Плоская шлифовка металла:
плоскости и торцы деталей

Что такое плоская шлифовка

Плоская шлифовка - это финишная механическая обработка, при которой абразивный круг снимает тонкий слой металла с плоской или торцевой поверхности детали. В отличие от круглой шлифовки, которая работает с телами вращения - валами, втулками, роликами, где либо деталь, либо круг вращаются вокруг оси, - плоская шлифовка обрабатывает детали произвольной геометрии: плиты, планки, корпуса, крышки, станины, рабочие поверхности штампов и пресс-форм. Деталь закрепляется на столе станка неподвижно, а движется относительно неё круг.

Задача плоской шлифовки та же, что и у круглой: довести поверхность, полученную фрезерованием или строганием, до точных размеров, заданной плоскостности и низкой шероховатости. Фрезерование снимает основной объём металла и выравнивает геометрию, но оставляет следы от фрезы, волнистость и допуск на уровне получистовой обработки. Плоская шлифовка идёт финишной операцией там, где нужна точная толщина, строгая параллельность сторон или базовая плоскость под последующую сборку.

На практике плоскую шлифовку заказывают отдельно от фрезерования именно тогда, когда деталь требует точной толщины с малым допуском, строгой параллельности двух сторон или очень низкой шероховатости - например, посадочная плоскость под уплотнение, рабочая грань штампа, направляющая планка станка.

Магнитная плита и крепление деталей

Основной способ крепления плоских стальных и чугунных деталей на плоскошлифовальном станке - электромагнитная плита. Деталь укладывается на плиту, магнитное поле удерживает её без механических зажимов, которые мешали бы кругу проходить по всей поверхности и могли бы деформировать тонкую заготовку локальным усилием прижима.

У магнитного крепления есть обратная сторона: усилие прижима неравномерно по площади плиты и зависит от толщины и формы детали, поэтому тонкие и не идеально плоские заготовки при включении магнита слегка выпрямляются, а после снятия детали и выключения магнита частично возвращаются к исходной форме. Это ключевая причина волнистости на тонких деталях после шлифовки, разберём её отдельно ниже.

Режимы плоского шлифования

Как и в круглой шлифовке, единого режима для всех деталей нет: подача, глубина прохода и скорость стола подбираются под материал, площадь детали, жёсткость крепления и требуемую точность. Ниже практический ориентир по порядку величин.

На тонких и на закалённых деталях глубину прохода снижают дополнительно: тонкая деталь склонна к прогибу и волнистости от нагрева, твёрдая закалённая поверхность сильнее греет зону резания и быстрее засаливает круг. Финишные проходы на ответственных плоскостях всегда идут с обильным охлаждением и минимальной подачей.

Допуски плоскостности и параллельности

Плоская шлифовка нормируется и толщиной с допуском, и отдельными геометрическими параметрами: плоскостностью самой поверхности и параллельностью между двумя противоположными плоскостями.

Параметры шероховатости Ra и Rz заданы ГОСТ 2789-73, числовые значения по конкретному классу сверяем с действующей редакцией документа. На чертеже важно указать и толщину с допуском, и требуемую плоскостность или параллельность отдельно, если узел действительно чувствителен к этим параметрам: без явного указания шлифовщик ориентируется на общий класс точности, а не на реальную задачу сборки.

Металлы и особенности обработки

Плоской шлифовке подвергаются практически все конструкционные металлы, но у каждого свои особенности.

• Углеродистые и легированные стали. Основной объём работы: плиты, планки, корпуса, как в сыром, так и в закалённом состоянии.
• Инструментальные стали после закалки. Рабочие поверхности штампов и пресс-форм шлифуют по твёрдому металлу, резцом такая поверхность не обрабатывается.
• Чугун. Хорошо шлифуется, стабильная стружка, станины и корпуса часто выполняются именно из чугуна.
• Нержавеющая сталь. Вязкая, склонна к засаливанию круга и к прижогам, требует более острого абразива и обильного охлаждения; аустенитные марки не держатся на магнитной плите.
• Алюминий и его сплавы. Мягкий металл, легко деформируется при избыточном усилии крепления, требует немагнитной оснастки и щадящих режимов.
• Латунь, бронза и медь. Немагнитны, шлифуются на вакуумном столе или с механическим креплением, мягкими кругами на пониженных режимах.

Возможности по цветным металлам подробнее на странице детали из нержавейки, алюминия и титана, по деталям с термообработкой - на странице детали с термообработкой.

Что учесть при заказе

Чтобы посчитать плоскую шлифовку по конкретной детали, до расчёта уточняем несколько вещей.

1. Чертёж с допусками. Толщина, плоскостность, параллельность сторон и шероховатость, если они заданы отдельно от общего допуска.
2. Материал и состояние заготовки. Магнитный или немагнитный металл, сырая сталь или закалённая.
3. Какие поверхности шлифуются. Одна плоскость, две параллельные стороны, торцы или всё вместе.
4. Толщина и жёсткость детали. Тонкие заготовки требуют отдельного разговора про оснастку и число проходов.
5. Габариты детали. Крупные плиты и станины ограничены ходом стола конкретного станка.
6. Количество деталей. Единичная деталь и партия обрабатываются по-разному и по разной цене за штуку.