Шлифовка плоскостей на токарном станке с магнитной плитой

В серийной практике нередко складывается ситуация, когда после токарной обработки требуется получить плоскость с высокой чистотой и строгим допуском параллельности, а под рукой нет плоскошлифовального станка. Выходом становится установка магнитной плиты на суппорт или в патрон токарной установки.

Эта технология позволяет исправить неплоскостность торцов, возникающую после отрезки или подрезки, и довести поверхность до 7-8 класса шероховатости. Главное достоинство метода — возможность жестко фиксировать тонкие детали, которые при зажатии в кулачки неизбежно деформируются.

Прежде чем приступить к работе, оцениваем состояние оборудования. Люфты в продольных направляющих или биение шпинделя сведут все усилия на нет.

Допустимое радиальное биение посадочного места под планшайбу не должно превышать 0,01 мм. Магнитную плиту чаще всего крепят на поперечных салазках, сняв верхнюю часть суппорта, либо устанавливают прямо на станину при помощи специальных кронштейнов.

В первом случае перемещение плиты осуществляется вдоль оси вращения, во втором — перпендикулярно. Каждый вариант имеет свои нюансы, но для получения качественной поверхности подача всегда должна выполняться плавно, без рывков.

Серьёзное внимание уделяем подготовке самой оснастки. Электромагнитные или постоянные плиты требуют ровной и чистой рабочей поверхности.

Перед установкой необходимо прошлифовать плоскость плиты непосредственно на том станке, где будет вестись обработка. Для этого плиту закрепляют, а вместо резца в державку устанавливают приспособление с абразивным камнем.

Проходят всю поверхность с небольшой глубиной резания, добиваясь, чтобы показания индикатора, перемещаемого по плите, не превышали 0,002 мм на всей длине. Без этой операции гарантировать параллельность готовых деталей невозможно.

Выбор абразивного инструмента диктуется материалом обрабатываемых заготовок. Для стали обычной твёрдости хорошо подходят круги из электрокорунда на керамической связке зернистостью 25-16.

Твёрдые сплавы и закалённые стали требуют применения алмазных или эльборовых карандашей и специальных сегментов. При работе с чугуном используют карбид кремния зелёный.

Диаметр круга подбирается так, чтобы обеспечить необходимую длину контакта, но не создавать чрезмерного давления на механизмы подачи. Оптимальная окружная скорость круга для большинства операций лежит в диапазоне 25-30 м/с, что необходимо учитывать при расчёте оборотов шпинделя, если привод круга осуществляется от него.

Крепление деталей на магнитной плите имеет свою специфику. Тонкие пластины или кольца перед включением магнита обязательно размагничивают, иначе остаточная намагниченность будет удерживать стружку и пыль, что приведёт к царапинам.

Укладку производят на чистую сухую поверхность без масляной плёнки. Если деталь имеет малую площадь контакта, её окружают стальными брусками-разжимами, которые увеличивают силовое замыкание магнитного потока и предотвращают опрокидывание заготовки под действием тангенциальных сил резания.

Особенно это актуально для высоких деталей.

Режимы резания при плоскошлифовальных работах на токарном оборудовании отличаются от станочных нормативов из-за меньшей жёсткости системы. Глубина резания за один проход обычно не превышает 0,01-0,02 мм при чистовой обработке и 0,03-0,05 мм при черновой.

Продольная подача стола или суппорта устанавливается в пределах 1-3 м/мин. При ручном перемещении сложно выдержать постоянство скорости, поэтому качество поверхности может быть неравномерным.

Механическая подача предпочтительнее. Поперечная подача после каждого двойного хода составляет от 0,1 до 0,5 ширины круга, в зависимости от требуемой шероховатости.

Охлаждение играет критическую роль. В отличие от стационарных плоскошлифовальных станков, оснащённых мощными насосами и фильтрами, на токарных приходится использовать полив из ёмкости или ветошь, смоченную эмульсией.

Сухая обработка допустима лишь при снятии тонких стружек с цветных металлов или чугуна, но тогда сильно возрастает тепловыделение. Для сталей обязательно применение 3-5% эмульсии, подаваемой обильно в зону контакта.

Это предотвращает прижоги и структурные изменения в поверхностном слое, а также способствует удалению абразивной пыли с плиты.

Иногда приходится сталкиваться с необходимостью обработки крупногабаритных плит или рамок, которые не помещаются на стандартной магнитной плите. В таком случае можно использовать несколько плит, выставленных в одной плоскости.

Но здесь сложность заключается в стыковке магнитных полей и обеспечении единой базовой поверхности. Проще изготовить специальное приспособление — угловую плиту или магнитную планшайбу, которая крепится на фланец шпинделя.

При такой схеме плоскость получается вращающейся, и подача осуществляется резцом с закреплённым абразивом. Эта технология напоминает торцовое шлифование на карусельных станках.

Настройка на размер требует особой аккуратности. Обычно сначала снимают минимальный слой для правки круга и устранения биения.

Затем индикатором часового типа определяют положение самой высокой точки на заготовке. Подводят круг до касания, фиксируемого по искре или по моменту появления риски.

Далее смещаются на величину снимаемого припуска и включают подачу. Контроль толщины в процессе ведут микрометром, но с обязательным отключением магнита и снятием детали, так как в притянутом состоянии она слегка деформирована и измерение даст завышенный результат.

После выключения магнитного поля деталь сохраняет остаточную намагниченность, которая будет притягивать металлическую стружку при последующей сборке механизма. Чтобы избежать этого, применяют размагничиватели.

Если специального прибора нет, можно провести деталь через переменное магнитное поле, создаваемое катушкой с током, либо использовать простой способ: медленно удалять деталь с включенной магнитной плиты, постепенно уменьшая силу тока. Плоскости, прошедшие такую обработку, сохраняют чистоту и не абразивно изнашивают сопряжённые детали.

Качество полученной поверхности проверяют лекальной линейкой на просвет. Для ответственных деталей, таких как направляющие или базовые плиты, допустимое отклонение от плоскостности регламентируется чертежом.

Обычно в условиях механосборочного цеха удаётся достичь 3-5 мкм на длине 100 мм при тщательной выверке оборудования и использовании доводочных проходов без поперечной подачи — так называемых «выхаживаний». Такой результат позволяет использовать токарный станок как полноценную замену шлифовальному для широкой номенклатуры деталей.

Особого внимания заслуживает обработка тонкостенных колец и дисков. Их «хлипкость» играет злую шутку: при включении магнита они притягиваются к плите и принимают её форму, а после отключения возвращаются к исходной деформации.

В результате готовая деталь оказывается неплоской, хотя при контроле на плите она лежит без зазора. Для борьбы с этим явлением применяют промежуточные подкладки из мягкого металла или резины, либо размагничивают деталь и склеивают её с плитой тонким слоем воска или полиэфирной смолы.

После обработки воск удаляют нагревом.

Правка абразивного круга — операция, от которой зависит не только чистота, но и точность геометрии. Засалившийся или потерявший форму круг начинает бить, оставлять на поверхности прижоги и вибрационные следы.

Править его следует алмазным карандашом или металлическим шарошкой, установленным в резцедержатель. Проходят вдоль образующей круга с малой подачей, на глубину 0,02-0,03 мм, до полного обновления режущей поверхности.

После правки желательно сделать несколько проходов без подачи, чтобы убрать микронеровности, оставленные алмазом.

При обработке вязких материалов, таких как алюминий или латунь, возникает проблема засаливания абразива. Частицы металла забивают поры, и круг перестаёт резать, начиная лишь тереть поверхность.

Это вызывает перегрев и наволакивание металла. В таких случаях применяют круги с более крупной зернистостью и открытой структурой, а также интенсивное охлаждение.

Для алюминия хорошо зарекомендовали себя круги на вулканитовой связке с наполнителем, препятствующим забиванию.

Комбинирование различных видов обработки на одном станке расширяет технологические возможности. Выполнив подрезку торца резцом, можно без переустановки детали перейти к шлифованию, просто сменив инструмент.

Это обеспечивает высокую соосность и перпендикулярность поверхностей относительно оси вращения. Особенно ценно это при ремонтных работах, когда требуется восстановить геометрию изношенной детали с минимальными потерями времени.

Скорость резания при использовании абразива должна быть стабильной. С уменьшением диаметра круга в процессе износа падает окружная скорость, что ухудшает условия резания и повышает шероховатость.

Желательно корректировать частоту вращения шпинделя, чтобы поддерживать скорость на оптимальном уровне. В станках с бесступенчатым регулированием это сделать несложно.

При фиксированных оборотах приходится чаще править круг или мириться с некоторым снижением производительности к концу его стойкости.

Случается, что магнитная плита не держит мелкие детали из-за малой площади контакта. Вместо подкладывания брусков можно использовать специальный магнитный столик с переменным полюсным шагом или применить механические прижимы в виде планок, закреплённых на плите через пазы.

Но тогда нарушается принцип свободной деформации и возможен перекос. Оптимальный вариант — наклеивание деталей на технологическую плиту с последующим её притягиванием магнитом.

Такой подход гарантирует надёжную фиксацию даже для миниатюрных заготовок.