Основные операции, выполняемые на круглошлифовальных станках

Шлифование

Технологическая характеристика операции

Продольное цилиндриче­ских поверхностей в невра- щающихся центрах

L_jl_

Основной метод круглого шлифования, при котором достигается наивысшая точность. Поскольку часть поверхности детали ис­пользуется для крепления поводка, при этом методе невозмож­на обработка всей длины детали за один установ. При шлифовании длинных и тонких деталей необходима допол­нительная опора в виде люнета

Продольное с зажимом де­тали во вращающемся шпинделе передней бабки

Продольное конических по­верхностей

Окончательная точность обработки зависит от состояния пе­редней бабки и точности крепления детали в зажимном приспособлении. Для зажима детали может быть использован кулачковый или цанговый патрон. Короткие и жесткие детали можно зажимать лишь с одного конца. Для более длинных деталей требуется дополнительная опора (центр в задней бабке или люнет)

Осуществляется поворотом верхнего стола, несущего переднюю и заднюю бабки. Конусообразность ограничена максимальным углом поворота стола в обе стороны. Деталь может закреп­ляться в неподвижных центрах или в зажимном приспособлении на вращающемся шпинделе передней бабки

Продольное цилиндриче­ской поверхности и торца

Врезное конических поверх­ностей

Применяют при обработке длинных цилиндрических поверхностей с прилегающим буртом, когда необходимо получить цилиндри­ческую поверхность за один установ с прилегающим торцом бурта. Сначала обрабатывают цилиндрический участок с получением необходимого размера, затем стол вручную перемещают для шлифования торца бурта. При обработке торца кругу вручную сообщают быстрые возвратно-поступательные поперечные пере­мещения

Применяют для обработки поверхностей, длина которых не превышает высоту шлифовального круга; при этом необходи­ма большая жесткость детали и опор. Уступает проходному шлифованию по достигаемому качеству поверхности. Повы­шенное изнашивание кромок круга вызывает необходимость более частой правки круга во избежание отклонений от цилиндричности шлифуемой поверхности

Осуществляется поворотом передней бабки при консольном закреплении детали или поворотом шлифовальной бабки (на универсальных станках); при этом деталь можно закреплять в центрах. Длина шлифуемой поверхности (по образующей) ограничена высотой круга

Многокруговое врезное

,„ni,Hi

Одновременная обработка нескольких цилиндрических поверхно­стей. Уменьшается отклонение от концентричности поверхно­стей и повышается производительность. Круги, установленные на шпинделе, могут либо соприкасаться торцами, либо раз­деляться прокладками. При шлифовании шеек разных диа­метров требуется специальное правящее устройство, обеспечи­вающее постоянное соотношение диаметров кругов в наборе

Продолжение табл. 51

Шлифование

Технологическая характеристика операции

Совмещенное шлифование цилиндрических и торцевых поверхностей при угловой наладке

Шлифование осуществляется периферией и торцами круга од­новременно. Это позволяет совмещать обработку нескольких взаимно перпендикулярных поверхностей. Процесс можно при­менять на универсальных станках или в условиях массового лроизводства на специальных угловых станках. Требуется специальное правящее устройство

Шлифовальный круг правится по профилю, обратному про­филю шлифуемой детали. Если образующая детали представля­ет собой элементарные дуги окружности (выпуклые или вогнутые), то профилирование круга может быть обеспечено стандартным устройством радиусной правки. Если необходимо получить более сложный профиль, применяют специальное устройство для правки круга по копиру

Шлифование коренных и шатунных шеек, как правило, вы­полняется на специальных станках. Станки оборудованы уст­ройствами для правки круга по периферии, радиусу и тор­цам, а также средствами осевой установки стола для обеспече­ния заданного расстояния между шейками вала. Коренные шейки шлифуются в центрах, а шатунные шейки — в специальных патронах с базированием вала по крайним коренным шейкам

Фасонное врезное с про­фильной правкой круга Шеек коленчатых валов

Кулачков

На специальных круглошлифовальных станках столу сообща­ется качательное движение от копира, профиль которого со­ответствует профилю шлифуемого кулачка .

Внутреннее (в специальном приспособлении)

Принципиальная возможность обработки внутренней и наруж­ной поверхностей за один установ позволяет повысить их кон­центричность (на универсальных станках)

Плоское на вращающейся передней бабке станка

Торец круглой детали шлифуют периферией круга при по­вышенных требованиях к допуску плоскостности торцовой по­верхности или когда шлифовочные риски должны быть кон- центричны оси вращения детали (если необходимость в такой операции носит случайный характер). Обработку можно осу­ществлять на универсальном круглошлифовальном станке, перед­няя бабка которого может поворачиваться на 90°. При по­вороте передней бабки на меньший угол, при возвратно- поступательном движении стола и поперечной подаче круга можно обрабатывать конические поверхности с широким варьи­рованием угла конуса

сти. Износ круга непосредственно влияет на точность шлифуемой поверхности. Поэтому при врезном шлифовании выбирают круг по­вышенной твердости, который быстрее зату­пляется и требует более частой принудитель­ной правки.

Врезное шлифование применяют при обра­ботке коротких шеек, поверхностей, ограни-

52. Схемы установки обрабатываемых деталейченных буртами, ступенчатых и фасонных по­верхностей, а также при необходимости одно­временного шлифования шейки и торца. Врез­ное шлифование наиболее целесообразно при­менять в серийном и массовом производстве.

Установка обрабатываемой детали. В табл. 52 приведены основные схемы установки обра­батываемых деталей на круглошлифовальных

Характеристика и применение

Два центра и поводок. Расположение и форма центровых гнезд в детали влияют на качество шлифования. При шлифо­вании торцов с обеих сторон детали привод вращения может быть осуществлен через центры

Детали, которые не могут быть обработаны в центрах (преимущественно короткие или имеющие отверстие), закрепляют в трех-, четырехкулачковом или мембранном патроне с на­ружным или внутренним зажимом. Имеется доступ для обработки торца или отверстия. При небольших партиях деталей при­меняют ручной зажим, в массовом производстве — механический, чаще пневматический зажим

Схема установки

В центрах

а-

В патроне

В патроне с дополнитель­ной опорой

При обработке длинных и тонких деталей дополнительной опорой служат центр задней бабки или трехопорный люнет, который позволяет освободить второй конец детали для шли­фования торца или отверстия

Быстродействие, хорошее центрирование. Колебание размера за­жимаемой поверхности детали не должно превышать установлен­ного допуска разжима цанги. Возможны типы цанг с уста­новкой по наружному или внутреннему диаметру с ручным и механическим зажимом

В цанге

В приспособлении

Для деталей необычной конфигурации или когда ось шли­фуемой поверхности не совпадает с осью детали (например, шлифование шатунных шеек коленчатого вала)

Цилиндрические детали со сквозным отверстием можно шли­фовать на оправке, зажатой в центрах. Обеспечивается до­пуск концентричности наружного диаметра и отверстия. Оп­равки могут быть цилиндрические с зажимом по торцу, с небольшим конусом или разжимного типа

На оправках На жестких опорах

Для коротких деталей типа колец, для которых важно обеспе­чить допуск концентричности шлифуемой поверхности и базы, целесообразно применять обработку на жестких опорах (баш­маках) с приводом вращения детали от магнитного патрона, закрепленного на передней бабке станка. Этот метод обеспе­чивает минимальные погрешности и деформации при установке и закреплении детали

станках. Точность установки детали зависит от точности формы и положения опорных цен­тров станка и несущих поверхностей цен­тровых отверстий детали.

При несовмещении осей конусов и погреш­ностях их формы неизбежно возникает непол­ное прилегание несущих поверхностей отвер­стий детали к упорным центрам станка (рис. 230), что приводит к погрешностям формы обрабатываемых поверхностей.

Для сплошных и полых деталей с отвер­стием менее 15 мм применяют острые центры. При неподвижных центрах обеспечивается бо­лее высокая точность шлифования. Поэтому во вращающихся центрах обрабатывают толь­ко тяжелые детали и детали с осевыми отвер­стиями, имеющими узкие центровые фаски. Для уменьшения изнашивания центров необ­ходимо, чтобы они были твердосплавными.

Детали с допуском базовых отверстий 0,015 — 0,03 мм шлифуют на жестких оправках, а с допуском более 0,03 мм -- на разжимных оправках.

В случае базирования по отверстию и тор­цу применяют жесткие оправки с упором в торец.

Уменьшить отклонение от соосности мож­но применением оправки с небольшой конус­ностью (0,01—0,015 мм на 100 мм длины). Вы­сокая точность обработки по диаметру и допуску концентричности достигается ис­пользованием мембранных патронов (рис. 231). На планшайбе 3 закреплен мем­бранный диск 4 с кулачками 5. При движении штока / от патрона к шпинделю 2 мембранный диск прогибается и кулачки сближаются. По­сле установки обрабатываемой детали 6 на ку­лачки 5 шток возвращается в исходное поло­жение, и в результате упругости мембранного диска кулачки зажимают обрабатываемую де­таль.

Рис. 230. Положения центровых отверстий на центрах станка: а — правильное; б—д — неправильные

а) 6) в) г) д)

При обработке длинных и тонких деталей нужна дополнительная опора в виде люнета. Применяют двух- и трехопорные люнеты. Двухопорный люнет устанавливают непосред­ственно в зоне шлифуемой поверхности, а трех- опорный — для создания центрирующей опо-

Рис. 231. Мембранный патрон

ры по ранее шлифованной базе. В двух- опорном люнете (рис. 232) опорные колодки 6 и 8 расположены по направлению действия горизонтальной и вертикальной составляю­щих силы шлифования. По мере уменьшения диаметра обрабатываемой шейки в процессе шлифования опорные колодки непрерывно подводят до касания с поверхностью шейки. Сначала поджимают вертикальную колодку 8, а затем горизонтальную 6. Особенно точно регулируют горизонтальную колодку, так как в основном от нее зависит точность обработ­ки. Чтобы в процессе регулирования не допу­скать пережима обрабатываемого вала опорными колодками, имеются упорные коль­ца 2 и 5, которые устанавливают по размеру шлифованной шейки. При последующем шли­фовании однотипных деталей кольца ограни­чивают перемещение опорных колодок.

опорные колодки; 7 — обрабатываемая деталь; 9 — шлифовальный круг

Рис. 233. Следящий люнет

В массовом производстве используют сле­дящие люнеты (рис. 233). По мере удаления припуска и уменьшения размера шейки опорные колодки автоматически следуют за обрабатываемой поверхностью под действием пружины 2 и клина 3. В связи с малым углом конуса клиновой механизм замыкает кинема­тическую цепь и препятствует отжиму коло­док 1. Отвод колодок в исходное положение осуществляется штоком 4 гидропривода. Сила поджима колодок 1 к шлифуемой шейке регу­лируется. Следящий люнет предотвращает прогибание вала, обеспечивает постоянное по­ложение геометрической оси, сокращает время настройки и позволяет автоматизировать про­цесс шлифования длинных валов. При обра­ботке деталей диаметром 25 мм на каждые 250 мм длины обрабатываемой поверхности нужно устанавливать один люнет. С уменьше­нием диаметра и жесткости детали увеличи­вается число необходимых люнетов.

Трехопорный люнет имеет три индивиду­ально регулируемые опоры, расположенные по вершинам равнобедренного треугольника. Верхняя опора смонтирована на шарнирной консоли и может раскрываться при установке или снятии детали. Такие люнеты чаще ис­пользуют для длинных деталей, закрепленных только с одного конца и требующих дополни­тельной опоры, которая не может быть обес­печена центром задней бабки (например, когда деталь с другой стороны не имеет центровоч­ного отверстия или когда на конце вала дол­жен быть доступ для шлифования торца или отверстия).

Подготовка шлифовальных кругов. Крепле­ние кругов должно быть надежным и не долж­но создавать в круге внутренних напряжений. Для равномерного зажима между кругом и за­жимными фланцами устанавливают кольцевые прокладки толщиной 0,5 — 3,0 мм из кожи, вой­лока, резины или картона.

Новые абразивные круги подвергают дву­кратной балансировке в сборе с фланцами. После предварительной балансировки круг устанавливают на шлифовальный станок, предварительно правят и снова снимают для окончательной балансировки. Простоев стан­ка, вызванных повторной балансировкой, можно избежать предварительной правкой круга на специальной установке вне станка (рис. 234).

Подлежащий правке круг 2 в сборе с флан­цами помещают на шпинделе бабки 3. Три суппорта несут шлифовальные головки с пра­вящими кругами 1, 4 и 5 из карбида кремния. Круг 2 правится по периферии и двум торцам. Бабка 3 имеет поворотные салазки для правки конических поверхностей. Для установки фланцев разных конструкций служит набор переходных втулок. Головки представляют со­бой автономные узлы с индивидуальными электроприводами.

Дисбаланс, появляющийся в связи с неод­нородностью абразивных кругов, по мере уменьшения их диаметров устраняют баланси­ровкой на ходу непосредственно на шлифо­вальном станке.

Наиболее универсальным является способ статической балансировки (рис. 235) в динами­ческом режиме с помощью стробоскопическо­го прибора. Измерительный датчик 4, уста­новленный на наиболее чувствительном узле шлифовальной бабки, воспринимает вибрации, вызванные неуравновешенностью круга, пре­образует их в электрические сигналы и пере­дает в электронный блок б, в котором они фильтруются, усиливаются и передаются на стробоскопическую лампу 2. Лампа периоди­чески синхронно с вибрациями включается и освещает наиболее легкий участок вращаю­щегося круга 7. На зажимном фланце нанесе­но цифровое табло 5. Стробоскопический эф­фект создает видимость неподвижности круга

Рис. 234. Установка для предварительной правки шлифовальных кругов перед балансировкой

Рис. 235. Схема балансировки кругов на станке с предварительным определением дисбаланса с по­мощью стробоскопического прибора

и позволяет по цифровому табло определить расположение его наиболее легкого участка, а индикатор 1 указывает значение дисбаланса. Поворотом сухарей 3 устраняют дисбаланс круга.

Методы правки шлифовальных кругов. Правкой восстанавливают режущую способ­ность, форму и микропрофиль рабочей по­верхности круга. Точность формы круга опре­деляется главным образом износостойкостью правящего инструмента. Рельеф режущей по­верхности зависит от типа правящего инстру­мента и режимов правки, особенно продоль­ной подачи s_nр. В зависимости от s_np при правке съем металла изменяется в 2 — 3 раза.

На стойкость правящего инструмента влияет скорость правки. Применяют три схемы правки: обтачиванием, обкатыванием и шлифованием.

При правке обтачиванием правящий ин­струмент выполняет роль резца. Скорость правки равна скорости вращения шлифоваль­ного круга. Правка обтачиванием, будучи на­иболее простой и надежной, вместе с тем вы­зывает наибольший износ правящего инстру­мента. Этим требованиям может удовлетво­рять лишь алмазный инструмент, обладаю­щий наибольшей износостойкостью. Обтачи­вание применяют главным образом для авто­матической и профильной правки, а также для кругов, используемых при шлифовании с до­стижением точности 5-го квалитета и параме­тра шероховатости поверхности Ra =0,4 мкм. Инструментом при правке обтачиванием слу­жат: алмазные карандаши (ГОСТ 607 — 80); алмазы в оправах (ГОСТ 22908-78); ал­мазные инструменты, режущая часть которых шлифуется с получением определенной формы: резцы, иглы, гребенки (ГОСТ 17564-72, ГОСТ 17368-79 и др.).

Простота конструкции, жесткость, исполь­зование недорогих алмазов, возможность осу­ществления правки до полного износа ал­мазных зерен, малая чувствительность к изме­нениям условий правки предельно упрощают эксплуатацию алмазных карандашей. Поэтому карандаши целесообразно применять на всех операциях шлифования.

Алмазы в оправах имеют более острые ориентированные режущие кромки. Поэтому инструмент работает с меньшими силами, что важно при правке кругов на вулканитовой связке, резьбошлифовании (однониточным кругом), шлицешлифовании, зубошлифовании и в других случаях, когда необходимо полу­чить острые тонкие режущие кромки или уменьшить упругие отжатия круга на вулкани­товой связке в процессе его правки. Для ра­ционального использования алмазов необхо­димо переставлять зерна новой острой верши­ной вверх, когда площадь износа достигает 1-2 мм2.

У ограненных алмазных инструментов со­здают режущие кромки, ориентированные по направлению наибольшей твердости. Этот ин­струмент необходим для образования сложных профилей и одновременной правки периферийных и торцовых поверхностей по копиру.

В массовом производстве находят приме - нение алмазные гребенки, в которых алмазы закреплены в виде удлиненных пластин. Ал­мазные гребенки обеспечивают высокую точ­ность автоматической правки и имеют стой­кость в 10—15 раз более высокую, чем однокристальный инструмент.

Правку обкатыванием осуществляют пра­вящими дисками, получающими вращение от контакта образующей со шлифовальным кру­гом. Обкатывание со скоростью до 5 м/с спо­собствует наименьшему износу правящего ин­струмента. Для правки применяют металличе­ские и твердосплавные диски.

Правку обкатыванием используют также для накатки резьбовых и фасонных поверхно­стей на шлифовальном круге. В процессе на­катки скорость шлифовального круга снижает­ся до 1—2 м/с.

Правку шлифованием осуществляют при­нудительным вращением правящего диска от привода передней бабки станка или индиви­дуального электропривода. Этот метод правки применим лишь для алмазных роликов и крупногабаритных карбидокремниевых кру­гов очень высокой твердости. Многоле­звийный вращающийся инструмент имеет уменьшенный износ, повышает точность и однородность правки.

Алмазный ролик вследствие чрезвычайно малого износа осуществляет до 50 тыс. пра­вок, упрощает наладку и обеспечивает одно­родность качества деталей в условиях массо­вого производства.

Правку кругами из черного карбида крем­ния твердостью ЧТ и ВТ используют преиму­щественно на круглошлифовальных станках с принудительным вращением от привода передней бабки станка. В табл. 53 приведены основные схемы правки на круглошлифо­вальных станках.

Методы измерения в процессе шлифования. Основные средства и схемы измерения шли­фуемой поверхности при круглом шлифовании приведены в табл. 54. Простейшим и широко применяемым является метод измерения с по­мощью накидной индикаторной скобы.

Трехконтактная индикаторная скоба (рис. 236, а) имеет масляный виброизолятор 7, ин­дикаторную державку 2 и сменную скобу 3, устанавливаемую в державке. Неподвижные наконечники 4 и 5 сменной скобы — опорные; подвижной наконечник 6 воспринимает откло­нения шлифуемой шейки 8 и передает их инди­катору 7. Нижний опорный наконечник 5 ка­сается детали не в диаметральной плоскости подвижного наконечника 6, а в точке, смещен­ной примерно на 15° в направлении вращения шлифуемого вала, что делает более надежной и устойчивой посадку всей индикаторной скобы на измеряемой шейке. Шлифовальный круг 9 огражден защитным кожухом 10. Шар­нирное соединение державки с виброизолято­ром позволяет скобе следовать за любым перемещением вала при его шлифовании и ис­ключает погрешности измерения. Виброизоля­тор укрепляют на защитном кожухе шлифо-

Характеристика и применение