Виды шлифовальных станков критерии выбора моделей

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 18 Августа 2024

Содержание:

• Типы шлифовальных станков и их устройство
• Критерии выбора переносных станков
• Анализ популярных моделей

Шлифовальные станки: их назначение, классификация, конструктивные особенности и принцип работы. Детальный обзор видов: внутришлифовальные, обдирочно-шлифовальные, барабанные и бесцентрово-шлифовальные. Какие факторы учитывать при выборе и полезные рекомендации. Обзор популярных моделей на рынке.

Шлифовальный станок представляет собой тип металлорежущего оборудования, в котором для обработки материалов используется вращающийся абразивный инструмент.

При шлифовке предусмотренный припуск удаляется с помощью многочисленных абразивных зерен с острыми краями. Каждое зерно действует как микрорезец, снимающий тонкий слой металла и превращающий его в мелкодисперсную стружку. По своему строению шлифовальные станки напоминают фрезерные и токарные устройства.

Однако вместо фрез и резцов они применяют абразивные круги, работающие на скоростях резания от 20 до 60 м/с. Шлифовальные станки находят основное применение в наружной и внутренней обработке цилиндрических деталей, а также в шлифовке плоских поверхностей под разными углами.

Помимо стандартного оборудования, производятся шлифовальные машины для специализированных задач: полирования, хонингования, притирки, суперфинишной обработки и шлифования профильных поверхностей.

Типы шлифовальных станков и их устройство

Основным критерием классификации шлифовальных станков является тип обрабатываемой поверхности, что позволяет разделить их на кругло- и плоскошлифовальные. Первые подразделяются на оборудование для внешней и внутренней шлифовки.

В обеих этих категориях также выделяют установки для бесцентровой обработки. Далее группы шлифовальных станков делятся по разным технологическим и конструктивным характеристикам. Например, плоскошлифовальные станки могут быть с круглым или прямоугольным столом. В отдельные подгруппы по технологическому назначению выделяют следующие виды:

• обдирочные;
• заточные;
• притирочные;
• полировальные;
• специальные.

Примером таких установок могут служить токарно-шлифовальные станки, используемые для ремонта запорной арматуры и блоков двигателей.

Также важными классификационными признаками являются точность и степень автоматизации. В данном случае применяется стандартизированная классификация по ГОСТ. Все металлорежущие станки по уровню точности согласно ГОСТ 8—89 подразделяются на пять категорий.

Из этих категорий только первая (Н) относится к станкам общего назначения, а остальные присваиваются оборудованию с повышенной или особо высокой точностью. Российские нормативы определяют четыре уровня автоматизации, которые обозначаются буквой Ф и цифровым индексом.

Станки с индикацией позиции имеют индекс Ф1, а с числовым программным управлением (ЧПУ) — от Ф2 до Ф4, в зависимости от типа интерполяционных систем.

Круглошлифовальные станки

Если речь идёт о продольно-шлифовальном станке, то его рабочая бабка оборудована двумя осями подачи: поперечной (для установления глубины резания) и продольной (для перемещения вдоль детали). Однако, если машина предназначена только для наружного врезания, то она имеет только поперечную подачу.

Существует множество специализированных видов круглошлифовальных станков, предназначенных для изготовления конкретных изделий. Одним из таких является вальцешлифовальный станок. На изображении ниже показано продольное шлифование вала.

Внутришлифовальные станки

При работе на внутришлифовальном станке деталь закрепляется с помощью патрона или планшайбы на шпинделе изделия, а сама обработка выполняется шлифовальной бабкой, которая расположена соосно детале. Шпиндель данного узла размещен на подвижном столе, способном перемещаться в продольном и поперечном направлениях.

Ключевая особенность внутришлифовальных станков заключается в небольшом размере шлифовального круга, который ограничен диаметром 0.9 от шлифуемого отверстия. Это создает сложные условия резания для абразивных зерен, поскольку они часто взаимодействуют с металлом и не успевают остыть.

Эта проблема решается использованием специализированного инструмента и строгим соблюдением необходимых режимов резания. На представленном ниже фото показан процесс внутренней шлифовки посадочного отверстия шестерни.

Бесцентрово-шлифовальные станки

Перед шлифовкой деталь устанавливается на нож, прижимается приводным кругом к шлифовальному и начинает двигаться в продольном направлении. В этом процессе поперечная подача отсутствует, так как она комбинируется с продольной благодаря тому, что приводной круг установлен под небольшим углом относительно плоскости шлифовального круга.

Бесцентрово-шлифовальные станки широко применяются в массовом производстве, поскольку загрузка и выгрузка деталей занимают минимальное время и легко поддаются автоматизации. Этот метод также используют для обработки внутренних поверхностей.

В случае внутреннего шлифования шлифовальный круг располагается внутри отверстия, при этом отсутствует опорная пластина. Вместо нее деталь фиксируется тремя точками — двумя прижимными роликами и приводным кругом. На фото ниже показан пример наружного бесцентрового шлифования.

Слева расположен приводной диск, справа — шлифовальный круг, между ними находится небольшая цилиндрическая заготовка, под которой расположена опорная пластина.

Плоскошлифовальные станки

Шпиндель данных станков может располагаться как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Вертикально-шлифовальные станки, как правило, отличаются более прочной конструкцией и предназначены для высокопроизводительных задач. В то время как горизонтальные модели обеспечивают более высокую точность и используются преимущественно в инструментальном и ремонтном производстве.

В плоскошлифовальных станках применяются два способа шлифовки: периферийной стороной круга и его торцевой поверхностью; эти методы могут сочетаться в некоторых моделях.

Обычно детали закрепляются на столе станка с помощью магнитных плит, которые бывают электромагнитными или с постоянными магнитами. Также применяются разные тиски, угольники и прижимные планки. На следующем фото изображен горизонтальный плоскошлифовальный станок в процессе работы.

Продольно-шлифовальный

Соответственно, универсальные станки с продольной и поперечной подачами, предназначенные для обработки широкого спектра деталей, в повседневной речи часто именуют продольно-шлифовальными станками. Это подчеркивает их способность эффективно работать с длинными заготовками.

Этим термином могут называть как кругло-, так и плоскошлифовальные станки. На изображении ниже представлен продольно-шлифовальный станок для внешней обработки.

Грубо-шлифовальный

Для устранения дефектного слоя до уровня металла, пригодного для последующей механической обработки, используют различные металлообрабатывающие станки, включая грубо-шлифовальные устройства. Они имеют разнообразные компоновки, обеспечивающие рабочий доступ к крупногабаритным элементам.

Для обработки небольших заготовок обычно используют установки, напоминающие большие электроточила с двумя кругами. Все грубо-шлифовальные станки характеризуются простой и жесткой конструкцией и снабжаются мощными приводами.

Для шлифования на этих станках применяют крупнозернистые бакелитовые круги, которые хорошо самозатачиваются и устойчивы к ударным нагрузкам. На приведенном ниже фото показан процесс грубой обработки литой заготовки.

Осцилляционно-шпиндельный

При использовании этого типа абразивного оборудования, инструмент не только вращается, но и осуществляет возвратно-поступательные движения, обычно в направлении, совпадающем с осью обрабатываемой детали. При скоростях вращения, достигающих нескольких тысяч об./мин., скорость осцилляции может насчитывать до нескольких сотен ходов в минуту.

Поскольку возвратно-поступательные движения в данном шлифовальном оборудовании выполняются шпинделем, такие станки также называют осцилляционно-шпиндельными.

Профилешлифовальный

Профилешлифовальные станки используются для обработки криволинейных поверхностей различной конфигурации. Существует два способа выполнения профильного шлифования. В первом методе инструмент следует по траектории профиля, снимая припуск за несколько проходов.

При втором методе используются шлифовальные круги, внешняя поверхность которых оформлена в точном соответствии с требуемым профилем. Такой процесс называют глубинным шлифованием, так как материал снимается за один проход.

Для шлифования по траектории применяются системы ЧПУ, копировальные автоматы и ручное управление с оптическим визированием. В последнем случае изображение профиля проецируется на экран с заранее нарисованной траекторией, и оператор вручную управляет движением шлифовального инструмента, ориентируясь на экран.

На оптико-шлифовальных станках, как правило, устанавливают оптические устройства с увеличением 50Х и экранами с диагональю около 700 мм. При глубинном шлифовании режущая поверхность абразивного круга перед обработкой приводится к нужному профилю детали с помощью заточных устройств с алмазными роликами.

Данный способ обеспечивает точность геометрических размеров профиля до 3 мкм. Порой к профильно-шлифовальной технике для обработки металла ошибочно причисляют рельефно-шлифовальные станки, предназначенные для рельефной шлифовки мебельных плит и деревянного профиля.

Двусторонние

Двусторонние торцешлифовальные станки оснащены двумя одинаковыми шлифовальными бабками, расположенными напротив друг друга на одной оси, что позволяет обрабатывать деталь одновременно с обеих сторон за один цикл. Процесс подачи и вывода деталей из рабочей зоны на таком оборудовании осуществляется непрерывно при помощи конвейерных загрузчиков.

Двусторонние станки выпускаются с горизонтальным или вертикальным расположением осей шлифовальных бабок. Горизонтальные станки являются более производительными и технологичными, в то время как вертикальные обеспечивают высокую точность и применяются для финишного шлифования.

Для прецизионной шлифовки

Прецизионная шлифовка отличается от предварительной и окончательной тем, что процесс съема припуска выполняется при высоких оборотах абразивного инструмента, но с минимальной глубиной резания (менее 5 мкм) и малыми подачами (от 5 до 100 мкм/об.).

Для выполнения операций деликатной шлифовки используют станки с высокой точностью, которые характеризуются жесткой конструкцией и устойчивостью к вибрациям. Помимо стандартного кругло- и плоскошлифовального оборудования, для тонкой шлифовки применяют также ленточные и бесцентровые станки.

Данный вид шлифовки сопровождается обильной подачей смазочно-охлаждающей жидкости. К системе подачи СОЖ при тонкой шлифовке предъявляются строгие требования по полной фильтрации обратной жидкости от абразивных и металлических частиц.

Тонкая шлифовка выполняется с использованием мягких кругов с мелкозернистым абразивом. Перед установкой на станок круг обязательно проходит калибровку алмазным заточным инструментом и балансировку.

Ленточные шлифовальные станки

Расположение и количество роликов зависят от направления рабочей части шлифленты, а также размеров и предназначения шлифовального станка. Некоторые из них являются универсальными и подходят для широкого спектра шлифовальных работ, а часть изготавливается специально для определенных технологических задач.

Наиболее распространенные виды обработки на таком оборудовании включают в себя контактное шлифование, шлифование с опорой и обработку свободной лентой. В первом случае деталь подвергается абразивному воздействию в области верхнего ролика, во втором она прижимает шлифленту к металлической подкладке, а в третьем обработка осуществляется на свободном участке ленты между роликами.

К специальным ленточным станкам можно отнести оборудование для тонкой шлифовки и полировки с использованием рулонной шлифленты, которое широко применяется для финишной обработки подшипников.

В подобных устройствах вращающийся цилиндрический элемент прижимается к концу свернутой абразивной ленты, которая постепенно разматывается по мере износа. На изображении ниже показана промышленная установка для ленточного шлифования.

Шлифовка с использованием щёток

И лишь с разработкой надёжного метода интеграции абразивных зерен в полимерные волокна стала возможна производство шлифовального инструмента, который позволяет обработку поверхностей по 9 классу чистоты и выше. Из полимерного абразивного волокна изготавливают щетки различных типов: валиковые, дисковые, чашечные и кистевые шлифовальные щетки.

В таких щетках применяются традиционные абразивные материалы, такие как электрокорунд, алмаз, карбид кремния и другие. Эти щеточные инструменты не оказывают значительного силового воздействия на обрабатываемую поверхность, что делает их идеальными для шлифовки тонкостенных изделий. Также они отлично подходят для обработки сложных профилей и труднодоступных мест.

Станки для щеточно-шлифовальной обработки с полимерно-абразивным инструментом зачастую выполнены в конфигурациях, аналогичных сверлильным и фрезерным станкам, в зависимости от их назначения.

Шлифовка листа с помощью валиков относится к портальному типу, а при использовании дисков и чашек — к вертикальному, горизонтальному или радиальному. На изображении ниже представлен вертикальный станок, оснащённый дисковыми алмазно-полимерными шлифовальными щетками, обрабатывающий тонкостенные гофрированные стальные листы.

Барабанные станки

Барабанно-ленточный станок представляет собой специализированное шлифовальное оборудование, в котором в качестве инструмента используется цилиндрический барабан, обернутый абразивной лентой.

В таких станках детали перемещаются по гибкой конвейерной ленте, проходя под горизонтально расположенным шлифовальным барабаном. На противоположной стороне от барабана находится ролик, который прижимает движущуюся деталь к барабану, создавая необходимое усилие для шлифовки.

В механообработке барабанно-ленточные станки используются сравнительно редко, тогда как в деревообработке они получили гораздо большее распространение.

Мобильный инструмент

Переносные настольные шлифовальные станки обладают малым весом, что позволяет одному человеку легко переместить их к месту работы.

Для их работы не требуется специально подготовленное место, они могут использоваться на любой ровной и устойчивой поверхности (например, столе, верстаке или подоконнике). К самым популярным универсальным станкам данного типа относятся:

• точильно-шлифовальные устройства;
• тарельчатые (дисковые) станки;
• ленточные машины;
• тарельчато-ленточные шлифовальные станки.

Точильно-шлифовальные станки часто называют просто точилками. Зачастую они используются для заточки токарных резцов, сверл, слесарного инструмента, ножей и ножниц, а также для грубой шлифовки, очистки и обдирки.

В тарельчатых шлифовальных устройствах в качестве основного инструмента используется вращающийся диск, на котором закреплена круглая шкурка. В ленточных аналогах применяется бесконечная абразивная лента, передвигающаяся с высокой скоростью через систему роликов, один из которых является приводным.

Большую популярность также приобрели комбинированные тарельчато-ленточные шлифовальные агрегаты.

Все эти виды настольных шлифовальных станков используются для обработки и полировки изделий из различных материалов, а также для заточки и доводки режущих инструментов. Помимо этого, ленточную шлифовальную машинку можно применять в качестве настольного мини-шлифовального станка.

В большинстве моделей этого ручного устройства предусмотрена возможность стационарной установки на верстаке с расположением шлифовальной ленты вверх.

Критерии выбора переносных станков

Перед тем как начать выбирать конкретную модель шлифовального станка, стоит определить его предназначение. На точильно-шлифовальных станках в качестве инструмента используют шлифовальные диски из твердых материалов, что позволяет срезать значительные слои металла и выполнять глубокие выборки.

Ленточные и дисковые станки предназначены исключительно для шлифования, предоставляя возможность получить высокое качество обработанной поверхности или провести тонкую доводку.

Следующий этап — выяснение условий эксплуатации будущего шлифовального станка. Важно учитывать следующие аспекты:

1. Показатели веса и габаритов. Если станок будет часто перемещаться между объектами или между домом и дачей, желательно, чтобы его вес не превышал 15–20 кг, а размеры позволяли поместиться в багажнике легкового автомобиля.
2. Мощность устройства. Этот аспект напрямую влияет на его производительность. Для небольших домашних задач достаточно 300–400 Вт, однако для работы с лестницами, перилами, балясинами и другими деревянными конструкциями при строительстве дома потребуется как минимум 700–800 Вт.
3. Скорость лентопротяжки. Параметр, который определяет не только производительность, но и способность обрабатывать твердые материалы.
4. Типы, стоимость и наличие расходных материалов. Различное оборудование подразумевает использование шлифовальных лент и дисков разных размеров. Рекомендуется выбирать наиболее распространенные размеры.

Также значимыми факторами при выборе шлифовального станка являются репутация бренда (в контексте именно этого оборудования) и наличие сервисного центра с гарантийным обслуживанием в вашем городе.

Анализ популярных моделей

Наибольшим спросом на российском рынке пользуются дисковые и ленточно-дисковые шлифовальные станки от таких производителей, как Jet, «Энкор» и «Зубр». Помимо них, свою продукцию также предлагают такие известные бренды, как «Белмаш», «Кратон», Proma, Stalex и Einhell.

Бренд Jet предлагает наибольшее разнообразие моделей шлифовальных станков. Среди потребителей самыми популярными являются ленточно-дисковые станки, которые объединяют возможности различных видов шлифовальной обработки.

Ниже представлены сравнительные характеристики нескольких моделей из нижнего ценового сегмента (6–10 тыс. руб.), предназначенных для использования в домашних мастерских.

№	Модель	Мощность привода (Вт)	Диаметр диска (мм)	Скорость вращения диска (об./мин.)	Длина и ширина ленты (мм)	Скорость ленты (м/мин.)	Вес (кг)
1	Jet JDBS-5-M	250	125	2850	762х25	840	7
2	«Зубр» ЗШС-330	330	125	2950	762х25	810	7,5
3	Einhell TC-US 400	375	150	1450	915х100	276	15
4	«Белмаш» BDG 100/152	400	150	1420	915х100	282	15
5	«Энкор» Корвет-51	375	150	1420	920х150	282	16

В этом же ценовом сегменте расположена еще одна модель под маркой «Зубр» — ЗШС-500. В отличие от 330-й, она оснащена более мощным приводом мощностью в 500 Вт, а размер ленты составляет 914х100 мм. Для настольных станков эта модель имеет достаточно приличный вес — 23 кг.

Все знают, что рекомендуемая скорость резания шлифленты варьируется в зависимости от материала (чем он мягче, тем ниже должна быть скорость). Так почему же в большинстве ленточных станков нет возможности регулировки скорости? Если кто-то имеет ответ на данный вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях.