Схемы правки и профилирования шлифовальных кругов

Инструмент или устройство и схема правки

Правящий инструмент: расположен на столе

Наиболее простой и широко применяемый метод правки с использованием возвратно-поступатель­ного движения стола для подачи алмаза вдоль образующей шлифовального круга. Оправ­ка с алмазом может быть установлена на заднюю бабку или на столе станка

расположен на шлифовальной бабке

Устройство:

для многокруговой правки по копирной линейке

Предпочтителен на многооперационных станках при массовом производстве, так как позволяет сохранять осевое положение обрабатываемой де­тали относительно шлифовального круга. Пра­вящее устройство имеет автономную каретку и гидропривод продольного перемещения с бес­ступенчатым регулированием скорости. Подачу алмаза на врезание осуществляют вручную или механически. Врезание регулируется устройством автоматической компенсации износа круга

Правка единичным алмазом нескольких кругов различного диаметра, примыкающих друг к другу или разобщенных нешлифованными участками. Для одновременной правки нескольких кругов может быть использовано несколько алмазов, расположенных на одной каретке

Продолжение табл. 53

Характеристика и применение

Инструмент или устройство и схема правки

Устройство, смонтированное на кожухе шлифо­вального круга, осуществляет правку круга по копиру. Контурный щуп поджимается к копиру пружиной или с помощью гидравлики и пере­мещается по контуру копирной линейки от гидропривода, имеющего бесступенчатое регули­рование скорости продольного перемещения. На­правление перемещения салазок правящего уст­ройства может быть параллельно или под углом к оси детали, чтобы обеспечить оптимальный угол подъема щупа при его перемещении по контуру копира

для копирного профилирования

для угловой правки (с установкой на столе станка)

Предназначено для единичного (мелкосерийного) производства. Алмаз перемещают вручную. Ка­ретка может разворачиваться от 0 до 90° в обе стороны. Возможность фиксирования угла по­ворота каретки позволяет править круг после­довательно под двумя разными углами

Державка с алмазом закреплена в кронштейне, установленном на столе станка. Изменением положения алмаза относительно оси вращения кронштейна можно получить круг выпуклой или вогнутой формы

Устройства для образования выпуклой и вог­нутой формы круга и для плавного перехода от радиуса к прямой устанавливают на стой­ку, которая закреплена на столе станка

Для внутреннего шлифования на черуглошли- фовальных станках необходимо специальное пра­вящее устройство, которое должно отводиться от круга после его правки. Подобные при­способления конструируют таким образом, чтобы линия контакта алмаза с кругом совпадала с центром контакта круга и обрабатываемого отверстия. Предварительная настройка положения вершины алмаза по индикатору позволяет обеспе­чивать диаметр шлифуемого отверстия размер­ной правкой круга

для правки по радиусу (монтируется на столе)

для правки галтелей по радиусу

для правки при внутреннем шлифовании

для правки алмазным роликом

Правка алмазным роликом с индивидуальным электроприводом вращения может быть исполь­зована на круглошлифовальных станках взамен любой правки единичным алмазом. Устройство для правки с кареткой продольного перемещения монтируют на шлифовальной бабке станка. Врез­ное шлифование профильным алмазным роликом может быть также использовано для профили­рования круга по всей его ширине. Метод эффективен в массовом производстве

Продолжение табл. 54

54. Средства и схемы измерения

Средство и схема измерения

Средство и схема измерения

Характеристика и применение

Характеристика и применение

Микрометр (для измерения на­ружного диамет­ра)

Жесткая и инди­каторная скоба- калибр

Накидная инди­каторная скоба

Скобы с посто­янным измере­нием шлифуемой поверхности

I^я

Микрометры широко ис­пользуют для измерения диаметра шлифуемой по­верхности, преимуществен­но в инструментальном производстве

Скоба фиксированного типа имеет жесткие или регули­руемые на заданный размер измерительные губки. Ин­дикаторная скоба показы­вает реальный размер по сравнению с эталоном и позволяет управлять про­цессом в соответствии со снимаемым припуском. Жесткие и индикаторные скобы предпочтительны в массовом производстве при обработке с получением одного размера Индикаторную накидную скобу монтируют на спе­циальном кронштейне, поз­воляющем набрасывать ско­бу на шлифуемую по­верхность и затем отводить ее в нерабочую зону. Для защиты от попадания аб­разива и охлаждающей жид­кости, а также чтобы об­легчить прочтение размера, индикатор располагают вы­ше зоны контакта круга с деталью. Перемещения чувствительных элементов скобы передаются к инди­катору через рычажную си­стему. Скобу настраивают на заданный размер по эталону

Чувствительные элементы скобы находятся в кон­такте с обрабатываемой по­верхностью и передают сигналы дистанционно че­рез усилитель на элект­ронный измерительный при­бор. Такие скобы часто ис­пользуют в автоматических измерительных устройствах

Индикаторные скобы для изме­рения разобщен­ных шлифуемых поверхностей

Скоба для изме­рения шлифуе­мой шейки по хорде

Устройство для установки дета­ли по шлифуе­мой торцовой поверхности(осе­вой локатор)

Разобщенные поверхности (у шлицевых валов, раз­верток, фрез и др.) трудно измерять по диаметру, осо­бенно если число выступов нечетное. Для этой цели созданы специальные скобы, у которых ощупывающие элементы затормаживаются при переходе с выступа на впадину и обладают боль­шой чувствительностью, позволяющей быстро пере­давать размеры выступаю­щих участков

Метод основан на исполь­зовании одного чувст­вительного элемента отно­сительно положения двух других неподвижных опор, симметрично охватываю­щих по хорде участок об­рабатываемой поверхности. Отклонение от номиналь­ного значения по хорде переводится в диаметраль­ный размер. Метод исполь­зуют для измерения деталей в процессе шлифования, а также измерения ручными скобами деталей больших диаметров, когда нельзя применять стандартные микрометры

При шлифовании горцов, галтелей и фасок необхо­димо устанавливать осевое положение детали по шли­фовальному кругу. Если об­рабатываемая деталь в осе­вом положении не устанав­ливается специальным при­способлением, то установку проводят при продольном перемещении стола с по­мощью устройства, указы­вающего положение шли­фуемой поверхности отно­сительно режущей поверх­ности круга

Продолжение табл. 54 шеек обеспечиваются автоматически без изме-

--------------------------- рения.

Интенсификация шлифования. Высокоскоро­стное шлифование. На операциях со снятием большого припуска повышение скорости круга позволяет пропорционально увеличить минутный съем металла при сохранении стойкости круга и параметров шерохова­тости шлифованной поверхности. На опера­циях окончательного шлифования, когда необ­ходимо повысить качество обрабатываемой поверхности, увеличение скорости круга не должно сопровождаться ростом поперечной подачи (минутного съема металла). В этом случае высокоскоростное шлифование позво­ляет уменьшить параметры шероховатости поверхности, повысить точность обработки путем снижения силы резания и износа круга, а также увеличить производительность с по­мощью уменьшения числа правок круга, со­кращения времени выхаживания и увеличения общей стойкости круга. На современных кру- глошлифовальных станках скорость круга мо­жет быть увеличена до 50 — 60 м/с.

При шлифовании кольцевых канавок (рис. 237) со скоростью v_K = 60 м/с вместо v_K = = 35 м/с значительно увеличивается кромко- стойкость круга, повышается точность и снижа­ются параметры шероховатости. При увеличе­нии поперечной подачи и сокращении времени правки круга алмазным роликом производи­тельность возрастает в 2 раза.

Средство и схема измерения

Характеристика и применение

Измерительное устройство для одновременного шлифования двух сопрягаемых по верхностей

Окончательно изготовлен­ную деталь устанавливают в измерительное устройство, которое указывает фактиче­ский размер этой детали и припуск, который необхо­димо снять с сопрягаемой с ней шлифуемой поверх­ности другой детали, чтобы обеспечить собираемость этой пары с заданным зазором

вального круга. При шлифовании напроход вала со шпоночными канавками, срезами или выступающими шейками измерение проводят в одном сечении на гладкой части шейки, для чего виброизолятор с индикаторной скобой укрепляют на столе или на одной из бабок станка, и он перемещается вместе с шлифуе­мой деталью (рис. 236, б). При врезном шлифовании шеек разных диаметров применяют быстросменные индика­торные скобы, каждую из которых настраи­вают на размер одной шейки. При шлифова­нии валов со шлицами или шпоночными канавками могут быть применены обычные трехконтактные индикаторные скобы, у ко­торых рабочие поверхности опор должны иметь длину не менее двойной ширины разоб­щенного участка шлифуемой поверхности. При многокруговом шлифовании несколь­ких шеек индикаторные скобы устанавливают по двум крайним шейкам; размеры остальных

В основе обдирочного шлифования лежит увеличение минутной поперечной или про­дольной подачи за один оборот шлифовально­го круга. Оно эффективно при обдирке отли­вок, поковок, абразивной отрезке, снятии обезуглероженного слоя на прутках перед ка­либрованием, обработке плоских поверхностей

Рис. 236. Индикаторная скоба для измерения детали в процессе шлифования

Рис. 237. Схемы шлифования кольцевых канавок на поршне-рейке гидроусилителя руля автомобиля ЗИЛ-130: 1 — шлифуемая деталь; 2 — шлифовальный круг; 3 — алмазный правящий ролик

на корпусных чугунных отливках, в отделе­ниях затачивания для снятия изношенных или выкрошенных участков режущего инструмен­та. Часто обдирочное шлифование сопрово­ждается одновременным повышением скоро­сти круга до 50 — 80 м/с в целях повышения интенсивности съема металла и уменьшения расхода кругов.

Эффективность обдирочного шлифования на высокой скорости резания подтверждает абразивная отрезка заготовок из быстрорежу­щих сталей. Штанговый и прутковый мате­риал диаметром 20—120 мм отрезается на шлифовально-отрезном станке 8252 при скоро­сти круга 80 м/с. Абразивные отрезные круги диаметром 500 мм и шириной 4,5 мм рабо­тают с поперечной подачей круга 500 — 750 мм/мин. Для отрезки штанги диаметром 75 мм из быстрорежущей стали на кругло- пильном станке требуется 8 — 11 мин; скорост­ная абразивная отрезка той же заготовки не превышает 13 — 14 с, кроме того сокращается отход металла в стружку вследствие уменьше­ния отрезаемой ширины с 6,5 мм при кругло- пильном инструменте до 4,5 мм на абразивно- отрезном станке. Скоростная абразивная отрез­ка обеспечивает более низкий параметр шеро­ховатости и отсутствие заусенцев на плоскости среза.

Глубинное шлифование предусматривает применение больших глубин резания и мед­ленной «ползучей» подачи. При этом значи­тельно меньше ощущается влияние исходных погрешностей формы и колебания припуска на результаты обработки. Поэтому глубинное шлифование применяют для обработки заго­товок без предварительной лезвийной обра­ботки, например для шлифования спиральных канавок на сверлах диаметром 4,5 — 10 мм и пазов по целому.

Совмещенное шлифование широкими круга­ми применяют для одновременной обработки нескольких шеек и прилегающих к ним торцов на торцекруглошлифовальных станках. Угол наклона оси круга 8 — 45°. С возрастанием припуска и высоты шлифуемых торцов угол наклона круга увеличивают, чтобы создать ус­ловия шлифования торцов периферией круга с меньшим тепловыделением. При использо­вании автоматической угловой подачи круга, перпендикулярной его оси, угол наклона круга чаще выбирают 26,6° или 45°, чтобы соста­вляющие угловой подачи по торцу и шейке находились в соотношении 1 :2 или 1:1. Для уменьшения снимаемого припуска по торцам важное значение имеет осевая ориентация де­тали относительно круга. Обычно обрабаты­ваемую деталь ориентируют по одному из на­иболее трудношлифуемых торцов, чтобы при­пуск по этому торцу был наименьшим. Осевая ориентация на станке осуществляется с по­мощью осевого локатора. Для этой цели обрабатываемая деталь после установки в цен­трах перемещается продольно до упора базо­вого торца в локатор, положение которого со­гласовано с положением торца шлифовально­го круга.

При профильной правке шлифовального круга формируется режущая поверхность кру­га и достигаются определенная точность и взаимное расположение шлифуемых поверх­ностей. Профилирование круга достигается правкой однокристальным алмазом по копиру или фасонным алмазным роликом.

При копирной правке регулированием про­филя и положения копира можно получать размеры одновременно шлифуемых поверхно­стей в соответствии с требованиями чертежа, компенсировать упругие отжатия технологиче­ской системы и другие погрешности, вы­званные неравномерным распределением при­пуска и неоднородностью режущих свойств шлифовального круга.

Примером совмещенного шлифования с применением копирной правки является

верхностей поворотного кулака автомобиля ЗИЛ-130

одновременное шлифование трех шеек и одно­го прилегающего торца поворотного кулака автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 238). Технологиче­ские особенности данной операции состоят в том, что крайние обрабатываемые шейки разнесены на 70 мм друг от друга и при этом необходимо обеспечить точность шейки с до­пуском 17 мкм и параметр шероховатости по­верхности Ra = 0,6 мкм для детали из незака­ленной стали 40Х в условиях поточной обра­ботки в автоматической линии. Для выполне­ния этих требований необходима прецизион­ная правка кругов с минимальными упругими отжатиями в правящем копирном устройстве; шлифование осуществляют при сравнительно невысокой интенсивности резания, чтобы со­хранять возможно дольше микрорельеф режу­щей поверхности и профиль режущей кромки, а также не вызывать значительных отжатий в технологической системе. Этим можно объяснить что, несмотря на хорошую подго­товку детали до шлифования и снятие сравни­тельно малых припусков (0,4 — 0,3 мм на диа­метр), шлифование ведется при черновой пода­че 0,8 мм/мин и чистовой подаче 0,2 мм/мин. Время рабочего цикла составляет 50 с. Стой­кость круга между правками — 30 деталей.

Совмещенное шлифование поворотных ку­лаков на низких подачах обеспечивает дли­тельную эксплуатацию кругов. Один комплект кругов работает шесть месяцев и обрабаты­вает 50 — 55 тыс. деталей. Этот пример по­казывает, что совмещенное шлифование пре­цизионных поверхностей на низких подачах с удлиненным циклом обработки полностью компенсируется высокой надежностью техно­логического процесса и отсутствием дли­тельных простоев станка на смену кругов и подналадки.

Недостатком однокристальной копирной правки широких кругов является значительное время правки круга, которое достигает 10—15% рабочего времени станка, а также влияние износа и затупления однокристально­го алмаза на качество шлифования. По этой причине в некоторых новых конструкциях станков для совмещенного шлифования при­менены алмазные ролики (профиль которых соответствует профилю шлифуемой поверхно­сти), которые в процессе правки методом вре­зания формируют заданный профиль шлифо­вального круга. В этом случае время правки в малой степени зависит от ширины шлифо­вального круга и уменьшаются на 3 — 5 % про­стои станка на правку. В некоторых случаях правка роликом по времени совмещается со сменой обрабатываемой детали и не вызывает длительного простоя станка. Преимуществом правки роликами является стабильность каче­ства обработки за период стойкости ролика из-за исключительно малого износа и усредне­ния качества правки большим числом одно­временно работающих алмазных правящих зе­рен. Наибольшая эффективность правки ал­мазными роликами проявляется при совме­щенном шлифовании нескольких поверхностей профильным кругом. В этом случае алмазный ролик обеспечивает необходимые размеры и положение шлифуемых поверхностей без участия и влияния оператора, поддерживает условия «вечной» наладки с высокой надеж­ностью получения заданных параметров каче­ства обработки.

Эффективность совмещенного шлифования широкими кругами подтверждается примером шлифования шеек и торцов вала коробки пере­дач автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 239). На первом станке три прилегающие друг к другу шейки и торец (рис. 239, А) вторичного вала коробки передач шлифуются одновременно широким профильным кругом. Опорный торец, при­легающий к этой шейке, используется для осевой установки вала по локатору. Этим обеспечивается наименьший припуск по торцу и соблюдение осевых размеров шеек.

На втором станке применена двухкруговая наладка, состоящая из одного широкого про­филированного круга для одновременного шлифования двух шеек и узкого круга для со­вмещенного шлифования шейки и торца (рис. 239, Б). Рабочий цикл шлифования осущест­вляется при трех подачах. При черновой по­даче 1,2 мм/мин снимается 65 % припуска; при получистовой подаче 0,4 мм/мин снимается 25% припуска; на долю чистовой подачи 0,1 мм/мин приходится 10% общего припуска. Чтобы уменьшить упругие отжатия в техноло­гической системе и ослабить влияние износа и разных скоростей резания на участках на­ибольшего и наименьшего диаметра круга, не­обходимо поддерживать высокие режущие свойства кругов и чаще править круг. Поэто­му период стойкости между правками выбран сравнительно небольшим (10 — 15 деталей). Практически принудительная автоматическая правка включается после 15 мин работы стан­ка. Однако время правки алмазным роликом составляет всего 30 с. По времени правка со­вмещается со сменой обрабатываемых деталей и поэтому почти не вызывает дополнительно­го простоя станка.

Правящий алмазный ролик имеет принуди­тельное встречное вращение со скоростью 60 м/мин. Общая стойкость ролика составляет 6 — 8 месяцев работы. Так как в алмазном ро­лике изнашивание связки значительно опере­жает изнашивание алмазов, периодическое на-

Рис. 239. Схемы совмещенного шлифования шеек и торцов вторичного вала коробки передач авто­мобиля ЗИЛ-130: / — обрабатываемая деталь; 2 — шлифовальные круги; 3 — алмазные правящие ролики

4е-

Рис. 240. Схема совмещенного многокругового шли­фования шеек вала: 1 — устройство для одновре­менной алмазной правки всех кругов; 2 — шлифо­вальные круги в сборе на шпинделе станка; 3 — обрабатываемая деталь; 4 — люнет

ращивание связки повышает долговечность ролика в 2 раза.

Ранее выполняемое раздельное шлифова­ние на шести станках заменено совмещенным шлифованием шеек на двух станках и высво­бождением девяти рабочих. Точность взаим­ного расположения шеек увеличилась в 2 раза. Станки для совмещенного шлифования вто­ричных валов полностью автоматизированы, включая загрузку, установку, осевую локацию и зажим детали, рабочий цикл шлифования, активный контроль, принудительную правку алмазными роликами и разгрузку после обра­ботки. Комплексная автоматизация операций совмещенного шлифования позволила объеди­нить обслуживание двух станков одним рабо­чим.

На третьем станке осуществляется прорез­ка с v_K — 60 м/с одновременно двух кольцевых канавок на закаленном валу твердостью HRC 56 — 62 (рис. 239, в), что позволило исключить операцию предварительного точения канавок до термической обработки, повысить точность и снизить параметры шероховатости поверх­ности шлифуемых канавок.

В качестве примера многокругового шли­фования можно привести одновременное шли­фование шеек коленчатого и распределитель­ного вала автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 240). Технологическая особенность данной опера­ции состоит в том, что разными кругами, ра­ботающими в одном автоматическом цикле, необходимо обработать шейки, располо­женные по всему валу длиной 800 мм, с коле-

диаметров наибольшего и наименьшего кру­гов в наладке — 123 мм. Заданные размеры шли­фуемых поверхностей обеспечиваются прибо­ром активного контроля по наиболее точному диаметру шейки 85 мм. Остальные размеры обеспечиваются благодаря фасонному профи­лю шлифовального круга, который формирует­ся в процессе правки блоком алмазных фа­сонных роликов. Точность взаимного располо­жения и размеров алмазных роликов в блоке достигает 2 — 3 мкм.

Круги правятся методом врезания с прину­дительным встречным вращением алмазных роликов. Период стойкости кругов между правкой составляет пять — восемь деталей. При каждой правке круга срезается слой абразива толщиной 0,05 мм. Одним комплек­том кругов обрабатывается 10 тыс. деталей. Блок алмазных роликов обеспечивает 30 — 50 тыс. правок. Каждая шлифовальная бабка ра­ботает независимо друг от друга и после окончания обработки по команде прибора ак­тивного контроля возвращается в исходное положение. Один станок для совмещенного шлифования цапф картера заднего моста по­зволяет заменить шесть станков раздельного шлифования.

Рис. 242. Схема наладки совмещенного шлифования цапфы заднего моста: 1 — обрабатываемая де­таль; 2 — шлифовальные круги; 3 — локатор для осевой ориентации обрабатываемых поверхностей относительно шлифовальных кругов; '/ — люнет

		/ К2,5А
«Ч, - JSi.			IIL
				|!
			•SLL

13 ' *

Совмещенное шлифование можно эффек­тивно применять даже при обработке мало­жестких деталей. Например, у винта гидроуси­лителя руля автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 243) одновременно шлифуются три шейки диамет­рами 25Zg;o7; 221 о[о4 ^и 20-0,045 мм, при­легающие фаски и торец. Общая длина шли­фуемых поверхностей 172 мм. Из-за недоста­точной жесткости обрабатываемой детали по­перечная подача круга не превышает 0,4 мм/мин; доля снимаемого припуска при чер­новой подаче 0,4 мм/мин составляет 60%, при чистовой подаче 0,2 мм/мин—40%. Длитель­ность выхаживания 3 — 4 с.

Рис. 243. Схема совмещенного шлифования трех шеек, прилегающих фасок и торца на винте гидро­усилителя руля автомобиля ЗИЛ-130: 1 — обраба­тываемая деталь; 2 — шлифовальные круги; 3 — ал­мазный правящий ролик

Правка круга осуществляется алмазным роликом после обработки десяти деталей. Правящий ролик имеет принудительное встречное вращение с частотой 270 об/мин. Уменьшение радиальных сил резания дости­гается при использовании сравнительно мяг­кого круга СМ2 на керамической связке. В ка­честве СОЖ применяют водную эмульсию НГЛ-205. Таким образом, за 40 с основного времени при снятии припуска 0,6 мм на диа­метр окончательно шлифуются три шейки с точностью 20 мкм и параметром шерохова­тости поверхности Ra = 0,6-М,2 мкм, а также три прилегающие к шейке фаски и торец.