Процессы шлифования в машиностроении

процессы 

шлифования 

в машиностроении

2013

 
Минск 
Москва

 
«Новое знание» 
«ИНФРАМ»

Ж.а. мрочек
м.Г. киселев
л.м. коЖуро

Допущено 

Министерством образования Республики Беларусь 

в качестве учебного пособия для студентов 

учреждений высшего образования по машиностроительным 

и приборостроительным специальностям

УДК 621.923(075.8) 
ББК 34.637я73 
 
М88

Мрочек, Ж.А.

Процессы шлифования в машиностроении : учеб. посо
бие / Ж.А. Мрочек, М.Г. Киселев, Л.М. Кожуро. — Минск :
Новое знание ; М. : ИНФРА-М, 2013. — 358 с. : ил. — (Высшее
образование: Бакалавриат).

ISBN 978-985-475-584-7 (Новое знание). 
ISBN 978-5-16-009041-2 (ИНФРА-М).

Изложены основы теории и технологии шлифования поверхно
стей, основные сведения об абразивных материалах и инструментах,
используемых для выполнения этих операций. Подробно рассмотрены способы шлифовальной обработки поверхностей различных видов, применяемое оборудование и технологическая оснастка. Приведены данные по режимам резания при шлифовании поверхностей.
Рассмотрены вопросы точности и качества шлифованных поверхностей.

Для студентов машиностроительных и приборостроительных спе
циальностей учреждений высшего образования. Будет полезно практическим работникам.

УДК 621.923(075.8) 

ББК 34.637я73 

М88

© Мрочек Ж.А., Киселев М.Г.,

Кожуро Л.М., 2013

© ООО «Новое знание», 2013

ISBN 978-985-475-584-7 (Новое знание)
ISBN 978-5-16-009041-2 (ИНФРА-М)

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра «Материаловедение и технология материалов» Белорусского
государственного технологического университета;
член-корреспондент НАН Республики Беларусь, доктор технических
наук, профессор А.П. Ласкавнёв

Оглавление

Предисловие..............................................................................................................................5

Глава 1. Основы теории и технологии шлифования поверхностей...................7
1.1. Виды шлифования, их особенности и области использования.....................7
1.2. Взаимодействие шлифовального круга с поверхностью заготовки...........12
1.3. Тепловые явления при шлифовании. Смазочно‑охлаждающие

технологические средства..........................................................................................19

1.4. Состояние шлифованной поверхности.................................................................32

Глава 2. Абразивные материалы и инструменты.....................................................37
2.1. Абразивные материалы, используемые для изготовления

обрабатывающего инструмента................................................................................37

2.2. Зернистость абразивных материалов.....................................................................52
2.3. Связка абразивного инструмента............................................................................55
2.4. Твердость абразивного инструмента......................................................................58
2.5. Структура абразивного инструмента.....................................................................62
2.6. Классы точности абразивных инструментов и неуравновешенности

шлифовальных кругов.................................................................................................64

2.7. Форма и маркировка абразивных инструментов..............................................65
2.8. Балансировка шлифовальных кругов....................................................................74
2.9. Износ и правка шлифовальных кругов.................................................................78
2.10. Инструменты из сверхтвердых материалов......................................................91

Глава 3. Способы шлифовальной обработки......................................................... 103

Глава 4. Режимы резания при шлифовании........................................................... 130
4.1. Припуски на обработку абразивным инструментом..................................... 130
4.2. Круглое наружное шлифование............................................................................ 136
4.3. Бесцентровое шлифование...................................................................................... 151
4.4. Шлифование внутренних поверхностей деталей........................................... 162
4.5. Шлифование плоских поверхностей................................................................... 170
4.6. Резьбошлифование..................................................................................................... 194
4.7. Зубо‑.и шлицешлифование..................................................................................... 206
4.8. Шлифование кругами из сверхтвердых материалов.................................... 222
4.9. Ленточное шлифование............................................................................................ 225
4.10. Техническое нормирование шлифовальных операций.............................. 225

Глава 5. Оборудование и приспособления для шлифовальных работ........ 232
5.1. Классификация шлифовальных станков........................................................... 232
5.2. Технические характеристики станков................................................................. 233
5.3. Приспособления для шлифовальных станков................................................. 286
5.4. Автоматизация контроля при шлифовании..................................................... 291
5.5. Охрана труда при работе на шлифовальных станках................................... 299

Оглавление
4

Глава 6. Точность и качество поверхностей........................................................... 305
6.1. Точность обработки поверхностей....................................................................... 305
6.2. Причины, вызывающие погрешности обработки заготовок

на шлифовальных станках, и способы их снижения.................................... 323

6.3. Повышение производительности и качества шлифования

поверхностей с применением ультразвука....................................................... 346

Литература............................................................................................................................ 356

Предисловие

Машиностроение и приборостроение относятся к ведущим отраслям промышленного комплекса Республики Беларусь, развитие
которых в значительной мере определяет его научно‑технический
и производственный потенциал. Технический прогресс в указанных отраслях характеризуется как постоянным совершенствованием конструкций машин и приборов, так и непрерывным улучшением их производства.

Обеспечение постоянно возрастающих требований к эксплуатационным показателям изделий машиностроения и приборостроения связано с повышением геометрической точности и качества
поверхностей изготовленных деталей. Значения параметров поверхностей деталей формируются в процессе выполнения комплекса технологических операций обработки исходных заготовок.
Окончательная роль в их обеспечении принадлежит финишным
операциям абразивной обработки, включая шлифование.

Шлифование поверхностей заготовок как чистовой метод их

окончательной обработки наиболее часто применяется в промышленности. Этому способствует большая номенклатура станков и приспособлений, позволяющих производить обработку наружных, внутренних, плоских и фасонных поверхностей заготовок. Кроме того,
шлифовальные операции достаточно полно исследованы и накоплен значительный практический опыт их применения как в мелкосерийном, так и в массовом производстве.

Значительный вклад в развитие теоретических и технологических основ процесса шлифования внесли известные белорусские
ученые: академик НАН Беларуси П.И. Ящерицын, профессора
Л.М. Кожуро, Н.С. Чистосердов. При подготовке пособия были
использованы результаты их исследований, а также материалы
других учебников и учебных пособий, список которых приведен
в конце книги.

Учебное пособие предназначено для студентов машиностроительных и приборостроительных специальностей учреждений высшего образования и направлено на то, чтобы в ходе изучения технологических дисциплин они овладели необходимым комплексом
знаний в вопросах разработки технологических операций шлифования поверхностей заготовок. В частности, знали основы теории
и технологии шлифования, способы шлифовальной обработки и их

Предисловие
6

технологические возможности, применяемые станочное оборудование и оснастку для выполнения шлифовальных работ; умели на
практике, исходя из свойств обрабатываемого материала заготовки и предъявляемых требований к ее шлифовальной поверхности,
определять условия выполнения операции, выбирать соответствующий инструмент, станочное оборудование и технологическую
оснастку, а также назначать оптимальные режимы шлифования.

Авторы выражают благодарность и признательность рецензентам: члену‑корреспонденту НАН Республики Беларусь, доктору
технических наук, профессору А.П. Ласкавнёву и специалистам
кафедры «Материаловедение и технология материалов» Белорусского государственного технологического университета — за ценные
замечания и советы, способствующие повышению учебно‑методического уровня пособия, а также всем, кто принял участие в подготовке рукописи к изданию.

Глава

1

ОснОвы теОрии и технОлОгии 
шлифОвания пОверхнОстей

1.1. виды шлифования, их особенности 
и области использования

Шлифование — обработка поверхностей вращающимся инструментом — шлифовальным кругом. Вращение круга является главным
движением резания и осуществляется со скоростью 10...100 м/с.
Шлифование используется для удаления определенного слоя металла (припуска), придания заготовке требуемой формы, получения
заданных чертежом размеров и формы детали, а также требуемой
шероховатости поверхности. Шлифование обеспечивает достижение 5–7 квалитетов точности и шероховатости по параметру
Ra 1,2...0,1 мкм.

В зависимости от формы формируемых поверхностей используют различные виды шлифования.

Круглое шлифование применяют для обработки поверхностей

вращения (цилиндрических, конических и др.). Различают шлифование круглое наружное и внутреннее, т.е. шлифование отверстий (рис. 1.1).

В зависимости от способа базирования заготовки проводят

круглое шлифование в центрах, шлифование в патроне и бесцентровое шлифование. При бесцентровом шлифовании заготовку
базируют обрабатываемой поверхностью на специальном опорном
ноже (рис. 1.2, а) или на неподвижных опорах (рис. 1.2, б).

Круглое наружное шлифование применяют для обработки гладких и ступенчатых валов, осей, штоков, шеек коленчатых и рас

Глава 1. Основы теории и технологии шлифования поверхностей
8

пределительных валов двигателей внутреннего сгорания, шпинделей
и пинолей станков, валков прокатных станов, крупногабаритных
каландровых валов (диаметром более 1 м и длиной 6...12 м) бумагоделательных машин, калибров‑пробок и др.

Бесцентровое шлифование применяют для обработки роликов

и колец подшипников качения, поршневых пальцев, плунжеров,
золотников, толкателей и стержней клапанов двигателей.

Внутреннее шлифование применяют для обработки отверстий

в штампах и пресс‑формах, в зуборезных инструментах (фрезах,
долбяках), высокоточных отверстий в деталях топливной и гидроаппаратуры, в кольцах подшипников, в гильзах цилиндров двигателей и др.

Плоское шлифование предназначено для обработки плоских поверхностей, его широко используют при изготовлении технологиРис. 1.1. Схемы круглого наружного (а) и внутреннего (б) шлифования:

1 — заготовка; 2 — шлифовальный круг

Рис. 1.2. Схемы бесцентрового шлифования:

1 — заготовка; 2 — ведущий круг; 3 — опорный нож; 4 — шлифовальный круг;

5 — опоры

1.1. виды шлифования, их особенности и области использования
9

ческой оснастки — приспособлений, штампов, пресс‑форм, при
обработке направляющих станин металлорежущих станков.

В зависимости от схемы снятия припуска различают многопро
ходное шлифование, когда за каждый ход стола станка снимается
слой металла небольшой толщины; глубинное (однопроходное)
шлифование, когда за один ход снимается весь припуск либо слой
металла толщиной, равной 0,9...0,95 размера припуска. Глубинное
шлифование высокопроизводительно, его применяют при обработке замков лопаток турбин, компрессоров, точных пазов для получения стружечных канавок сверл и метчиков. На специальных
станках с повышенными жесткостью и мощностью привода глубинное шлифование осуществляется со съемом 10...30 мм и более
за один проход.

Если при круглом или плоском шлифовании отсутствует осевое движение подачи, то такое шлифование называется врезным 
шлифованием.

Профильное шлифование — обработка поверхности, образующая

которой представляет кривую или ломаную линию. Его разновидностями являются резьбошлифование, сферошлифование, зубошлифование, шлифование желобов колец шариковых подшипников и др.

По направлению векторов скорости шлифовального круга

и скорости движения подачи заготовки различают встречное шлифование, при котором эти векторы в точке контакта круга и заготовки направлены в противоположные стороны, и попутное, при
котором векторы направлены в одну сторону. При встречном шлифовании каждое режущее абразивное зерно снимает стружку большего сечения, чем при попутном, т.е. процесс протекает более производительно, но с более интенсивным тепловыделением.

По форме рабочей поверхности инструмента различают шлифо
вание периферией (рис. 1.3, а) и торцом круга (рис. 1.3, б). Разновидностью шлифования торцом круга является обработка сегментным, т.е. сборным, кругом, состоящим из шлифовальных сегментов
(ГОСТ 2464–82), установленных и закрепленных в планшайбе.
Высокой производительностью отличается одновременное двустороннее торцешлифование, при котором обрабатываемые заготовки
перемещаются между торцами двух шлифовальных кругов диаметром 700...900 мм. Этот вид шлифования используют для обработки
торцов колец и роликов подшипников.

Глава 1. Основы теории и технологии шлифования поверхностей
10

В последнее время получили распространение высокопроизводительные виды шлифования: многокруговое, при котором несколькими шлифовальными кругами одновременно обрабатывают
несколько поверхностей заготовки (рис. 1,4, а); совмещенное, когда одним кругом, расположенным под углом и соответствующим
образом профилированным, одновременно или последовательно
обрабатывают несколько поверхностей заготовки (рис. 1,4, б).

Для удаления дефектного слоя металла с проката, поковок,

отливок используют обдирочное шлифование крупнозернистыми
кругами (размеры абразивных зерен — 1...3 мм).

Одним из основных направлений повышения производительности шлифования является увеличение скорости резания, т.е. скорости шлифовального круга. Широкое распространение получило

Рис. 1.3. Схемы плоского шлифования:
1 — шлифовальный круг; 2 — заготовка

Рис. 1.4. Схемы многокругового и совмещенного шлифования:

1 — шлифовальные круги; 2 — правящие ролики; 3 — заготовка