Шлифовальные станки по металлу: устройство, назначение, применение

Шлифовальные станки — отдельная категория металлообрабатывающих станков, которые предназначены для производства операций шлифовки. Имеется несколько основных видов этих станков, которые различаются по конструкции, принципу работы и виду обрабатываемых поверхностей. Рассмотрим каждый из них по отдельности.

Принцип работы

Принципом работы шлифовального агрегата является вращательное движение режущегоинструмента, а также возвратно-поступательный ход доски. Диск вращается на большой скорости и за один подход он может снять тонкий слой металла, а если постоянно и аккуратно двигаться вперёд и назад, то тогда будет обеспечиваться довольно медленная обработка всей поверхности детали.

Глубина шлифования, от которой зависит качество поверхности, будет обеспечиваться на различных станках по-разному. Обычно её можно регулировать с помощью автоматического перемещения рабочего стола вверх или вниз. На современных моделях местоположение по вертикальной оси изменяется при помощи специальной рабочей головки, которая имеет режущий инструмент.

Область применения

Шлифование представляет собой процесс обработки заготовки различными абразивными материалами по металлу для придания ей требуемой точности, независимо от того, произведена ли деталь серийно или своими руками. Это происходит за счет того, что при контакте инструмента с обрабатываемой деталью с ее поверхности снимается тончайший слой металлической стружки. Процесс проводится поэтапно, до тех пор, пока не будет достигнута требуемая точность. Кроме того, повышаются антикоррозионные свойства изделия, улучшается внешний вид, даже самодельный предмет, сделанный своими руками, будет иметь вид фабричного.

На предприятиях используется два вида шлифовальных станков для обработки по металлу:

• специализированные;
• общего назначения.

Специализированное шлифовальное оборудование по металлу изготавливается для конкретного предприятия по индивидуальным чертежам и для конкретной работы. В большинстве случаев используются станки общего назначения, марки которых различают по способу обработки:

• наружная (шлифовальный инструмент соприкасается с внешней поверхностью заготовки);
• внутренняя (шлифовке подвергается внутренняя часть детали – различные отверстия, как сквозные, так и глухие);
• профильная (применяется при чистовой обработке сложных по форме изделий).

Существуют марки устройств, которые могут выполнять несколько видов обработки, однако их стоимость слишком высока, и сложность работы на таком агрегате не лучшим образом отражается на рентабельности производства.

Стоимость калибровально-шлифовального оборудования

Цена станка — один из важнейших параметров при выборе подходящей модели. В зависимости от особенностей покупка обойдется от 150 тысяч рублей до нескольких миллионов. Для небольшого предприятия дорогостоящий аппарат может оказаться непосильным.

На стоимость влияют различные факторы, но основными являются:

• модификация и год выпуска;
• функционал;
• мощность силовой установки;
• базовая комплектация;
• габариты и вес;
• материалы изготовления;
• дополнительные приспособления.

Чтобы подыскать модель, максимально соответствующую требованиям, необходимо тщательно проанализировать соотношение цены, качества и возможностей устройства.

Чтобы сократить расходы на приобретение калибровально-шлифовального оборудования, многие предприятия предпочитают покупать б/у станки. Но это решение не самое рациональное. Хотя экономия в цене может составить несколько сотен тысяч рублей, устройство теряет гарантийное обслуживание. В случае возникновения неполадок починка осуществляется за счет собственных средств. В итоге затраты на ремонт и техобслуживания могут нивелировать выгоду от приобретения ненового аппарата. К тому же срок службы априори сокращается.

Комбинированные станки позволяют быстро и качественно обрабатывать деревянные заготовки. Диапазон работ и количество действий калибровально-шлифовальных агрегатов значительно шире, чем у стандартных шлифовальных машин. Устройства незаменимы при необходимости выполнения больших объемов работ в сжатые сроки. Интенсивность и качество производства во многом зависят от характеристик агрегата, поэтому выбор должен осуществляться осмысленно.

Технические характеристики

Нужно понимать, что для разных целей по обработке деталей, можно приобрести и разные шлифовальные станки. Но, так или иначе, при выборе следует обращать внимание на некоторые общие технические характеристики.

• Мощность привода.
• Расстояние от шпинделя до рабочего стола, которое влияет на толщину шлифовки обрабатываемой детали.
• Ход рабочего стола по осям Y и X, который обеспечивает ширину и длину шлифовки.

Ещё очень важной характеристикой является точность обработки, а также максимальная и минимальная поперечная подача и, разумеется, размер рабочего стола. На эти характеристики нужно обращать особое внимание при покупке этого вида аппарата.

О типах бесцентрово-шлифовальных устройств

Станки этого вида обычно используются для:

• обрабатывания различных деталей, любой длины, с большими или маленькими диаметрами;
• шлифовки деталей с достаточно сложными внешними профилями.

У этих станков обычно бывает высокая производительность и очень точная обработка. Но, к сожалению, для мелкосерийных и небольших индивидуальных производств их использование затруднительно, так как довольно сложно делать переналадку этих устройств, так как для этого потребуются значительные временные затраты, обслуживающий персонал, имеющий высокую квалификацию.

Такие сложности связаны с технологическими особенностями этих шлифовочных станков, к примеру:

• существование в них ведущих, шлифовочных заточных кругов;
• наличие специальных правящих устройств, которые обеспечивают придание необходимых конфигураций поверхностям любых кругов (шлифовочного и ведущего вида);
• фиксация закрепления опорного вида специальных ножей;
• присутствие механизмов для компенсирования подач нужного типа кругов, обрабатывания изделий;
• установка требуемого положения для загрузочно-разгрузочных видов устройств.

Основные узлы и элементы оборудования

Особенностью шлифовальных станков является ленточный рабочий инструмент. В этом качестве выступает абразивная лента.

Еще в состав шлифовального станка входят следующие узлы:

1. Станина. Это массивное основание из толстого металла. Такая часть станка отвечает за устойчивость оборудования. Чем больших размеров заготовка, тем габаритнее требуется станина.
2. Ведущий и ведомый ролики, на которых находится лента. Это полые изделия со встроенными подшипниками закрытого типа. Располагаются все ролики в одной плоскости. Такое условие необходимо для того, чтобы не происходило соскакивания ленты. Ширина роликов тоже соответствует ее размеру.
3. Лента. Это основной инструмент, который отвечает за шлифовку металла. Располагается она на роликах. Имеет разную степень зернистости.
4. Натяжитель. Хорошее натяжение ленты дает отсутствие ее прогиба в процессе шлифовки металла. Это обеспечивается встроенной системой натяжения. Ослаблением натяжного ролика удобно проводить замену ленты. Это особенно важно при частой смене абразивного инструмента.
5. Коробка передач. Ее присутствие возможно только на крупногабаритных станках, применяемых на больших производствах. Для частной мастерской в ней необходимости нет.
6. Электрическая система, куда входит электродвигатель с блоком управления. Передача крутящего момента идет непосредственно на ролик. В качестве переходного звена используется ременная передача. Она же регулирует нужные обороты.
7. Сверху располагается кожух, защищающий от летящей стружки.

Если габариты шлифовального оборудования большие, то встраивается система вентиляции. Для небольшого станка такие устройства не требуются.

Простейший самодельный станок

Шлифовальный станок может заметно упростить жизнь домашнему мастеру, но у него есть один существенный недостаток – цена. Обойти это препятствие несложно. Используя минимум материалов и инструментов, делают простенькие шлифовальные станки по дереву своими руками.

В качестве силового агрегата домашнего шлифовального станка лучше всего подойдет двигатель от отслужившей свой век стиральной машины. Выбор конфигурации устройства зависит от предпочтений мастера, оптимальным же вариантом для большинства работ в домашней мастерской является самодельный станок ленточного типа. Он отличается простотой изготовления и позволяет выполнять широкий спектр работ.

Для работы в домашней мастерской вряд ли стоит изготавливать стационарный станок, достаточно сделать переносное устройство, которое при необходимости можно установить на верстак.

Лучший материал для рамы – металлический уголок или труба квадратного сечения. Соединение – сварка или болты. В любом случае станина должна быть устойчива, а двигатель на ней укреплен надежно.

Валики и лента

Чтобы избежать дополнительных затрат и не использовать ременную передачу или редуктор, валики делают разного диаметра. Точные размеры зависят от скорости вращения двигателя. Если используется двигатель 1500 оборотов в минуту, то диаметр ведущего диска должен быть около 200 мм, а натяжного – 20-40 мм. Рабочая ширина – 200 мм.

Если нет возможности подобрать готовые валики, их несложно изготовить из толстой фанеры или ДСП. Из листа вырезают заготовки 200 х 200 мм, собирают их в пакет толщиной около 250 мм. Используя дрель, по центру каждой заготовки сверлят отверстие, пакет стягивают болтом и обтачивают до получения цилиндрической формы. Так же изготавливают натяжной ролик.

Ведущий ролик крепят непосредственно на вал двигателя, натяжной – на станину. Чтобы в процессе работы лента не слетала, желательно сделать простенькие направляющие – резиновые кольца из велосипедной камеры. Их надевают на края валиков. Если ведущий валик сделать съемным, получится комбинированный станок, при необходимости на место валика можно устанавливать абразивный диск небольшого диаметра.

Готовые ленты для шлифовального станка несложно купить в специализированном магазине. Скорее всего, размер ленты будет нестандартным, если только устройство не проектировалось под конкретные расходные материалы, но это легко исправить, используя ножницы и клей.

Виды и характеристики шлифовальных станков

С помощью шлифовальных станков осуществляются высокоточные операции большой производительности по обработке готовых заготовок, шлифованию необходимых деталей, вытачиванию сложных профилей.

Не пропустите: Плоскошлифовальный станок: типы, устройство, обзоры моделей

В каждом случае используются различные способы шлифования металлических изделий с высокой скоростью, что дает возможность обеспечить снятие гораздо большего объёма металла за то же время, чем при предварительном обтачивании, а затем, фрезеровке.

При изготовлении электронных и точных вычислительных приборов только такая обработка позволяет сделать детали из хрупких материалов вроде керамики и магнитных веществ. Поэтому вид и характеристики шлифовальных станков сильно отличаются. Шлифовально-полировальный станок используется в лабораториях и металлографии, а калибровальный – для обработки древесины.

Сам процесс обтачивания на таких станках осуществляется за счет вращения круга для шлифовки, а также движения вдоль либо по кругу обрабатываемой заготовки относительно абразива. Существует два варианта перемещения обрабатываемой детали: по прямой линии и по дуге.

Круглошлифовальные станки

Эти станки предназначены для выполнения продольного и врезного шлифования металлических заготовок различной формы. Характеризуются высокой точностью выполнения операции. Для повышения этого показателя рекомендуется выбрать модели с электронным блоком управления.

Конструктивно оборудование состоит из двух рабочих столов. На основном (горизонтальном) деталь фиксируется в центрах (патроне) для дальнейшего вращения. Вертикальный стол содержит шпиндельную бабку с установленным абразивным кругом. Ее управление может осуществляться вручную или с помощью блока ЧПУ.

Этапы работы внутришлифовального станка.

1. Закрепление детали в центрах.
2. Настройка первоначального положения абразива относительно заготовки.
3. Запуск вращения детали с поступательным движением по горизонтальной оси.
4. Обработка поверхности и дальнейшее смещение абразива на глубину удаленного слоя материала.

В зависимости от характеристик оборудования на нем можно выполнять черновое или чистовое шлифование. Во втором случае оптимальным вариантом будет применение моделей с системой автоматических подач. При этом определяющим параметром будет скорость вращения абразивного круга.

Определяющими параметрами станка являются ограничения по размеру и массе заготовки. Благодаря широкому диапазону настойки на оборудовании этого класса можно выполнять все типы шлифования.

Изменение расположения абразивного круга зависит от модели станка. В некоторых из них он может смещаться не только в вертикальной плоскости, но и в горизонтальной. Это значительно расширяет диапазон применения.

Внутришлифовальное оборудование

Они предназначены для обработки внутренней части заготовок со сквозными или глухими отверстиями. Главным отличием от вышеописанных моделей является неподвижность заготовки относительно абразива. Данный шлифовальный станок по металлу применяется для обработки цилиндров двигателя и аналогичных им конструкций.

Обработка происходит за счет подвижного шпинделя, на котором установлен диск. Он передает абразиву не только вращательное, но и поступательное движение. Благодаря этому происходит шлифование внутренних граней заготовки.

В зависимости от конструкции и требуемой сложности шлифования, оборудование этого типа условно разделяется на следующие группы:

• с одним шпинделем. С их помощью выполняют обработку конических и цилиндрических изделий правильной формы. При этом отверстие не обязательно должно быть глухим;
• дополнительная обработка кромок. Эта функция дает возможность одновременно с внутренним шлифованием делать торцевое. Для этого в оборудовании должен присутствовать дополнительный шпиндель;
• двухсторонние. Данный тип оборудования предназначен для выполнения двустороннего шлифования сквозных отверстий в деталях.

Внутришлифовальные станки применяются для шлифования массивных изделий. Благодаря своей конструкции и широкому функционалу они могут выполнять все типы обработки, включая окончательную доводку внутренней поверхности.

Особыми техническими характеристиками являются максимальная длина обработки, ограничения по наружному диаметру заготовки и значения максимального и минимального угла поворота абразива в конусных изделиях.

Одной из проблем эксплуатации внутришлифовальных станков является своевременное удаление отходов из области работы абразива. Для этого используются магнитные устройства и специальные фильтры. Без них невозможно будет добиться нужного показателя шероховатости.

Ленточные шлифовальные станки

Ленточные шлифовальные станки используются, когда необходимо начисто обработать готовую деталь, для выполнения финишных операций, предусмотренных технологией изготовления.

Наиболее часто оборудование применяется в мебельном производстве для обработки деревянных изделий из различных пород дерева. При необходимости обработки другого материала достаточно просто заменить абразивную ленту.

К основным задачам ленточных шлифовальных станков относят:

• чистовое выравнивание поверхности до определенного уровня гладкости перед вскрытием лаком либо другими веществами;
• устранение незначительных неточностей в предварительной обработке поверхности (заусенцев, углублений и возвышений, удаления наплывов от предыдущих вскрытий);
• шлифовка внутренних поверхностей, точная обработка закруглений на детали.

Ленточный шлифовальный станок может быть использован для обработки деталей, выполненных из различных материалов: древесины, обычной и легированной стали, разных цветных металлов. Деталям можно придавать абсолютно любую форму: круглую, квадратную, плоскую. С помощью станка возможна обработка труб с большим сечением.

Не пропустите: Стамеска по дереву: назначение, виды, подбор: виды, характеристики, выбор

Барабанные шлифовальные станки

Главное отличие барабанных шлифовальных станков состоит в том, что рабочим органом у них является лента, намотанная на специальный барабан.

К другим особенностям станка можно отнести:

• плавно регулируемую скорость подачи от 0,5 до 3 м в минуту;
• возможность легко настроить высоту обработки при помощи маховика;
• мощный электродвигатель;
• разъем для внешнего пылеотсоса.

Для одной заправки барабанного шлифовального станка требуется приблизительно 2,5 м ленты.

Плоскошлифовальные станки

Этот тип оборудования используется для высокоточной обработки металлических изделий, имеющих плоскую поверхность. Однако на некоторых моделях могут шлифоваться и заготовки, имеющие круглую форму. Отличительной особенностью конструкции плоскошлифовального оборудования любой марки является способ крепления обрабатываемой детали. В отличие от круглошлифовального аналога изделие закрепляется не в патроне, а непосредственно на рабочей поверхности станка посредством мощного электромагнита (иногда используют самодельный магнит, выполненный своими руками).

Группа плоскошлифовальных станков также делятся на два типа по способу работы:

• работающие торцевой поверхностью абразивного круга;
• работающие периферией абразивного круга.

Первая группа имеет более высокую производительность, тогда как вторая группа способна обеспечить очень высокую точность (8-10 класса). Управление может производиться мастером как своими руками, так и с помощью блока ЧПУ.

Одной из разновидностей этого типа оборудования является ленточно шлифовальный станок. В качестве рабочего инструмента в нем выступает абразив ленточного вида. Лента выполнена в форме кольца, размещенного между двумя валами, и может располагаться как в горизонтальном положении, так и в вертикальном, в целом же принцип работы остается тем же. Конструкция ленточно шлифовального станка предполагает возможность изменения скорости инструмента при работе по металлу, что позволяет изменять режимы обработки.

Ленточно шлифовальный станок с легкостью можно сделать своими руками. В заводском исполнении существуют такие виды:

• с подвижным рабочим столом;
• со статичным;
• со свободным ленточно абразивным инструментом.

Отдельную нишу занимают широколенточные модели по металлу, в которых стол имеет гусеничную форму.

Важным элементом в конструкции ленточно шлифовального станка является наличие вытяжки, необходимой для удаления металлической пыли и мелких частиц абразива.

Немалую роль играет и выбор ленточно абразивного инструмента, основным параметром которого является зернистость. Именно этот момент влияет на шероховатость готового изделия.

При работе на ленточно шлифовальном станке нужно следить, чтобы лента была склеена правильно, и не имела надрывов, чтобы избежать сбоев.

Хонингование

Окончательный этап шлифования лучше всего делать на специальном хонинговальном оборудовании. Его конструкция во многом схожа с внутришлифовальными моделями. Разница заключается в том, что заготовка не крепится на специальном устройстве. Также шпиндель имеет большую длину для более тщательного шлифования.

Для полноценного выполнения своих функций на шпиндель могут устанавливаться насадки с различной конфигурацией и размером абразивного зерна. Обработка заготовки выполняется вручную или с помощью автоматизированной системы. В первом случае шпиндель может смещаться относительно своей оси. Автоматический режим предусматривает механизмы для максимально чистовой обработки поверхности заготовки.

Для выбора оптимальной модели необходимо учитывать следующие нюансы конструкции:

• параметры шпинделя – его длина и количество степеней свободы;
• возможность выполнять шлифование в горизонтальной и вертикальной плоскости;
• количество шпинделей. Это влияет не только на качество, но и на скорость шлифования.

В качестве обрабатывающего инструмента используется болванка, устанавливаемая на шпиндель. В ее конструкции предусмотрены разъемы для крепления абразивных брусков различной конфигурации.

Для достижения оптимального результата в процессе хонингования в зону обработки подается жидкость. Она выполняет несколько функций: предотвращает нагрев поверхности и удаляет абразивные частицы, отколовшиеся от брусков.

Бесцентрово-шлифовальные модели

Принцип работы этих станков основан на передачи крутящего момента от ведущего круга заготовке. Она не крепится жестко в центрах. Степень прижима к рабочему абразиву контролируется с помощью регулировки положения ведущего круга.

Чаще всего в качестве материала обработки используют абразивную ленту. Она устанавливается на поверхность рабочего круга. Такой принцип работы позволяет оперативно осуществить перенастройку оборудования для активации другого режима.

Преимущества использования бесцентрово-шлифовальных агрегатов:

• высокая скорость обработки. По сравнению с вышеописанными моделями она увеличивается в 1,5-2 раза. Это дает возможность шлифовать тонкостенные изделия из мягких сортов металлов;
• для массивных заготовок можно применять метод фиксации на жестких опорах. При этом привод шпинделя имеет консольную конструкцию, а его вращение осуществляется за счет воздействия магнитного патрона. Таким образом снижается вероятность появления биений. Также практически отсутствует нагрузка на стенки заготовки, что является основной причиной ее частичной деформации по краям, которая характерна при использовании классических шпинделей;
• возможность использования осевых опор. Они удерживают конструкцию по оси ее вращения. Так можно выполнять шлифование по всей внешней поверхности.

Подобное оборудование оснащается автоматизированным комплексом управления функциями. Это вынужденная мера, так как добиться хорошего результата чистового шлифования с помощью ручных механизмов для данного метода практически невозможно.

В видеоматериале показан пример работы автоматизированной бесцентрово-шлифовальной линии:

Не пропустите: Полировка нержавеющей стали – методы и их отличия + видео

Другие виды оборудования

Зубошлифовальные станки — это узкоспециализированные устройства. Они доводят шестерни и колеса после закалки до нужной конфигурации в случае поводки и снимают окалину. Устанавливаются на участках с зубофрезерным оборудованием, как чистовые. Камень может быть узкий плоский или фигурный в виде впадины, окружности.

Профильные трубы обрабатывают по плоскости и торцы на ленточных станках. Рабочий инструмент — ленты, покрытые слоем абразива. Они одевается на 2 ролика:

• ведущий;
• рабочий.

Деталь подается в рабочую зону вручную. Ленточно-шлифовальные станки по металлу используются при сварочных и слесарных работах, шлифовке торцов и поверхности квадратных труб.

К шлифовальным относят и заточные станки. Алмазные круги снимают с поверхности резца тонкий слой, затачивая их под нужным углом.

Хонингование

Работа хонинговальной установки

Окончательный этап шлифования лучше всего делать на специальном хонинговальном оборудовании. Его конструкция во многом схожа с внутришлифовальными моделями. Разница заключается в том, что заготовка не крепится на специальном устройстве. Также шпиндель имеет большую длину для более тщательного шлифования.

Для полноценного выполнения своих функций на шпиндель могут устанавливаться насадки с различной конфигурацией и размером абразивного зерна. Обработка заготовки выполняется вручную или с помощью автоматизированной системы. В первом случае шпиндель может смещаться относительно своей оси. Автоматический режим предусматривает механизмы для максимально чистовой обработки поверхности заготовки.

Для выбора оптимальной модели необходимо учитывать следующие нюансы конструкции:

• параметры шпинделя – его длина и количество степеней свободы;
• возможность выполнять шлифование в горизонтальной и вертикальной плоскости;
• количество шпинделей. Это влияет не только на качество, но и на скорость шлифования.

В качестве обрабатывающего инструмента используется болванка, устанавливаемая на шпиндель. В ее конструкции предусмотрены разъемы для крепления абразивных брусков различной конфигурации.

Для достижения оптимального результата в процессе хонингования в зону обработки подается жидкость. Она выполняет несколько функций: предотвращает нагрев поверхности и удаляет абразивные частицы, отколовшиеся от брусков.

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.

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.

Как правильно выбирать станки?

Есть несколько правил выбора. Ориентируясь на них, получится подобрать хорошее оборудование для работы или хобби:

• Мощность двигателя.
• Максимальная толщина обработки заготовок.
• Возможность точной настройки угла обработки.
• Размеры станка.
• Максимальный размер заготовок, с которым можно работать на станке.

Чем выше мощность двигателя, тем лучше. Однако избыточная мощность может сопровождаться высокими расходами на электричество. Если работать на оборудовании часто, расход электричества значительно увеличится. Максимально возможная толщина обработки важна для станков, где выставляется зазор. В первую очередь это калибровочное оборудование. Для точильно-шлифовальных и ленточных станков это неважно, как и настройка угла обработки деталей.

Важный критерий выбора — внешние габариты. Станок может весить до нескольких тонн. Профессиональные станки, предназначенные для использования на производстве, нельзя будет разместить в маленькой мастерской или гараже. Для домашнего пользования есть много оборудования, имеющего компактные размеры. В них используются дешевые расходники. Такие установки имеют достаточный функционал, чтобы выполнить бытовые задачи.