Все, что нужно знать о шлифовке металла

В этой статье рассказывается о том, что нужно знать о шлифовке металла, о дисках для шлифовальных работ и кругах-насадках на шуруповерт. Охарактеризованы плоское шлифование деталей и поверхностей, необходимая степень зернистости материалов. Описаны детали подготовки к такой процедуре и нюансы ее технологии.

Обработка металла – очень важная составляющая современной жизни. Без этих манипуляций совершенно невозможно себе представить нормальное функционирование практически любой сферы. Но особую роль имеет такой финишный способ обработки, как шлифование (в просторечии именуемое шлифовкой). При подобной процедуре снимают немного металла с поверхности. В результате достигается определенное значение шероховатости, а линейные параметры заготовки выдерживаются точнее.

Шлифованный металл может иметь довольно оригинальную текстуру и поверхностную структуру. Однако такой метод обработки не позволяет добиваться серьезного изменения размеров заготовок. Это потребовало бы слишком больших затрат времени, сил и ресурса инструмента.

Такая процедура проводится часто перед покраской, чтобы:

• убрать корродированные участки;
• выровнять поверхности;
• исключить чрезмерный расход краски;
• повысить адгезию красящего состава к поверхности.

Разберем несколько видов шлифования, которые различаются своими характеристиками.

Подобная работа может быть выполнена исключительно на профессиональном оборудовании. Главным действующим приспособлением оказывается механический круг с абразивными свойствами. В процессе обработки он вертится вокруг собственной оси. Синхронно с этим процессом противоположным образом проворачивается деталь, что позволяет усилить эффект. В зависимости от избранного способа подачи инструмент врезается с разными скоростями, и обработка поддерживается по всей длине.

Круглая наружная шлифовка отлично проявляет себя при манипуляциях с цилиндрическими деталями. Передняя кромка круга изнашивается весьма быстро. Необходимость в его правке возникает часто.

Такой подход востребован исключительно широко. Важная характеристика, позволяющая отличить его от круглой наружной обработки, – расположение основного инструмента внутри детали. Именно круг совершает доминирующее вращение. Способы подачи приспособления и отделываемого изделия могут существенно различаться. Технологи однозначно советуют комбинировать подобную операцию с отводом тепла через специальную жидкость, чтобы общая эффективность была выше.

Речь идет о методе выработки и доработки зубчатых колес. Подобная технология важна при производстве очень широкого круга механизмов. Особенность состоит в том, что применять стандартные абразивные приспособления нельзя – выручает только инструмент особого типа. Крепиться он должен в станке профессионального уровня. Главная цель зубошлифования – поменять профиль на зубчатом венце; во многих случаях процедуру объединяют с закаливанием, что усложняет дело, но экономит время.

Зубошлифовка весьма дорога. Наряду со специальными зубошлифовальными для нее могут применяться и резьбошлифовальные станки. Выбор аппарата определяется основной целью обработки и видом заготовки. Метод пригоден для зубцов почти всех существующих типов редукторов.

Само название говорит о том, что деталь не будет закреплена в каком-либо центре. Крутящий импульс передается только на пару рабочих кругов. Заготовку располагают точно между ними. Дополнительно система включает особый нержавеющий нож, который блокирует сдвиг или заклинивание. Инженеры разработали тысячи станков для шлифовки без выделенного центра, и это практически самое широко используемое оборудование.

Важные свойства:

• очень высокая степень механизации техпроцесса;
• внушительная производительность;
• легкость автоматизации;
• высокая жесткость технологической системы;
• стабильность размеров внутри партий;
• сокращение припусков на шлифовку;
• сокращение затрат времени на подготовительные и вспомогательные процедуры;
• возможность нарастить скорость круга до 60 м/с;
• понижение степени шероховатости металла;
• повышение устойчивости техпроцесса.

Обрабатывать такие корпуса и части деталей тоже приходится регулярно. Это обычная практика на любом машиностроительном заводе, независимо от его профиля. Деталь перед началом работ основательно фиксируют на технологическом столе. Ряд технологов предпочитает крепить ее с помощью магнитных полей. Самую ответственную часть работы выполняет абразивный круг.

Возвратно-поступательное кручение может передаваться как детали, так и рабочему приспособлению. Очень важную роль играет правильный отбор круга, вернее, его профиля. Если никакой ошибки не допущено, получится обработать даже очень сложную геометрическую форму. Плоскостная шлифовка иногда подразумевает специальное охлаждение. Жидкость должна подаваться в контактный участок.

Поскольку шлифовка любых деталей лишь увенчивает их обработку в целом, полезно перечислить предшествующие стадии:

• точение в черновом режиме (корректировка величины и конфигурации с поправкой на припуски);
• окончательная точильная обработка (собственно задание финального размера);
• манипуляции с фрезой, при которых дополнительно убирают слои металла;
• термическая обработка, преследующая цель сделать конструкцию тверже и прочнее, убрать свойственную многим материалам хрупкость (часто этот этап делят на отпуск, отжиг и комбинированную термическо-химическую обработку в зависимости от выбранной технологии).

Практически в 100% случаев они подразумевают, что будет использоваться абразивный инструмент. Но эти приспособления крайне разнообразны, что и позволяет выделить много типов работ. Специальный круг имеет абразив из различных зерен на поверхностном слое. Чем меньше отдельная частица, тем точнее манипуляции. Правда, и время, необходимое на их выполнение, возрастает в той же степени.

Форма не менее важна, чем зернистость кругов. Она подбирается сообразно виду поверхности, которую предстоит приводить в порядок. Линейный размер рабочего органа также выбирают соответственно размеру заготовок. В любой мастерской должны быть шлифующие круги различных величин. Тогда никаких проблем при отборе приспособления под конкретное задание не возникнет.

Но даже полностью идентичные по всем этим параметрам агрегаты могут различаться твердостью трущейся крошки. А она, в свою очередь, определяется прежде всего химическим составом абразива. Алмазная чашка и другие инструменты на той же основе наиболее долговечны и устойчивы к износу. Правда, стоить они будут довольно дорого. В маркировке кругов тип материала обозначают обязательно; они делятся на натуральные и искусственные варианты.

В бытовых условиях эта работа часто проводится с помощью дисков для УШМ (или, как еще говорят, для болгарки). Это более технологичный и удобный вариант, чем традиционные щетки из стальной проволоки. Некоторые мастера покупают ленточные напильники. Такие дополнительные аксессуары позволяют не только шлифовать, но и снимать корродированные участки, даже полировать поверхность.

Болгарка с диском нормально работает по металлу, только если используется специальная паста или даже жидкость. Не стоит недооценивать такое решение, считая его уделом кустарных мастерских. Оно позволяет работать почти со всеми видами металлоконструкций, металлоизделий, применяется вдобавок даже в автосервисе. Во многих случаях наиболее практичным решением оказывается шлифующий диск сечением 125 мм. Но подбирать его размер в любом случае придется вдумчиво и аккуратно. Многие практикующие мастера для шлифовки металла в небольшом объеме стараются выбрать насадку на шуруповерт или на дрель. Да, они не отличаются особой производительностью и мощностью. Однако снять ту же краску, подготовить материал к нанесению грунтовки вполне реально.

Монтаж аксессуаров на шуруповерты происходит с помощью особых переходников либо патронов, имеющих шестигранный хвостовой блок. Тарелку либо барабан для металлообработки часто используют, ставя дрель жестко в вертикальное либо горизонтальное положение. Зачистить, ободрать поверхность помогут щетки. Под предварительную обработку берут плоские или лепестковые приспособления на базе шлифовальной бумаги с крупным размером зерна. Мелкое зерно либо нетканый абразивный инструмент применяют на завершающем этапе и в ходе полировки. Толстый слой металла дрелью или шуруповертом поможет снять шарошка.

Так, в профессиональном сегменте часто применяют чашечный конический шлифующий круг. Многие производители снабжают его алмазно-твердой поверхностью. Обычно рабочий угол такого инструмента составляет 45 градусов. Наряду с алмазом, могут использоваться:

• электрокорунд;
• кремния карбид;
• эльбор;
• бакелит (это самые популярные варианты, каждый из которых имеет много преданных поклонников).

Но в частной практике систематически применяют и наждачный круг. Почти всегда он имеет лепестковое строение. При отборе таких приспособлений смотрят на размер зерна наждака, определяющий круг возможных работ. В некоторых случаях приспособление крепят на липучку (так и называется – диск с липучкой). Подобную насадку можно просто накрутить на шпиндель УШМ, и больше ни о чем заботиться не надо.

Стоит отметить, что часто металл обрабатывают не только по технологическим, но и по эстетическим соображениям. Если он призван украсить какой-то дом, участок, просто произвести хорошее впечатление, обязательно придется применять еще и доводочный шлифовальный круг. Для его получения используют нетканый материал, подвергаемый прессованию. От обычных вариантов такое изделие отличается:

• равномерным распределением плотности;
• высокой гибкостью;
• легкостью приспособления инструмента к геометрии заготовки;
• минимальным появлением пыли при работе.

Поставщики доводочных кругов вводят свои системы обозначения их качеств. Но все же есть некоторые универсальные моменты. Так, цифра в начале маркировки обычно обозначает степень сжатия. Потом указывают основное вещество – карбид кремния S или оксид алюминия A. Первый вариант позволяет сделать поверхность максимально блестящей, а второй – снимает больше металла, но на глянец уже рассчитывать нельзя.

Плоскую шлифовку металла проводят только по отношению к поверхностям, которые имеют серьезные деформации. Речь идет о глубоких царапинах. Важные нюансы:

• необходимость обрабатывать металл лишь на высоких скоростях;
• при манипуляции появляется специфическая стружка;
• действующие зерна на круге должны иметь форму с разной направленностью;
• на контактных площадках развивается высокая температура.

Считается, что достаточно просто обработать плоскую заготовку. Чуть сложнее отшлифовать цилиндр внутри либо снаружи. Но самую большую сложность создают винтовые и эвольвентные поверхности. Когда продумывается организация работ, составляется технологическая карта, рассчитываются припуски на каждую операцию.

В обычном режиме погрешность шлифованной поверхности составляет примерно 10 мкм. Но если обеспечить термически неизменную обстановку, удается улучшить точность до 1-2 мкм. Тип абразива подбирают строго под обрабатываемую поверхность. Сухое шлифование вынуждает постоянно очищать поверхность инструмента. Влажная процедура такого недостатка лишена, но придется непрерывно протирать поверхность детали.

Плоская шлифовка подразумевает точность обработанных поверхностей. Не менее важно, чтобы соблюдалось правильное параллельное или перпендикулярное расположение плоскостей. Снимать припуск можно:

• проходя много раз (тогда требуется особо твердый инструмент);
• врезаясь в материал резко;
• методом «ступенчатого круга».

Деталь или заготовка с прямоугольным сечением может быть отшлифована очень просто – с доведением сторон до параллельности. При этом обрабатываемую деталь кладут на магнитную плиту. Чтобы упростить работу с большим числом мелких заготовок, их кладут на плиту с помощью так называемой кассеты. Иногда применяют машинные или даже лекальные тиски. Когда отработана одна грань, их поворачивают на 90 градусов и отделывают нужную сторону; в некоторых случаях также применяют струбцины, а для сложно сконфигурированных деталей – магнитные призмы.

При большом припуске на обработку шлифовку делят на исходный и завершающий этапы. Ускорить процесс помогает использование в начале прочного, а в конце мягкого круга. Некоторые мастера работают с одним агрегатом, однако при переходе к чистовой стадии подают изделие медленно. Круг при этом движется продольно. Важно: на финальном этапе обработки должно сниматься не менее 0,1 и не более 0,2 от суммарного припуска.

Соприкосновение зерен абразива и заготовки подразделяется на три фазы:

• вступительную – с малой глубиной прореза, с эластичным деформированием верхней грани, стружки нет;
• основную – рост глубины захода инструмента, сочетание эластичной и пластической деформаций, смятие металла, выдавливание отдельных зерен;
• финишную – разрыв контакта «зерно-деталь», обособление стружки от заготовки, возникновение силы трения между зернами и заготовками с одной стороны, между нарушаемыми механическим импульсом слоями заготовки с другой стороны.

Протяженность контакта зависит от того, насколько велика подача при врезке в материал, насколько велики сечения инструмента и заготовки. Но такая чисто геометрическая оценка почти всегда неверна. В реальности значение бывает больше в 2-3 раза. Нарастание длины контакта понижает скорость вхождения абразивных зерен. Потому в подобных случаях рекомендуют применять малозернистые либо самозатачиваемые круги.

О том, как правильно и безопасно шлифовать металл абразивными дисками, смотрите в следующем видео.