Технологическое оборудование машиностроительных производств (Схиртладзе, 2002)

Рис. 168. Схема обработки на круглошлифовальном станке с ЧПУ

ния качества поверхности. После обработки плоской поверхности круг подается вниз на заготовку для обеспечения съема металла при после­ дующих рабочих ходах. При глубинном шлифовании (рис. 167, д) припуск снимают за один рабочий ход при малых с1соростях движения заготовки относительно круга. Обработку криволинейных поверхно­ стей выполняют движением шлифовальной бабки с кругом одновре­ менно по двум координатам (рис. 167, д), либо как и в обьиных станках

— применением координатной правки круга (рис. 167, ё). Правку осуществляют по УП алмазным карандашом, установленным в меха­ низм, управляемый УЧПУ (рис. 167, ж). Требуемый профиль получа­ ется при одновременном перемещении круга (ось 2) и алмазного карандаша (ось X). По УП можно задавать не только траекторию правящего инструмента, но и технологию процесса правки с учетом компенсации износа круга. В большинстве случаев правку выполняют периодически (рис. 167, з). При глубинном и профильном шлифова­ нии, когда круг изнашивается, особенно интенсивно используют не­ прерывную правку с компенсационным смещением круга.

Круглошлифовальные станки с ЧПУ имеют две основные программоуправляемые оси перемещения (см. рис. 166, б) Z— поперечной подачи шлифовального круга, X— продольной подачи заготовки. Это позволяет профаммировать обработку шеек ступенчатых валов мето­ дом врезного (рис. 168, а) и проходного шлифования по любому рабочему циклу; задавать выхаживающую осцилляцию вдоль оси X после врезного шлифования (рис. 168, в), программировать обработку торцов (рис. 168, г), а при одновременро управляемых осях X и Z шлифовать на проход конические и более сложные поверхности вра-

270

Рис. 169. Схема обработки на торцекруглошлифовальном станке с ЧПУ

щения (рис. 168, д). В станках может быть предусмотрено и большее количество координатных осей.

Торцекруглошлифовальные станки с ЧПУ могут иметь до десяти управляемых координат (см. рис. 166, в) — три основных (Д, Z, Q и шести вспомогательных установочных координат позиционирования: В — поворота стола для обработки конуса. У— оси прибора активного контроля, Z— перемещение прибора осевой ориентации круга отно­ сительно заготовки при обработке ступенчатьгх валов, IV— смещение задней бабки при корректировании обрабатываемой заготовки. Правка кругов выполняется также по УП, что обеспечивает поддержание любого заданного профиля.

На станках программируют обработку галтелей с различными ра­ диусами (рис. 169, а), шлифование торцов (рис. 169, б), одновременную обработку цилиндрических торцевых поверхностей (рис. 169, в, г), врезное шлифование фасонных поверхностей (рис. 169, д) и другие операции. Наличие на универсальном станке с ЧПУ внутришлифовальной головки управляемой от УП позволяет одновременно шлифо­ вать наружные и внутренние поверхности.

Внутришлифовальные станки с ЧПУ (см. рис. 166, г) могут иметь одну, две и более управляемых координат. Основными является Z— поперечная подача, Х-— продольная подача. Часто для удобства разра­ ботки УП вводится координата Х\ совпадающая по направлению с X, по которой задается продольное перемещение шлифовального круга. Наличие этих осей позволяет программировать все основные схемы шлифования, выполняемые на станке: сквозного и глухого цилиндри­ ческих отверстий (рис. 170, а, б), внутренней торцовой поверхности (рис. 170, (?), фаски (рис. 170, г), конического отверстия (рис. 170, д),

271

X'

а)

Z+X'

ш

Рис. 170. Схема обработки на внугришлифовальном станке с ЧПУ

наружной торцовой поверхности (рис. 170, ё) и др. На станках также предусмотрена правка круга по УП.

Круглошлифовальный полуавтомат ЗМ151Ф2 с ЧПУ. Станок слу­ жит для шлифования гладких и прерывистых поверхностей ступенча­ тых валов. Применяются в условиях мелко и среднесерийного производства. Станок обеспечивает выполнение в автоматическом режиме продольного, врезного и строчного шлифования с последую­ щей зачисткой продольным шлифованием, а также шлифование бур­ тиков. В процессе обработки осуществляется активный контроль диаметральных размеров валов. Класс точности станка П, он обеспе­ чивает точность диаметральных размеров по 6-му квалитету. Станок можно встраивать в автоматизированные участки, управляемые от ЭВМ.

Техническая характеристика станка. Наибольшие размеры устанав­ ливаемой заготовки: диаметр 200 мм, длина 700 мм, диаметр заготовки, обрабатываемой с активным контролем, 0—85 мм, частоты вращения заготовки 50—500 мин'^ (регулируется бесступенчато), скорость шли­ фовального круга не более 50 м/с, рабочие подачи шлифовальной бабки для предварительной обработки 0,2—0,12 мм/мин, окончательной 0,1— 0,6 мм/мин, доводочные 0,02—0,12 мм/мин, скорость быстрого подвода шлифовальной бабки 1700—930 мм/мин, скорость перемещения стола 0,05—5 м/мин (число ступеней 10), габаритные размеры станка 4950 х х2400х2170мм.

УЧПУ — специализированное для шлифовальных станков. Ввод УП — посредством декадных переключателей. Размеры в УП задаются в абсолютных значениях. По УП можно шлифовать восемь ступеней заготовки. Число программируемых координат — 2. Работа выполня-

272

ется последовательно по каждой координате. Станок оснащен двумя измерительными устройствами и соответствующими им корректирую­ щими системами: для определения отклонения размеров заготовки и круга. Контроль диаметрального износа круга (координата X) выпол­ няется и корректируется косвенным путем при измерении заготовки в процессе обработки прибором активного контроля. Контроль базового торца заготовки (координата Z) осуществляется прибором осевой ориентации. Этот контроль нужен для привязки заготовки к коорди­ натной системе станка (например, в случае измерения глубины торце­ вых отверстий). Прибор имеет щуп, в момент касания которого заготовки производится коррекция «нуля» датчика положения стола станка. Дискретность перемещения по координатам: X — 0,001 мм, У — 0,01 мм. УЧПУ имеет цифровую индикацию.

Основные механизмы и движения в станке. Жесткая станина А станка (рис. 171, а) имеет направляющие, по которым совершает возвратно-поступательные перемещения стол Ж, несущий верхний поворотный стол, который можно поворачивать на угол. Заготовку устанавливают в центрах передней Б и задней Е бабок. Она получает движение круговой подачи. По поперечным направляющим станины перемещается шлифовальная бабка В, на корпусе которой смонтирован механизм поперечных подач Д. Шлифовальный шпиндель кроме вра­ щательного движения имеет осевое перемещение в автоматическом режиме. Вспомогательные движения: ввод и вывод в зону обработки измерительных приборов, ручные перемещения стола и шлифовальной бабки, подвод-отвод пиноли задней бабки, перемещение следящего упора, продольное перемещение и подача на круг алмазного инстру­ мента при правке, которая выполняется прибором В. Станок оснащен устройством для балансировки круга.

Кинематика станка. Главное движение шпиндель F///шлифоваль­ ного круга получает от асинхронного электродвигателя Ml через клиноременную передачу. Шпиндель смонтирован на гидростатиче­ ских подшипниках.

Осевое перемещение шпинделя осуществляется гидравлически. Масло поступает в цилиндр Ц5и перемещает поршень-рейку, которая поворачивает реечное колесо Z= 17, вал XIV и кулачок 4. Последний через плунжер 5 и систему рычагов б перемещает шпиндель VIII, После контакта круга с торцем заготовки форсированная подача прекраща­ ется и происходит шлифование торца. Шпиндель возвращается в исходное положение пружиной.

Перемещение стола выполняет гидроцилиндр Ц1 или механизм ручного перемещения от маховичка 9 через передачи Z= 14/62, Z= = 12/48 и реечную передачу. При перемещении стола от гидропривода механизм ручного перемещения автоматически выключается. Гидро­ цилиндр Z/i выводит из зацепления вал-колесо Z= 14.

Вращение заготовки осуществляет от электродвигателя постоянно-

273

6, 7

Р=2мм

Л/«0,175 кВт

ХУ_^0 П'20*'4000 Ш1Н'^

N=0.8 кВт п=2й0^2200 мин-^

Р=1,5мм

-V

Рис. 171. Круглошлифовальный станок ЗМ151Ф2 с ЧПУ:

а — кинематическая схема, б — механизм ввода измерительной скобы и прибора осевой ориентации

го тока М2 через две клиноременные передачи. Шпиндель / / непод­ вижен, вращение заготовки передается поводком планшайбы.

Механизм поперечных подач обеспечивает ускоренную подачу, которая снижается в ходе цикла в 2 раза, рабочую подачу и установочное ручное перемещение шлифовальной бабки. Установочный подвод осуществляется маховичком 8 через конические колеса Z = 39/39, червячную пару Z= 2/20 и пару винт-гайка качения Z (/? = 10 мм). Ускоренное перемещение шлифовальной бабки выполняется от двухскоростного асинхронного двигателя М4 через червячную передачу Z= 2/30 и пару винт-гайка качения X.

Автоматическая рабочая подача шлифовальной бабки происходит от регулируемого электродвигателя постоянного тока М?(типа СЛ-569) через червячные пары Z= 2/30 и Z = 2/40 при включенной электро­ магнитной муфте М\ и затем через передачи Z = 39—39, Z = 2—40. Частота вращения вала электродвигателя МЗ контролируется тахогенератором 7Т(типа СЛ161, 7V= 0,009 кВт, п = 20...4000 мин"').

При врезном шлифовании замедление подачи от форсированной до доводочной осуществляется за счет изменения частоты вращения электродвигателя, которая регулируется управляющими сигналами из­ мерительных устройств. Величина рабочей поперечной подачи ^п == =п (2/30) X (2/40) X (39/39) х (2/40) х 10. Периодическая поперечная подача возможна при периодическом включении муфты Мх.

Задняя бабка. Осевой отвод пиноли задней бабки осуществляется гидравлически при перемещении поршня рейки {т-2 мм) и вручную поворотом вала колеса Z = 24. Заготовка зажимается в центрах пружи­ ной. Бабка оснащена механизмом вывода конусообразности на обра­ батываемой заготовке. Конусное отверстие под центр расточено эксцентрично относительно наружного диаметра пиноли (см. разрез 3 — 3). Поэтому при включении электродвигателя Л/5возможна подача заготовки поворотом пиноли. Центр задней бабки при этом может перемещаться на 0,05 мм. Шлифование шейки заготовки у передней бабки происходит после предварительной установки оси центров. Когда размер этой шейки получен, шлифуют шейку, расположенную у задней бабки. Диаметральный размер шейки контролируется датчи­ ком положении шлифовальной бабки. Последняя в определенный момент останавливается и начинается подача от механизма вывода конусообразности.

Правка шлифовального круга. Алмазный инструмент, установлен­ ный в пиноли механизма правки, подается на шлифовальный круг автоматически гидросистемой или вручную вращением маховичка 2, расположенного на валу F, через зубчатые пары Z = 2/72, Z = 27/7 и ходовой винт ///. При автоматической правке плунжер (на рис. 171 не показан) посредством собачки поворачивает храповое колесо Z = 200, установленное на винте ///. Угол поворота регулируется упором. Продольное перемещение устройства правки происходит от гидроци-

275

линдра ЦЗ. На каретке под углом 45'' перемещается от гидроциливдра Ц4 корпус, опирающийся щупом на прямолинейный копир 3. Копир обеспечивает правку за один или два рабочих хода. Тонкую регулировку положения выполняют винтом (/; = 1,5 мм).

Механизмы вода измерительной скобы и прибора осевой ориента­ ции (рис. 171, б). В колонне 1 шарнирно смонтирован циливдр 2 (на рис. 171, 5 не показан). На штоке 70 установлена измерительная скоба 17. Шток перемещается вдоль оси круга и имеет два крайних положе­ ния. Вывод скобы из зоны обработки осуществляется подачей масла в нижнюю полость циливдра 2. Шток J, действуя на шайбу 7, через рычаг ^поворачивает корпус 5скобы на оси 8. Таким образом скоба выведена из зоны измерения. При дальнейшем перемещении штока J скоба и установленный на кронштейне 9 механизм ввода прибора осевой ориентации поворачиваются вокруг оси 5 и движутся вверх. Ввод измерительной скобы осуществляется при перемещении поршня вниз.

Прибор осевой ориентации 16 закреплен клеммным зажимом на кронштейне 75, который может совершать качательное движение на валу 14 от поршня 12 гидроцилиндра 77. При вводе прибора масло поступает в бесштоковую полость цилиндра 77, при выводе — в штоковую. При отсутствии давления в штоковой полости срабатывает пружина 13. Конечные положения поршня фиксируются микроперек­ лючателями.

11дкл работы станка. 1. Включают электродвигатели гидравличе­ ской системы, насосов смазывания и машинного оператора, а затем привода шлифовального круга. 2. Поднимается измерительная скоба, подводится пиноль задней бабки, заготовка зажимается в центрах. 3. На панели пульта программного управления нажимают кнопку «Авто­ мат», при этом: а) шлифовальная бабка перемещается в крайнее заднее положение, контролируемое конечным выключателем; б) стол зани­ мает положение, соответствующее координате торца первой шлифуе­ мой ступени без учета коррекции на зацентровку; в) подводится измерительная скоба и устройство осевой ориентации, щуп последнего упирается в заготовку, включается движение стола вправо до касания с базовым торцом заготовки щупа; г) производится совмещение начала отсчета системы по установленной заготовке; д) убирается щуп прибора осевой фиксации. 4. Шлифовальная бабка начинает перемещаться вперед на ускоренной подаче (1700 мм/мин) до тех пор, пока датчик положения шлифовальной бабки не войдет в зацепление со следящим упором и вьщаст комавду на замедление в два раза скорости переме­ щения. Включается вращение заготовки и подача СОЖ. 5. При даль­ нейшем перемещении шлифовальной бабки за 2—3 мм до заданного размера скорость перемещения замедляется до величины форсирован­ ной подачи (6 мм/мин). 6. Скорость перемещения шлифовальной бабки переключается с форсированной на предварительную по команде реле касания круга с заготовкой, либо по команде от датчика положения

276

шлифовальной бабки, если припуск на обработку меньше 0,2 мм. 7. Скорость перемеш;ения шлифовальной бабки переключается с предва­ рительной на окончательную по команде датчика положения шлифо­ вальной бабки. При переключении на окончательную скорость губки измерительной скобы смыкаются на заготовке и последующие команды переход на доводочную скорость и окончание работы дает скоба. Применять последнюю при обработке прерывистых поверхностей нельзя. Поэтому окончательная обработка выполняется по команде датчика положения шлифовальной бабки. 8. После шлифования пер­ вой ступени стол перемещается для установки следующей запрограм­ мированной ступени напротив круга, шлифуется очередная ступень заготовки. После окончания обработки последней ступени заготовки шлифовальная бабка перемещается в заднее крайнее положение и отводится измерительный прибор.

Автоматическая правка круга включается при шлифовании ступе­ ней заготовки, где предусмотрена компенсация износа круга (радиаль­ ная коррекция). Коррекция осуществляется в момент обработки ступени, контроль диаметра которой выполняется измерительной ско­ бой. Поэтому первой необходимо шлифовать ту ступень заготовки, контроль которой может осуществляться скобой.

Гидросистема станка осуществляет: продольное реверсивное пере­ мещение стола с девятью фиксированньп^и скоростями, продольное перемещение измерительной скобы, развод ее губок, подвод и отвод щупа механизма осевой ориентации, ввод и вывод измерительных приборов, отвод пиноли задней бабки, управление прибором правки шлифовального круга, перемещение шпинделя шлифовальной бабки, отключение механизма ручного перемещения стола, смазывание под­ шипников шпинделя шлифовальной бабки и направляющих.

Плоскошлифовальный станок ЗЕ711ВФЗ-1 с ЧПУ профилирования круга. Станок служит для шлифования заготовок различных профилей методом врезания, а также плоских поверхностей периферией или торцом шлифовального круга. Применяется в условиях единичного и мелкосерийного производства. Правка шлифовального круга автома­ тическая от УЧПУ. Переход с предварительного на чистовое шлифо­ вание автоматический, обеспечивается датчиками. Класс точности станка В. Достигаемая точность обработанной поверхности: отклоне­ ние от плоскости 4 мкм, параллельности 2 мкм, шероховатость Ra = =0,16 мкм.

Техническая характеристика станка. Размеры рабочей поверхности стола 400x200 мм, наибольшая скорость резания 35 м/с, скорость продольного перемещения стола 2—35 м/мин, скорость вертикального перемещения шлифовальной головки (бесступенчатое регулирование) 0,015—1,5 м/мин, автоматическая вертикальная подача 0,002—0,01 мм; ступенчатая в диапазоне 0—0,01 мм через 0,002 мм; в диапазоне 0—0,1 мм через 0,02 мм; автоматическая поперечная подача (бесступенчатое

277

дач перемещения по координа­ там Хъ продольном и Ув поперечном направлениях. Резец может также поворачиваться вокруг оси У(координата В) в пределах 30°. УЧПУ типа НЗЗ-1М. Число управляемых координат (из них управляемых одновре­ менно) — 3/3, программоноситель — восьмидорожечная перфолента.

Механизм правки обеспечивает скорость рабочей подачи по коор­ динатам Xvi Z0,24—300 мм/мин, скорость установочного перемещения по этим координатам 2—600 мм/мин, скорость рабочей подачи по координате В 12000 град/мин, дискретность перемещений по X и Z 0,000125 мм/мин, по 5 0,025 град/мин.

/'тах^ЛсГц

z=3

z=50

и

• 7 ^

1

Рис. 173. Кинематическая схема станка ЗЕ711ВФЗ—1

278

Ориентировочные режимы при предварительной правке: глубина / = 0,02 мм, контурная скорость К= 60 мм/мин, при окончательной / = 0,005 мм, V- 40 мм/мин. Станок оснащен устройством для ориен­ тировочного контроля правки. Для этого в механизм вместо резца устанавливают графитовый карандаш, который описывает заданный УП профиль на бумаге.

Привод (рис. 173) осуществляется от шаговых двигателей М2и МЗ (типа ШД-5Д1М) через червячные редукторы и пары винт-гайки качения УШ и II (типар- 5 мм). Поворот вокруг вертикальной оси осуществляется от шагового двигателя Ml (типа ШД-5Д1М) через червячный редуктор Z= 1/60. Подвижные продольные и поперечные 2 винты, установленные на шлифовальной головке J, смонтированы на роликовых направляющих с предварительным натягом. Все узлы смонтированы на станине 7.

3.12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ

Зубообрабатывающие станки предназначены для нарезания и от­ делки зубьев колес различных передач. По виду обработки и инстру­ мента различают следующие зубообрабатывающие станки: зубофрезерные, зубострогальные, зубопротяжные, зубошлифовальные и др. По назначению станки бывают: для обработки цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями, червячных колес, шевронных колес, зубчатых реек, конических прямозубых колес, с криволинейными зубьями. По степени шероховатости обработанной поверхности вьщеляют станки: для предварительного нарезания зубьев, для чистовой обработки, для отделочной обработки поверхности зубьев.

Существуют два метода нарезания зубчатых колес, метод обката и метод следа (копирования). При методе копирования используется инструмент, режущая кромка которого совпадает по форме с профилем впадины зубчатого венца. Модульная фреза 1 (дисковая см. рис. 174, а или пальцевая на рис. 174, б) перемещается вдоль впадины цилиндри­ ческого колеса 2, в каждый момент времени оставляя отпечаток своей формы. После обработки одной впадины заготовку поворачивают на окружной шаг (движение деления) и обрабатывают следующую впади­ ну.

Данный метод имеет свои недостатки: профиль зуба зависит от модуля и числа зубьев колеса. Для точной обработки каждого колеса нужна своя фреза. Поэтому необходим большой набор сложных фрез. Практически ограничиваются набором из 8 или 15 фрез для каждого модуля. При этом одной фрезой нарезают колеса с различным числом зубьев (в некотором интервале). Наименьшее из колес интервала получается с правильным профилем, другие — не точно. Достоинство метода копирования — простота оборудования. Обработку можно ве-

279