке и 100—150%-ная концентрация кругов на металлической связке.
При предварительной заточке твердосплавного инструмента на универсально-заточных станках следует использовать круги зернистостью 12 -г- 16 на металлической связке со 150%-ной концентрацией или круги на бакелитовой связке со 100%-ной концентрацией.
При чистовой заточке кругами на бакелитовой связке зернистостью 5—6 наиболее экономичной является 50—75%-ная концентрация.
При доводочных операциях мелкозернистыми кругами на бакелитовой связке зернистостью М28—М40 хорошие результаты обеспечивает 25—50%-ная концентрация алмазов.
При профильном шлифовании кругами типа А2П следует использовать круги высокой концентрации, так как при низкой концентрации происходит быстрый износ профиля, снижение производительности и ухудшение чистоты поверхности шлифуемого изделия.
При шлифовании вручную рекомендуется концентрацию выбирать более низкую, чем для случая шлифования с механическими подачами.
При одной и той же зернистости концентрация кругов на металлической связке выбирается более высокой, чем в кругах на органической связке.
При выборе концентрации следует иметь в виду, что в связках, которые обладают малой способностью прочно удерживать алмазные зерна, повышение концентрации приводит к чрезмерно высокому расходу алмазов.
Круги на высокопрочных никелевых связках, изготовляемые методом гальванического покрытия, могут иметь концентрацию до 200% и обладать высокой износостойкостью и отличными режущими свойствами.
Приведенные рекомендации по выбору характеристики абразивных и алмазных кругов на практике должны уточняться в зависимости от условий и режима работы.
В последующих главах эти уточнения сделаны при рассмотрении заточки конкретных видов инструментов по определенным технологическим процессам.

Выбор твердости шлифовального круга зависит главным образом от вида шлифования, точности и формы шлифуемых деталей, физико-механических свойств обрабатываемого материала, типа станка.
В большинстве случаев применяют круги средней твердости, обеспечивающие высокую производительность и большую стойкость.
2. На станках с автоматической и механической подачами применяют более мягкие круги, чем на станках с ручными подачами.
3. При шлифовании периферией круга используют более твердые круги, чем при шлифовании торцом.
4. При бесцентровом, внутреннем и плоском шлифовании применяют более мягкие круги, чем при круглом наружном шлифовании.
5. При фасонном шлифовании, резьбошлифовании, шлифовании прерывистых поверхностей, шлифовании деталей малых диаметров, при точном шлифовании цилиндрических поверхностей, ограниченных галтелями с жестким допуском на радиус, используют более твердые круги.
6. При шлифовании с применением смазочно-охлаждающих жидкостей применяют более твердые круги, чем при шлифовании без охлаждения.
7. При замене керамической связки на бакелитовую, электрокорунда нормального на электрокорунд белый, электрокорунда белого на монокорунд, крупнозернистых кругов на мелкозернистые следует повысить твердость круга на одну-две степени.
8. Для устранения появления прижогов и трещин следует применять более мягкие круги.

Алмазные круги на керамической связке предназначены для одновременной обработки твердосплавной вставки или пластины и стального корпуса и для обработки некоторых высоколегированных сталей и сплавов с высоким содержанием карбидов (например, при шлифовании изделий из высокованадиевых быстрорежущих сталей).
Опыта использования кругов на керамической связке пока накоплено мало, так как их производство освоено недавно.
Круги с режущей поверхностью, на которую алмазный порошок наносится путем вдавливания (шаржирования), применяются, если необходимо:
использовать алмазную обработку при отсутствии у потребителя кругов требуемой характеристики;
получить алмазный инструмент с минимальными затратами на его изготовление;
получить достаточно высокую точность профиля фасонной рабочей поверхности;
многократно использовать корпус инструмента.

В большинстве случаев применяются абразивные круги на керамической связке, реже используются круги на бакелитовой и вулканитовой связках.
Круги на вулканитовой связке применяют также для разрезания и отрезания, при фасонном и бесцентровом шлифовании деталей из углеродистых, быстрорежущих и подшипниковых сталей.
Круги на бакелитовой связке используют для доводки режущего инструмента, при окончательном и обдирочном плоском и бесцентровом шлифовании деталей из чугуна, закаленных углеродистых, быстрорежущих и хромоникелевых сталей.
Алмазные круги на металлической связке выбирают для обработки твердосплавных деталей штампов, высадочных матриц, заточки твердосплавного инструмента, резания твердых материалов, обработки драгоценных и полудрагоценных камней, шлифования, сверления, резания и вырезания оптического стекла, обработки ферритов, керамики, стекла, электроугольных изделий и т. п., если необходимо обеспечить:
сравнительно малый удельный расход алмаза;
сохранение формы профиля инструмента и повышение размерной стойкости инструмента;
возможность работы с переменными силами резания (например, работа с ручными механическими подачами или работа с ручным прижимом изделия к кругу);
работу, связанную с большим съемом материала при невысоких требованиях к шероховатости поверхности (не выше 8-го класса).
Алмазные круги на бакелитовых связках в основном предназначены для чистовой и окончательной обработки (доводки) твердосплавных деталей штампов, высадочных матриц, режущих инструментов и других изделий, если необходимо:
сохранить постоянной режущую способность круга, т. е. работать практически без правки рабочей поверхности;
устранить вибрации, которые могут появиться в технологической системе при работе кругами на металлической связке;
производить шлифование, заточку или доводку без применения смазочно-охлаждающей жидкости;
повысить чистоту поверхности, устранить поверхностные дефекты, которые могут возникнуть при использовании кругов на металлической связке;
обрабатывать детали из некоторых марок легированных сталей и сплавов;
обеспечить неизменяемость основных параметров процесса шлифования при работе с механическими подачами;
снизить силы резания и температуры в зоне шлифования.
Алмазные круги на металлической связке, изготовляемые методом гальванического покрытия, применяются при шлифовании твердосплавных деталей штампов, высадочных матриц, при обработке оптического и технического стекла, керамики, полупроводниковых и других твердых синтетических материалов, если необходимо:
использовать инструмент с минимальным содержанием алмазов при минимальной толщине алмазоносного слоя;
не применять для изготовления кругов сложных и дорогостоящих прессформ, прессов и другого дорогостоящего оборудования;
обрабатывать отверстия весьма малых диаметров (до 0,5 мм);
шлифовать фасонные внутренние и наружные поверхности;
сохранять длительное время высокие режущие свойства рабочей поверхности круга, особенно при работе без охлаждения;
устранять разрушение алмазных зерен, которое имеет место при прессовании кругов на металлической и бакелитовой связках.

Выбор зернистости круга зависит от вида шлифования, требуемой шероховатости поверхности, заданной точности обработки, вида шлифуемого материала и величины снимаемого припуска. В табл. 16 приведены области применения инструментов различной зернистости.
Наиболее широко применяются абразивные круги средней зернистости 40—16, которые обеспечивают высокую производительность при достижении требуемой чистоты поверхности и точности обработки. Номер зернистости круга следует увеличивать, т. е. применять более крупнозернистые круги при увеличении припусков на обработку, для уменьшения опасности засаливания кругов и появления прижогов на детали, для повышения производительности шлифования, при увеличении окружной скорости шлифовального круга, при переходе на шлифование кругами на бакелитовой и вул-канитовой связках вместо керамической связки, при увеличении вязкости и уменьшении твердости шлифуемого материала, при уменьшении номера структуры круга.
Для увеличения производительности шлифования алмазными кругами и уменьшения удельного износа алмазов следует выбирать наибольшую зернистость, которая обеспечивает требуемый класс чистоты поверхности затачиваемого инструмента.
Можно и пользоваться следующими рекомендациями по выбору зернистости кругов:
для предварительного шлифования — зернистость 25—12, марки АСП, АСВ;
для чистового шлифования — зернистость 10—5, марки АСО, АСП;
для доводочного шлифования — зернистость АМ40 и мельче.
Если предварительное и окончательное чистовое шлифование производится одним кругом, то следует применять круги зернистостью 10—8 с алмазами марок АСП и АСВ.
Иногда мелкозернистые круги не обеспечивают стабильной чистоты поверхности вследствие засаливания рабочей поверхности круга и лучшие результаты удается получить кругами с большей зернистостью.