Шлифовальные станки — классификация, назначение, ЧПУ

Шлифовальный станок – это устройство, используемое для обработки заготовок из различных материалов абразивным инструментом и способное обеспечить шероховатость поверхности от 0,02 до 1,25 микрон. Шлифовальные станки, которые могут иметь различное конструктивное исполнение, позволяют эффективно решать задачи, связанные с обработкой поверхностей деталей, изготовленных из разных материалов.

Одна из многочисленных разновидностей шлифовальных станков

Применение шлифовальных станков

С помощью станка для шлифования можно осуществлять ряд технологических операций:

• шлифовку внутренних, а также наружных поверхностей деталей, имеющих различную форму и назначение;
• заточку инструментов различного назначения;
• обдирку, шлифование, а также отрезку отливок из металла, изделий со сложным профилем;
• обработку зубчатых деталей, а также деталей с резьбой;
• формирование на стальных прутках канавки шпоночного и спиралевидного типа.

Шлифовальный станок практически незаменим при работе с деталями, изготовленными из керамических и магнитных материалов и отличающимися сложностью обработки и высокой хрупкостью. Кроме того, шлифовальные станки способны выполнять технологические операции шлифовки и обдирки на высокоскоростных режимах, что делает такое оборудование эффективным и производительным. На этих станках можно в процессе обработки удалять с поверхности заготовки большое количество металла за короткий промежуток времени.

На видео ниже работа круглошлифовального станка с ЧПУ:

Все шлифовальные станки работают по одному принципу: обработка металла осуществляется за счет одновременного вращения абразивного круга и перемещения или вращения обрабатываемой детали. Рабочей поверхностью является периферия или торец абразивного круга, а заготовка движется по отношению к ней по прямолинейной или дуговой траектории. Любой шлифовальный станок содержит в своей конструкции несколько кинематических цепей, которые обеспечивают:

• передвижение рабочего стола в продольном и поперечном направлении, что возможно благодаря гидравлическому приводу;
• вращение рабочего инструмента – шлифовального круга, осуществляемое за счет индивидуального привода рабочего инструмента;
• подачу заготовки или инструмента в поперечном направлении за счет гидравлического или электромеханического привода;
• правку круга, которую можно выполнять вручную за счет использования электромеханической либо гидравлической системы;
• вращение заготовки или рабочего стола;
• подачу рабочего инструмента на глубину, что может выполняться за счет гидравлического или механического привода.

Критерии выбора переносных станков

Перед тем как приступить к выбору конкретной модели шлифовального станка, необходимо решить, для чего он будет использоваться. В точильно-шлифовальных станках в качестве инструмента используют шлифовальные диски из твердых материалов, поэтому на таком оборудовании можно срезать значительные слои металла и делать глубокие выборки. Ленточные и дисковые станки предназначены только для шлифовки, и на них можно получить высокое качество обработанной поверхности или сделать тонкую доводку.

Далее следует определиться, как будет эксплуатироваться будущий станок для шлифовки. В этом случае важны следующие характеристики:

1. Показатели массы и габаритов. Если станок будет «кочевать» между объектами или домом и дачей, то желательно, чтобы его вес не превышал 15–20 кг, а габариты — размеров багажника легкового автомобиля.
2. Мощность. Этот параметр напрямую связан с производительностью. Для мелких домашних работ достаточно 300–400 Вт, а для обработки ступеней, перил, балясин и прочих деревянных изделий на строительстве дома потребуется не менее 700–800 Вт.
3. Скорость движения ленты. От этого показателя зависят как производительность, так и возможность обработки твердых материалов.
4. Виды, стоимость и доступность расходных материалов. На разном оборудовании применяются различные длины шлифовальных лент и диаметры дисков. Желательно использовать самые распространенные размеры.

Кроме того, важными критериями при выборе шлифовального станка являются репутация торговой марки (в части именно этого оборудования) и наличие гарантийной мастерской в вашем городе.

О технических особенностях некоторых устройств с ЧПУ

Изготовление подобных станков для работ по шлифовке бывает связано с определенными сложностями, которые характеризуются такими техническими факторами:

• с одного боку, необходимо добиваться хорошего качества и довольно высокой точности шлифовальных работ, с наименьшим рассеиванием по размерам кругов;
• с другого, необходимо учитывать погрешность в точных размерах шлифовального рабочего круга, зависимые от его износа.

В таких случаях требуется, чтобы на подобном шлифовальном станке ЧПУ, имелись специальные механизмы для автоматического компенсирования изнашиваемости этого инструмента. Подобные механизмы призваны компенсировать (возместить):

• некоторую деформацию;
• небольшую погрешность в температурном режиме;
• изменения в припусках, допустимых на обрабатываемых заготовках;
• любые погрешности станочных приспособлений по заданным координатам.

Важно. Для таких кругло-шлифовальных типов устройств, к примеру, эти механизмы могут обеспечить постоянную возможность измерения размера заготовки по диаметру во время ее обработки. Причем погрешность в измерении не превысит больше 2·10-5 мм. Продольное же перемещение такого стола контролируется, имея погрешность всего 0.1 мм.

Обычно для шлифовочного типа устройств употребляют специальные системы CNC (от англ. ЧПУ), управление которыми реализовывается по ординатам от 3 до 4. А если в станках задействовано несколько шлифовочных кругов, то такое управление будет производиться по 5-6-8 разным ординатам. Причем взаимодействие оператора со встроенной системой ЧПУ часто производится в режиме диалога при помощи дисплея. К тому же для повышения надежности такие системы обустраиваются специальными диагностическими модулями.

Делаем простейший шлифовальный станок своими руками

Учитывая тот факт, что серийное шлифовальное оборудование стоит недешево, есть смысл задуматься над тем, чтобы изготовить такой станок своими руками. Даже простейший самодельный станок, сделать который совсем несложно, позволит вам с высокой эффективностью и качеством выполнять шлифовку заготовок различной конфигурации.

Несущим элементом самодельного станка для выполнения шлифовальных работ является станина, на которой закрепляются два барабана и электрический двигатель. Для изготовления станины можно использовать толстый стальной лист, из которого вырезается площадка требуемого размера.

С двигателем все намного проще: его можно снять со старой стиральной машины, которая уже отслужила свой срок. Барабаны можно сделать наборными, для этого удобно использовать плиту ДСП, из которой вырезаются диски требуемого диаметра.

Простой самодельный станок из подручных средств

В качестве примера разберем последовательность действий по изготовлению самодельного шлифовального станка, станина которого имеет размеры 50х18 см. В первую очередь, из стального листа вырезают саму станину, а также рабочий стол, на котором будет закреплен электродвигатель. Размеры такого стола будут составлять примерно 18х16 см.

Важно, чтобы торцы станины и рабочего стола, которые будут соединяться, были обрезаны максимально ровно. Толстый лист металла, из которого вы будете изготавливать станину и рабочий стол, сложно разрезать вручную, поэтому лучше выполнить такую процедуру на фрезерном станке. В станине и рабочем столе необходимо просверлить по три отверстия и надежно соединить их при помощи болтов. Только после этого устанавливается двигатель и надежно соединяется с поверхностью рабочего стола таким образом, чтобы основание двигателя  плотно прилегало к поверхности площадки.

Еще один самодельный станок, собранный «на коленке»

Выбирая электродвигатель для своего самодельного шлифовального оборудования, важно обращать внимание на мощность: она должна быть не ниже 2,5 кВт, а частота вращения – около 1500 об/мин. Если использовать привод с более скромными характеристиками, то станок будет обладать невысокой эффективностью. Можно избежать необходимости использования редуктора, если грамотно подобрать диаметры ведущего и натяжного барабана.

Выбирать диаметры барабанов следует в зависимости от того, с какой скоростью будет перемещаться абразивная лента. Так, если скорость движения ленты должна быть приблизительно 20 м/сек, то необходимо изготовить барабаны диаметром 20 см. Для установки натяжного барабана используется неподвижная ось, а ведущий фиксируется непосредственно на валу электродвигателя. Чтобы сделать вращение натяжного барабана более легким, используется подшипниковый узел. Площадку, на которой устанавливается натяжной барабан, лучше всего сделать с некоторым скосом, это обеспечит плавный контакт абразивной ленты с обрабатываемой заготовкой.

Вариант самоделки немного сложнее

Не составит особой сложности изготовить и барабаны для самодельного шлифовального станка. Для этого необходимо нарезать из ДСП квадратные заготовки размером 20 на 20 см, в центре каждой из которых просверливается отверстие. Затем эти заготовки собираются в пакет толщиной 24 см, который протачивается для формирования цилиндрического барабана диаметром 20 см.

Чтобы абразивная лента не проскальзывала на барабанах, на их поверхность можно натянуть широкие резиновые кольца, которые обычно нарезают из камеры велосипеда или мопеда. Ширина абразивной ленты, которую можно изготовить самостоятельно, должна составлять порядка 20 см.

О системах ЧПУ

С целью корректного управления механизмами для правки в станках употребляются такие программные системы, которые:

• являются замкнутыми для компенсирования температурных деформаций и геометрических неточностей;
• имеют возможность измерения с хорошей разрешающей способностью, для обеспечения небольших допусков на точное позиционирование;
• имеют возможность автоматической компенсации изнашиваемости круга;
• смогут управлять частотой кругового вращения, скоростью подач.

При управлении подобными системами ЧПУ возможно координировать функционирование многокоординатных бесцентрово-кругло-шлифовочных устройств. Для этого встроенной системой употребляются специальные модули, рассчитывающие:

• любые траектории шлифовочных приспособлений;
• необходимые корректировочные действия;
• взаимосогласованный диалог оператора с обслуживающим устройством.

Важно. Существование многокоординатных систем ЧПУ придает больше универсальности этим производственным устройствам, позволяет эффективно воздействовать на любые процессы шлифовки.

Ленты для ленточно-шлифовальных станков

Как на производстве, так и в домашних условиях часто используются шлифовальные станки, рабочим инструментом в которых является матерчатая лента со слоем абразивного порошка. Основой таких лент является плотная материя (бязь, саржа) или специальная бумага, а абразивный слой на них фиксируется при помощи клеевого состава.

Эффективность использования такой ленты зависит от ряда параметров: плотности нанесения абразивного порошка и состава его зерен. Большей эффективностью отличаются ленты, порошок на которых занимает не более 70% их площади. Объясняется это тем, что обрабатываемый материал не забивается между абразивными зернами такой ленты. В качестве абразивного порошка, наносимого на рабочую поверхность ленты, могут использоваться как природные, так и искусственные материалы, но все они должны обладать высокой твердостью.

Одна из разновидностей ленточно-шлифовального станка

Классифицируются ленты, устанавливаемые на шлифовальный станок, по номеру, обозначающему величину абразивных зерен, выраженную в сотых долях миллиметра. Надежность и эффективность такой ленты зависит также и от типа клея, который используется для фиксации абразивных зерен. На сегодняшний день используется два типа такого клея: мездровый и из синтетической смолы.

Как правило, ленточные шлифовальные станки применяются на деревообрабатывающих предприятиях. Лента на таких станках может также крепиться и на бобины, что позволяет отнести их к категории круглошлифовального оборудования. Но в большинстве случаев эти станки делают универсальными, выполнять на них обработку деревянных деталей можно как при помощи ленты, так и с использованием шлифовальных кругов.

О кругло-шлифовочных устройствах

В любых шлифовальных станках ЧПУ, наибольший производимый эффект достигается при обработке поверхностей одной установкой специальных многоступенчатых деталей, например:

• шпинделей закрепления заготовок;
• валов электрических двигателей;
• турбинных элементов;
• редукторов регулирования вращательных частот.

В таких случаях производительность значительно повышается при снижении дополнительного времени, которое предназначено для:

• устанавливания требуемых заготовок и снятия уже обработанных готовых изделий;
• переустановки с целью последующего обрабатывания шейки вала;
• необходимых измерений.

На этих кругло-шлифовальных числовых станках запрограммированная обработка различных многоступенчатых валов достигает конца при сокращении времени почти в 1,5-2 раза, если сравнивать их со станком обычного управления.

О торце-кругло-шлифовочных устройствах с ЧПУ

Обычно, в устройствах, управляемых программами, предусматривают большое число координат. К примеру, в шлифовальном приспособлении этого типа может быть до 10 управляемых ординат, из них три основных и минимум шесть вспомогательных для лучшего позиционирования:

• осевой ориентации заготовок относительно круга;
• смещения бабки заднего типа для корректировки и обработки заготовок;
• правки кругов для обеспечения возможности обработки любых профилей;
• осей устройства для активного контроля;
• лучшего поворота столов для обрабатывания конусов.

Для обработки разного вида геометрических форм изделий шлифовальными станками ЧПУ, установлены специальные программы:

• диспетчер выбора режимов;
• специальный модуль, управляющий приводом;
• определяющий координаты точек интерполятор.

При серийном производстве такие шлифовальные станки с ЧПУ используются с применением  программных систем, что дает возможность для гибкой настройки цикла правки, шлифовки, существенно влияет на скорость переналадки станков и обрабатывания самых разных деталей. К тому же такие многокоординатные системы придают больше универсальности станкам, стабильной эффективности управления всеми процессами.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...