книги из ГПНТБ / Бесцентровые круглошлифовальные станки

зоны в этом случае обеспечиваются различной шириной шлифо­ вального и ведущего кругов. Важным фактором обеспечения ка­ чества обработки является работа загрузочного и разгрузочного устройства и их правильная установка относительно столба шли­ фуемых деталей.

Во многих случаях бесцентровое шлифование на проход вы­ годно даже в случае обработки группы деталей неправильной формы, для чего используются оправки. Пример такой обработки показан на рис. 52, г.

Для эффективного шлифования на проход ряда деталей необ­ ходимы изменения в конструкции узлов станка: станок становит­ ся специальным. На рис. 52, дне показаны схемы использования станков для шлифования на проход наружной конической поверх­ ности штифтов, имеющих конус 1 : 50, роликов и двусторонних фасок на кольцах (седло клапана). В этих случаях ведущие кру­ ги выполнены в виде металлических барабанов (цилиндрических или цилиндрическо-конических) с винтовой нарезкой соответст­ вующего профиля. Такая конструкция ведущих барабанов обес­ печивает вращение и перемещение деталей, а также расположе­ ние их таким образом, что образующая обрабатываемой поверх­ ности совмещается с рабочей кромкой шлифовального круга.

На рис. 52, ж показана схема шлифования на проход бочко­ образных роликов. Обрабатываемые ролики передвигаются меж­ ду вогнутым шлифовальным и выпуклым ведущим кругами по изогнутому опорному ножу. При входе и выходе роликов из зоны шлифования устанавливают направляющие планки фасонного профиля. При шлифовании на проход возможна обработка дета­ лей, имеющих накатку на наружной поверхности.

На рис. 52, з приведена схема шлифования шариков. Веду­ щий круг 1 и шлифовальный круг 2 вращаются в противополож­ ных направлениях. Между ними обкатываются обрабатываемые шарики 4, правильное положение которых обеспечивается но­ жом 3.

На окружности ведущего круга предусмотрены канавки, в ко­ торые укладываются шарики. При этом прилегание шариков к боковым сторонам канавок несимметрично, так как а и [3 имеют разные величины. Расстояния от точек Б и В прилегания шари­ ков к сторонам канавок до оси ведущего круга имеют разные значения, благодаря чему шарики в точке Б вращаются быстрее, чем в точке В. Это'обеспечивает обработку шариков правильной метрической формы.

Типовые схемы обработки методом врезания. При врезном шлифовании деталь базируется на ноже и ведущем круге, а по­ ложение детали в осевом направлении определяет торцовая опо­ ра. На рис. 53 приведены схемы обработки деталей, у которых

- ^ - ^ ' 1 . На рис. 53, а показано предварительное шлифование до-

рожек качения одновременно двух внутренних колец конических роликовых подшипников. Доводочное шлифование этих колец, предусматривающее съем постоянного припуска, осуществляется по одному кольцу. На рис. 53, б показана схема шлифования по­ верхности качения бочкообразных роликов в три операции: пред-' верительное, чистовое и окончательное. Качество обработки обеспечивается подбором кругов и распределением припуска. В качестве ведущих кругов используют три стальных диска [6].

На рис. 53, в приведены типовые наладки на обработку кла­ пана. В последние годы в связи с внедрением силового шлифова-

ния выполняют операции вышлифовывания в клапане полуколь­ цевых пазов. В этом случае используют прижимной ролик 6 во время шлифования и алмазный ролик для правки круга. Попар­ ное шлифование цапф крестовины кардана показано на рис. 53, д.

Бесцентровые станки обеспечивают шлифование врезанием сферических поверхностей, в том числе с неполной сферой. Схе­ ма обработки показана на рис. 53, е.

На рис. 54 показаны различные схемы обработки вал,ов. На рис. 54, а показана" схема обработки многоступенчатого вала по всей длине. Конструкция детали (наличие специальных перехо­ дов между поверхностями) должна обеспечить данный вид обра­ ботки. На рис. 54, б и в приведены схемы обработки валов, у ко­ торых шлифуется несколько отдельных шеек.

При шлифовании ступенчатого вала могут быть использованы принципиально отличные схемы базирования: на ноже и веду­ щих кругах, на ноже и жестких опорах (башмаках). Большой пе-

репад диаметров шлифуемых поверхностей приводит к ступен­ чатости ведущего крута. Поэтому особые требования предъявля­ ются к выбору схемы базирования, подбору шлифовальных кругов, к наладке станка для получения качественных деталей и т. д. Условия шлифования шеек большого и малого диаметров не одинаковы. Основная причина этого — разная режущая спо-

Рнс. 54. Схемы шлифования различных валов:

собность шлифующих кругов, так как на каждой шейке снимает­ ся различное количество металла в единицу времени, что приво­ дит при прочих равных условиях к более интенсивному затупле­ нию и осыпанию круга, шлифующего большую шейку.

Кроме того, при бесцентровом шлифовании ступенчатого ва­ ла с использованием двух ведущих кругов разного диаметра кру­ ги и вал образуют две различные фрикционные пары. Привод вала осуществляется только с помощью одной из фрикционных

передач, в то время как во второй происходит проскальзывание. Следовательно, при шлифовании ступенчатых валов с большим перепадом диаметров должна быть только одна ведущая шейка, а остальные должны проскальзывать относительно базирующих элементов. Поэтому принимают комбинированную схему базиро­ вания: ведущий круг ведет за большую шейку, а малая поддер­ живается жесткой опорой, укрепленной на ноже.

При шлифовании многоступенчатых валов обеспечивается точность диаметров шлифуемых деталей по 2-му классу, а чисто­ та поверхности после окончательного шлифования по 9-му.

На рис. 54, г показана схема шлифования торца и наружной поверхности вала на одном станке. Эта операция возможна бла­ годаря применению специального устройства для правки круга, расположенного под углом 6°. На рис. 54, д показана схема шли­ фования вала на станке, имеющем осевое перемещение шпинде­ ля шлифовального круга. На рис. 54, є приведена схема одновре­ менного шлифования нескольких наружных поверхностей и торцов многоступенчатого валика 2. Станок имеет две шлифо­ вальные бабки, несущие круги / специальной чашечной формы, работающие периферией, и одну ведущую бабку с кругом 3. Ис­ пользование таких кругов дает следующие преимущества: за­ кругление, образующееся на пересечении рабочих образующих шлифовального круга, может быть легко удалено при правке обычным устройством, в то время как на плоских кругах для снятия закругления требуется сложное устройство для правки; линейный контакт круга с заготовкой исключает прижоги при шлифовании.

На рис. 54, оіс приведена схема обработки длинного вала, на­ пример вагонной оси, врезанием с поочередным шлифованием шеек после поворота вала на 180°. Шлифуемый конец вала нахо­ дится в рабочей зоне между кругами 1 и 3 и базируется на но­ же, другой конец вала базируется на приводных роликах 6 и поджимается к торцовому упору 4 специальным поджимом.

На рис. 54, з показана схема шлифования деталей, имеющих эксцентричность. Для того чтобы уменьшить овальность, связан­ ную с биением торца, фирма Лидчепинг применила перемещаю­ щийся в осевом направлении шпиндель. В начале шлифования круг не соприкасается с торцовой поверхностью. В этот момент торец обрабатываемой детали прижимается к упору ведущим кругом, установленным под углом ]U°. Приблизительно после 3 с шлифования круг начинает смещаться по оси, сдвигая при этом деталь с упора. Спустя еще 4 или 5 с круг начинает обратное движение. Обрабатываемая деталь также движется назад и ста­ новится своим торцом на упор. Такая схема обработки обеспечи­ ла получение овальности 3 мкм, при отсутствии осевого переме­ щения шлифовального шпинделя овальность достигла 7,5 мкм.

Опыт применения станков в серийном производстве. Опыт пе­ редовых заводов серийного производства показывает, что .бес-

центровые станки целесообразно применять для выполнения ряда операций, обеспечивая повышение производительности и качества

продукции. Для обработки деталей c " ^ j " < - * создается «группо­ вая» заготовка на 3—5 деталей. Для этого на токарном станке изготовляют цельную заготовку на 3—5 деталей с учетом разрез­ ки, с окончательно обработанной внутренней поверхностью и припуском по наружному диаметру. Затем заготовка поступает настанок, где наружная поверхность шлифуется в окончатель­ ный размер. Потом групповую заготовку разрезают на отдельные детали (рис. 55, а). На рис. 55, б показана схема обработки груп­ пы деталей типа валов ^ З ч - 8 , имеющих при бесцентровом

шлифовании неустойчивое положение и требующих специального

вой заготовки позволяет шлифовать эти детали попарно на пря­ молинейном ноже, имеющемся на универсальном станке, а затем производить разрезку. На рис. 55, в показана групповая заготов­

работанной поверхности, связанные с вибрацией тонкостенных деталей. Для шлифования указанных деталей на нож устанавли­ вают винипластовую пластину длиной, равной длине верхней час­ ти стального ножа, и высотой 30—50 мм. При другом способе шлифования длинных труб трубу с одного торца заглушают ре­ зиновой монолитной пробкой, представляющей собой усеченный конус высотой 20—30 мм с углом при вершине 15—20°. С проти­ воположной стороны в трубу заливают эмульсию. Для удержи­ вания жидкости в трубе последнюю перед шлифованием наруж-

ного диаметра герметически закрывают с двух сторон при помо­ щи специального устройства.

Применяют и другой способ бесцентрового шлифования длин­ ных тонкостенных труб. Во внутреннюю полость трубы с зазором 0,05—0,1 мм вставляют толстостенный резиновый или брониро­ ванный шланг. Длина шланга должна на 10—15 мм превышать длину шлифуемой трубы. Шлифование происходит нормально, колебания гасятся.

2.2. НАЗНАЧЕНИЕ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ

Характеристики круга выбирают в каждом отдельном случае в зависимости от вида операции (предварительное, получистовое, чистовое, доводочное шлифование), от обрабатываемого мате­ риала (сталь, чугун, алюминий и т. д.), его твердости и режимов обработки. Правильный выбор характеристики шлифовального круга является важнейшим фактором обеспечения высокопроиз­ водительного шлифования.

Ниже приведены рекомендации по выбору абразивного мате­ риала. Заготовки из вязкого материала с большой прочностью и твердостью, например, углеродистая, легированные и инструмен­ тальные стали їв закаленном и незакаленном состоянии, а также безоловянистую бронзу шлифуют обычно кругами из окиси алюминия.

Заготовки из мягких, а также твердых и хрупких материалов, '(например, чугун, специальные сплавы, медь, латунь, алюминий, уголь и'металлокерамические твердые сплавы) шлифуются кру­ гами из карбида кремния. Кристаллы этого материала более хрупкие, чем окись алюминия, легче разрушаются и обеспечива­ ют хорошее резание и большой съем металла. Обычно применяют

использовать в какой-то степени более мягкий круг, чем слишком твердый. Мягкий круг в результате самозатачивания обеспечива­ ет лучшие условия резания и уменьшает опасность вибраций и порчи заготовок, он требует меньшее число правок и имеет во многих случаях большую стойкость, измеряемую числом обрабо­ танных деталей.

Следует помнить также, что круг как бы меняет свою твер­ дость в зависимости от скорости вращения: он нормально рабо­ тает на расчетной скорости и «твердеет» с увеличением ее. Это объясняется тем, что при повышении скорости вращения круга увеличивается число участвующих в работе зерен, а глубина ре­ зания зерном уменьшается и, следовательно, уменьшается и ко­ личество работы, производимое каждым зерном. При этом уси-

лие резания снизится и зерна будут удерживаться связкой до полного затупления.

Из этого следуют практические выводы о том, что при посто­ янном числе оборотов твердость нового круга отклоняется от нор­ мы в сторону ее увеличения, а уменьшение скорости круга в ре­ зультате его износа — в сторону ее снижения.

поверхность контакта с кругом и съем металла происходит быст­

каждой шейке.

При выборе твердости круга для шлифования на проход не­ обходимо учитывать размеры заготовки и режимы резания. Уве­ личение скорости осевой подачи заготовок и съема в целом тре­ бует применения более твердых кругов. Как правило, при про­ ходном шлифовании могут использоваться более мягкие круги, чем при врезном. Это объясняется тем, что в последнем случае круги изнашиваются неравномерно, что отрицательно сказывает­ ся на точности шлифования.

При обработке точных деталей с высокими требованиями к качеству поверхности используют, как правило, твердые мелко­ зернистые круги. При этом шлифование происходит с небольши­ ми съемами металла. Если станок снабжен механизмом осцилля­ ции, то при врезном шлифовании можно получить хорошее каче­ ство поверхности и сравнительно «грубыми» кругами.

На станках с широкими кругами для повышения производи­ тельности и качества обработки при шлифовании на проход при­ меняют наборы кругов разной характеристики. Так, для получе­ ния шероховатости 10-го класса чистоты набор кругов общей высотой 500 мм состоит из двух кругов высотой 350 мм с харак­ теристикой Э9А16СМ1К, а один круг высотой 150 мм с характе­ ристикой ГЕМ28МЗБ. За рубежом применяют цельные шлифо­ вальные и ведущие круги высотой до 500 мм, а фирма Цинцин­ нати демонстрировала на Международной станкостроительной выставке в Лондоне цельный шлифовальный круг с переменной характеристикой по высоте.

В нашей стране и за рубежом проведены опыты по использо­ ванию алмазных кругов. Фирма Диагрит Диамонд Туре (Анг­ лия) производит обработку алмазным кругом твердосплавных прутков диаметром 19 мм на станке № 0 "фирмы Викман-Скри- венер. Круг диаметром 305 мм и шириной 76,2 мм изготовлен из алмазной крошки зернистостью 150 на медной связке толщиной 3,2 мм, концентрация алмазных зерен —2,2 на 1 см3 . В качестве

смазывающе-охлаждающей жидкости при обработке использует­ ся водный раствор соли и буры. Обработка твердосплавных прутков производилась на станке 2DF фирмы Скривенер, осна­

было при черновых проходах снимать припуски порядка 0,13 мм, однако выдерживание жестких допусков могло быть обеспечено только благодаря многократным проходам чистового шлифова­ ния и выхаживания. При использовании алмазного круга боль­ шие припуски не снимают, но требуемые размерная точность и чистота обработки обеспечиваются за одни проход шлифования, что приводит к значительному сокращению общей продолжитель­ ности обработки. Кроме того, при использовании алмазных кру­ гов обработка может быть выполнена с более жесткими размер­ ными допусками;.шероховатость обработанных поверхностей не превышает 0,2—0,25 мкм, тогда как при карборундовых кругах она находилась в пределах 0,3—0,4 мкм; можно также обраба­ тывать заготовки большей длины из менее точных прутков, полу­ ченных методами порошковой металлургии. Наконец, ввиду зна­ чительно большей стойкости алмазных кругов простой станков из-за смены кругов резко снижается. В качестве ведущих исполь­ зуются абразивные круги из электрокорунда зернитостью 12— 16 на вулканитовой связке твердостью СТ—-Т.

Выбор режимов обработки. В общем случае режимы обработ­ ки при бесцентровом шлифовании выбирают по справочникам и специальной литературе. В табл. 5 даны общие рекомендации по выбору режимов резания для чернового шлифования углеродис­ той стали, когда обработка ведется с полным использованием ре­ жущих свойств круга. За основу взят съем металла 10 г/мин на 1 кВт затрачиваемой мощности.

По табл. 5 для каждого диаметра заготовки можно опреде­ лить припуск, снимаемый за один проход при определенной осе­ вой подаче от 1000 до 8000 мм, или наоборот, определить осевую подачу при заданном съеме за проход.

В табл. 6 и 7 указаны поправочные коэффициенты на режимы резания (продольная подача и съем) в зависимости от характе­ ристики абразивных кругов и обрабатываемого материала при применяемой на станке скорости резания 35 м/с. Например, из таблиц следует, что при обработке нержавеющих сталей различ­

Режимы обработки должны быть уменьшены и для получения деталей повышенной точности с повышенными требованиями к ка­

должны быть снижены в 2—2,5 раза. Режимы можно снизить или за счет уменьшения осевой подачи деталей или за счет увелнче-

(шероховатости и точности) необходимо снижать режимы резания . Например, дл я получе­

ния числа проходов при сниженной глубине шлифования. Следует отметить, что необходимая мощность резания в

каждом конкретном случае зависит от большого числа факто­ ров, которые не могут быть учтены в данных таблицах (охлаж­ дение, состояние станка и т. д.), и приведенные значения режи­ мов резания при отладке станков на обработку стали опреде­

Ниже приведены рекомендации по выбору режимов резания для конкретных случаев обработки, установленные на заводе «Станколиния».

При обработке на проход .на станках с широкими кругами деталей из стали применяют в основном шлифовальные круги из электрокорунда на керамической связке.

При обдирочном шлифовании прутков из незакаленной стали используют круги Э540С1К и удельные съемы металла достига­ ют 15 г/мин на 1 кВт эффективной мощности круга. Шерохова­ тость поверхности при этом V5—V6. При черновом шлифовании

4 т/мин на 1 кВт эффективной мощности. Дл я получения шеро­ ховатости обработанной поверхности V9 необходимо применять шлифовальные круги Э9А16СМ2К при удельных съемах порядка 2—3 г/мин на 1 кВт мощности.

Стабильное получение шероховатости обработанной поверх­ ности 10-го класса специальными мелкозернистыми кругами обеспечивается при съеме 0,8—1 г/мин на 1 кВт эффективной мощности при использовании кругов ГЭМ28МЗБ.

Осевые подачи и съемы назначают в зависимости от типа детали и требований, предъявляемых к качеству обработки. Де­ тали типа колец подшипников, имеющие небольшую высоту, шлифуют на станке с широкими кругами, как правило, с невы­ сокими осевыми подачами (от 0,25 до 1 м/мин в зависимости от диаметра изделия). Передовой отечественный и зарубежный опыт позволяет обеспечивать обработку таких деталей с осевой подачей до 2—4 м/мин.