Глава X Обработка заготовок

на шлифовальных станках

1. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА ШЛИФОВАНИЯ

Шлифованием называют процессы обработки заготовок резанием режущим инструментом, рабочая часть которого содержит частицы абразивного материала. Такой режущий инструмент называют абразивным. Измельченный абразивный материал (абразивные зерна), твердость которого превышает твердость обрабаты­ваемого материала и который способен в измельченном состоянии осуществлять обработку резанием, называют шлифо­вальным. В зависимости от вида исполь­зуемого шлифовального материала разли­чают алмазные, эльборовые, электроко­рундовые, карбидкремниевые и другие абразивные инструменты (шлифовальные круги). Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются свя­зующим материалом. При вращательном движении круга в зоне его контакта с за­готовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стру­жек (до 100 000 000 в минуту). Шлифо­вальные крути срезают стружки на очень больших скоростях - от 30 м/с и выше (порядка 125 м/с). Процесс резания каж­дым зерном осуществляется почти мгно­венно. Обработанная поверхность пред­ставляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шерохо­ватость. Часть зерен ориентирована так, что резать не может. Такие зерна произво­дят работу трения по поверхности резания.

Абразивные зерна могут также оказы­вать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг

одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического дефор­мирования материала обработанная по­верхность упрочняется. Но этот эффект оказывается менее ощутимым, чем при обработке металлическим инструментом.

Тепловое и силовое воздействия на об­работанную поверхность приводят к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств поверхно­стных слоев обрабатываемого материала. Так образуется дефектный поверхностный слой детали. Для уменьшения теплового воздействия процесс шлифования прово­дят при обильной подаче смазочно-охлаждающих жидкостей.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высо­кой точностью. Для заготовок из закален­ных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоот­ходной технологии доля обработки метал­лическим инструментом будет умень­шаться, а абразивным - увеличиваться.

Сведения о выпускаемых шлифоваль­ных материалах, связках и области их при­менения приведены в справочной ли­тературе.

2. РЕЖИМ РЕЗАНИЯ. СИЛЫ РЕЗАНИЯ

Для формообразования любой поверх­ности методом шлифования необходимы вращательное движение круга и относи­тельное перемещение по одной из коорди­натных осей (рис. 6.77). Перемещения вдоль осей могут быть заменены враща­тельным движением вокруг оси.

Основные элементы режима резания -скорость главного движения резания, по­дача и глубина резания. Для рационально­го ведения процесса шлифования необхо­димо выбирать их оптимальные значения.

410

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Рис. 6.77. Элементы резания при шлифовании

Скорость главного движения резания равна окружной скорости точки на пери­ферии шлифовального круга, м/с:

у_к=я/)_к/(1000-60),

где п_к - частота вращения круга, об/мин; D_K - наружный диаметр шлифовального круга, мм.

Движениями подач являются пере­мещения заготовки или инструмента вдоль или вокруг координатных осей. Вы­ражения и размерности подач определя­ются схемами шлифования. Глубина реза­ния (мм) определяется толщиной слоя ма­териала, срезаемого за один проход.

Рис. 6.78. Сила резания при шлифовании

Оптимальные режимы резания выби­рают по справочным данным.

Для расчета элементов шлифовальных станков, конструирования приспособле­ний для работы на них и оценки точности обработки необходимо знать силы реза­ния. Силу резания Р, возникшую при шлифовании в зоне контакта круга и заго­товки, для удобства расчетов разлагают по координатным осям на три составляющие (рис. 6.78): касательную Р₂, радиальную Р_у и осевую Р_х. Составляющую Р_у исполь­зуют в расчетах точности обработки, Р_г используют для определения мощности электродвигателя шлифовального круга, Р_х необходима для проектирования меха­низмов подач шлифовальных станков.

Силы находят по справочным данным в зависимости от конкретных условий шлифования или по эмпирическим фор­мулам:

Pz ^{= <}"P_Z ^v3ar ⁵пр ' >

где коэффициент С_Р и показатели степе­ни а, Ь, с обусловлены условиями шлифо­вания; v_3ar - линейная скорость на поверх­ности заготовки;

P_y=kP_z,

где к - коэффициент (к > 1).

Мощность электродвигателя, приво­дящего во вращение шлифовальный круг, кВт,

N_K=P_zvj(\Q\_x);

мощность электродвигателя, приводя­щего во вращение заготовку, кВт,

^а_г=^_заг/(бО-10³Л₂),

где г| 1 и г\₂ - соответственно КПД кинема­тических цепей передачи вращения кругу и заготовке.

Шлифование является наиболее рас­пространенным методом уменьшения ше­роховатости поверхностей. Качественные зависимости высотного параметра шеро­ховатости от режима резания (v, s, t) представлены на рис. 6.78 А.

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

411

V,S, t

Рис. 6.78 А. Качественная картина изменения шероховатости обработанных поверхностей при шлифовании

3. ОСНОВНЫЕ

СХЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ

Формы деталей современных машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых цилинд­рических и круговых конических поверх­ностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 6.79.

Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движе­нием резания v_K (м/с) является вращение круга. При плоском шлифовании возврат­но-поступательное перемещение заготов­ки необходимо для обеспечения продоль­ной подачи s„p (м/мин) (рис. 6.79, а). Для обработки поверхности на всю ширину Ъ

заготовка или круг должны иметь движе­ние поперечной подачи D_s . Это движе­ние происходит прерывисто (периодиче­ски) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически происходит и движение подачи D_s на

глубину резания. Это перемещение осу­ществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.

При круглом шпифовании (рис. 6.79, б) движение продольной подачи обеспечива­ется возвратно-поступательным переме­щением заготовки. Подача $щ, (мм/об. заг.) соответствует осевому перемещению за­готовки за один ее оборот. Вращение заго­товки является движением круговой подачи.

Подача j„ (мм/дв.ход или мм/ход) на глубину резания для приведенной схемы обработки происходит при крайних поло­жениях заготовки. Движения, осуществ­ляемые при внутреннем шлифовании, по­казаны на рис. 6.79, в.

В автоматизированных шлифовальных станках цикл работы станка включает пе­риодический вывод круга из зоны шлифо­вания, его автоматическую правку и пере­мещение круга к изделию на величину снятого при правке слоя абразива. Преду­сматривают также автоматическую уста­новку заготовок в зажимные устройства и удаление готовых деталей.

Рис. 6.79. Основные схемы шлифования

412

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

4. АБРАЗИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, ро­ду и сорту абразивного материала, зерни­стости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего вещества, твердости, структуре или строению круга.

Зерна абразивных инструментов пред­ставляют собой искусственные или при­родные минералы и кристаллы. Абразив­ные материалы отличаются высокой твер­достью, которая определяется по минера­логической шкале. Зерна абразивов разде­ляют по крупности на группы и номера. Основная характеристика номера зерни­стости - количество и крупность его ос­новной фракции. Вещество или совокуп­ность веществ, применяемых для закреп­ления зерен шлифовального материала и наполнителя в абразивном инструменте, называют связкой. Наполнитель в связке предназначен для придания инструменту необходимых физико-механических, тех­нологических и эксплуатационных свойств.

При изготовлении инструмента зерна скрепляют друг с другом с помощью це­ментирующего вещества - связки. Наибо­лее широко применяют инструменты, из­готовленные на керамической, бакелито­вой или вулканитовой связке.

Керамическую связку приготовляют из глины,' полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешения в определенных пропорциях. Бакелитовая связка состоит в основном из искусственной смолы - бакелита. Вулка-нитовая связка представляет собой искус­ственный каучук, подвергнутый вулкани­зации для превращения его в прочный, твердый эбонит. Под твердостью абразив­ного инструмента понимается способность связки сопротивляться вырыванию абра­зивных зерен с рабочей поверхности инст­румента под действием внешних сил.

Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов ус­пешно применяют алмазные круги. Ал-

мазный круг состоит из корпуса и алмазо­носного слоя. Корпус изготовляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5 ... 3 мм. Чаще всего для изготовления таких инструментов исполь­зуют синтетические алмазы. Удельный вес их применения превышает 80 %. Созданы новые материалы, которые практически не требуют правки и сохраняют свои свойст­ва при нагреве до 1200 °С.

На шлифовальные круги наносят обо­значения, называемые маркировкой. Мар­кировка необходима для правильного вы­бора инструмента при проведении кон­кретной работы. Условные обозначения располагают в определенной последова­тельности: абразивный материал и его марка, номер зернистости, степень твер­дости, номер структуры, вид связки.

Области применения связок абразив­ных инструментов, твердость абразивного инструмента, рекомендации по выбору номера структуры абразивного инструмен­та приведены в справочной литературе.

5. ИЗНОС И ПРАВКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

В процессе шлифования режущие свойства кругов изменяются: абразивные зерна изнашиваются, затупляются, час­тично раскалываются, поры между зерна­ми заполняются шлифовальными отхода­ми. Возрастает сила резания. Поверхность круга вследствие неравномерного износа теряет свою первоначальную форму, и точность обработки снижается.

Правильному выбору связки придается весьма большое значение. Если связка слабо удерживает зерна, то они будут уда­ляться с круга раньше, чем затупятся. Произойдет "осыпание" круга. При чрез­мерно прочном удержании зерна сильно затупляются, а на рабочей поверхности круга появляется характерный блеск. Произойдет "засаливание" круга. В том и другом случаях качество шлифуемой по­верхности снижается. В правильно вы-

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

413

бранном круге связка не удерживает зату­пившиеся абразивные зерна. Они удаля­ются силами трения, а на поверхности круга оказываются зерна с острыми ре­жущими кромками.

Для восстановления режущих свойств абразивные инструменты подвергают правке, чаще всего алмазом при обильном охлаждении. Алмаз, укрепленный в спе­циальной державке, перемещается вруч­ную или автоматически с движением по­дачи D_s относительно вращающегося

круга. Толщина удаляемого слоя шлифо­вального круга обычно не превышает 0,01 ... 0,03 мм. На некоторых станках круги правят вращающимися алмазными роликами. Время непрерывной работы инструмента между двумя правками ха­рактеризует период его стойкости. В зави­симости от требований к качеству обра­ботки и режимов резания стойкость инст­румента ориентировочно составляет 5 ... 40 мин.

6. ИСПЫТАНИЯ И БАЛАНСИРОВКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

Перед установкой на шпиндель станка круги подвергают контролю. На кругах диаметром более 150 мм должна быть обозначена максимально допустимая ок­ружная скорость. Каждый круг предвари­тельно испытывают на специальных стан­ках при вращении со скоростью, в 1,5 раза превышающей указанную в маркировке.

Если в процессе шлифования по ряду причин масса круга распределена нерав­номерно относительно оси вращения, воз­никает вибрация станка, на обработанной поверхности появляется характерная вол­нистость. Шлифование на станке стано­вится опасным, так как круг начинает ра­ботать с ударами и может разорваться.

Круги должны быть сбалансированы. Процесс балансировки предусматривает устранение неуравновешенности массы круга относительно оси шпинделя станка.

Круг вместе с закрепляющими его фланцами монтируют на балансировочной оправке и устанавливают на опорах так, чтобы он мог свободно поворачиваться относительно оси вращения. При статиче­ской неуравновешенности круг, поворачи­ваясь, устанавливается тяжелой частью вниз. В процессе балансировки неуравно­вешенность устраняется перемещением специальных грузиков, расположенных на фланцах либо в специальных устройствах.

Наилучшие результаты дает баланси­ровка в динамическом режиме при враще­нии шпинделя станка с установленным кругом, а также на специальных автомати­зированных установках.

7. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

Конструкция круглошлифовальных станков и их компоновка подчиняются основным схемам шлифования. Кругло-шлифовальный станок состоит из сле­дующих основных узлов (рис. 6.80): ста­нины У, стола 2, передней бабки 3 с ко­робкой скоростей, шлифовальной бабки 4, задней бабки 5, привода стола б. Эти стан­ки разделяют на простые, универсальные и врезные. На универсальных станках ка­ждую из бабок можно повернуть на опре­деленный угол вокруг вертикальной оси и закрепить для последующей работы. Про­стые станки снабжены неповоротными бабками. У врезных станков отсутствует продольное движение подачи стола, а процесс шлифования ведется по всей дли­не заготовки широким шлифовальным кругом с движением поперечной подачи.

Возвратно-поступательное перемеще­ние стола для движения продольной пода­чи производят с помощью гидроцилиндра и поршня. Движение круговой подачи ZX заготовки обеспечивает специаль-

ный электродвигатель. Шлифовальный круг вращается с помощью клиноремен-ной передачи. Когда круг износится и

414

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Г? / -—-*- ^г~—1

1 6

Рис. 6.80. Круглошлифовальный станок

диаметр его уменьшится, используют дру­гую пару шкивов, и скорость движения резания увеличится.

При шлифовании наружных цилинд­рических и конических поверхностей об­рабатываемая заготовка может быть уста­новлена в центрах станка, цанге, патроне или специальном приспособлении.

Скорость вращения заготовки при шлифовании в зависимости от ее диаметра назначается от 10 до 50 м/мин, скорость вращения шлифовального круга составля­ет у многих станков 30 м/с, а при исполь-

зовании более прочных кругов достигает 50 ... 60 м/с. Продольная, поперечная по­дачи, глубина резания устанавливаются в зависимости от способов шлифования.

Наибольшее распространение получи­ли методы шлифования на центрах. Для повышения точности обработки центры устанавливают неподвижно. Движение круговой подачи заготовки обеспечивает­ся за счет поводкового устройства. Воз­можно консольное закрепление заготовок в кулачковых патронах.

Круглое шлифование цилиндрических поверхностей может быть выполнено по одной из четырех схем (рис. 6.81).

При шлифовании с продольной подачей (рис. 6.81, а) заготовка вращается равно­мерно (D_s ) и совершает возвратно-поступательные движения (D_s ). В кон­це каждого хода заготовки шлифовальный круг автоматически перемещается на s_n, и при следующем ходе срезается новый слой металла определенной глубины, пока не будет достигнут необходимый размер детали.

Рис. 6.81. Схемы обработки на круглошлифовальных станках

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

415

Рис. 6.82. Схемы шлифования конических поверхностей

Производительный способ обработки -врезное шлифование (рис. 6.81, б) - при­меняют при обработке жестких заготовок в тех случаях, когда ширина шлифуемого участка может быть перекрыта шириной шлифовального круга. Круг перемещается с постоянной скоростью движения подачи (мм/об. заг.) до достижения необходимого размера детали. Этот же метод использу­ют при шлифовании фасонных поверхно­стей и кольцевых канавок. Шлифовальный круг заправляют в соответствии с формой поверхности или канавки.

Глубинным шлифованием (рис. 6.81, в) за один проход снимают слой материала на всю необходимую глубину. На шлифо­вальном круге формируют конический участок длиной 8 ... 12 мм. В ходе шли­фования конический участок удаляет ос­новную часть срезаемого слоя, а цилинд­рический участок зачищает обработанную поверхность. Движение поперечной пода­чи отсутствует.

Шлифование уступами (рис. 6.81, г) -это сочетание методов, представленных на рис. 6.81, а, б. Процесс шлифования со­стоит из двух этапов. На первом этапе шлифуют врезанием с движением подачи D_s , передвигая периодически стол на

0,8 ... 0,9 ширины круга (показано штри­ховой линией). На втором этапе делают несколько ходов с движением продольной подачи D_s для зачистки поверхности

при выключенном движении подачи D_s .

Во многих случаях на деталях необхо­димо обеспечить правильное взаимное расположение цилиндрических и плоских (торцовых) поверхностей. Для выполне­ния этого условия шлифовальный круг заправляют по схеме на рис. 6.81, д и по­ворачивают на определенный угол. Шли­фуют коническими участками круга. Ци­линдрическую поверхность шлифуют ана­логично схеме на рис. 6.81, а с периодиче­ским движением подачи на глубину реза­ния. Обработка торцовой поверхности детали заканчивается чаще всего с пода­чей вручную или при плавном подводе заготовки к кругу.

Наружные конические поверхности шлифуют по двум основным схемам. При обработке заготовок на центрах (рис. 6.82, а) верхнюю часть стола поворачивают вме­сте с центрами на угол а так, что положе­ние образующей конической поверхности совпадает с направлением движения про­дольной подачи. Далее шлифуют по ана­логии с обработкой цилиндрических по­верхностей.

При шлифовании с консольным закре­плением заготовок (рис. 6.82, б) на угол а (половина угла конуса) поворачивается передняя бабка.

При измерении размеров шлифуемых поверхностей приходится останавливать станок, что связано со значительной за­тратой времени. В современной практике широко используют контрольные устрой­ства, измеряющие размеры обрабатывае­мых поверхностей в процессе шлифования -активный контроль.

416

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

8. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ВНУТРИШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

Внутреннее шлифование применяют для получения высокой точности отвер­стий на заготовках, как правило, прошед­ших термическую обработку. Возможно шлифование сквозных, несквозных (глу­хих), конических и фасонных отверстий. Диаметр шлифовального круга составляет 0,7 ... 0,9 диаметра шлифуемого отвер­стия. Кругу сообщают высокую частоту вращения: она тем выше, чем меньше диаметр круга.

На рис. 6.83, а приведена схема шли­фования с закреплением заготовки в ку­лачковом патроне. На внутришпифо-вальных станках также обрабатывают и внутренние торцовые поверхности. Внут­ренние фасонные поверхности шлифуют специально заправленным кругом мето­дом врезания.

Внутренние конические поверхности шлифуют с поворотом передней бабки так, чтобы образующая конуса располо­жилась вдоль направления продольной подачи.

Заготовки больших размеров и массы шлифовать описанными выше методами нерационально. В этих случаях применяют планетарное шлифование (рис. 6.83, б). Заготовку закрепляют на столе станка не­подвижно. Шлифовальный круг вращается вокруг своей оси, а также вокруг оси отверстия, что аналогично движению кру­говой подачи (положение круга, совер­шившего в планетарном движении пол­оборота, показано штриховой линией). Планетарным шлифованием можно обра­батывать внутренние фасонные и торцо­вые поверхности, а также отверстия, по­ложения которых определенным образом связаны друг с другом (например, на дета­лях типа корпусов).

Рис. 6.83. Схемы обработки на внутришлифо-вальных станках

При внутреннем шлифовании поверх­ностей отверстий малых диаметров (в не­сколько миллиметров) станки снабжают специальными быстроходными шпинде­лями. Частота вращения круга доходит до 300 000 1/мин.

9. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК

НА БЕСЦЕНТРОВО-ШЛИФОВАЛЬНЫХ

СТАНКАХ

Процесс шлифования на этих станках характеризуется высокой производитель­ностью. Заготовки обрабатывают в неза­крепленном состоянии, и для них не тре­буется центровых отверстий.

На станине 1 бесцентрово-шлифоваль-ного станка (рис. 6.84) установлены два круга: шлифующий на бабке 2 и ведущий на бабке 4. Каждый из кругов подвергает­ся периодической правке с помощью ме­ханизмов 3 и 5. Заготовка вращается на ноже б и одновременно контактирует с обоими кругами. Чтобы заготовка пере-

Рис. 6.84. Бесцентрово-шлифовальный станок

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

417

1 1

а) б)

Рис. 6.85. Схемы обработки заготовок на бесцентрово-шлифовальных станках

мещалась по ножу с движением продоль­ной подачи, бабку ведущего круга повора­чивают на небольшой угол. Если шлифу­ют заготовки с уступами, то бабку веду­щего круга не поворачивают, а вся она перемещается по направляющим станины до определенного положения.

Заготовку 3 (рис. 6.85, а) устанавлива­ют на нож 2 между двумя кругами - шли­фующим / и ведущим 4. Эти круги вра­щаются в одном направлении, но с разны­ми скоростями. Трение между ведущим кругом и заготовкой больше, чем между ней и рабочим кругом. Вследствие этого заготовка увлекается во вращение со ско­ростью, близкой к окружной скорости ве­дущего круга.

Перед шлифованием ведущий круг уста­навливают наклонно под углом 0(1 ... 7°) к оси вращения заготовки. Вектор v_{B K} ско­рости этого круга разлагается на состав­ляющие, и возникает скорость движения подачи v_s . Поэтому заготовка переме­щается по ножу вдоль своей оси и может быть прошлифована на всю длину. Чем больше угол 0, тем больше подача. Такие станки легко автоматизировать, установив наклонный лоток, по которому заготовки будут сползать на нож, проходить процесс шлифования и падать в тару.

Заготовки ступенчатой формы или с фасонными поверхностями шлифуют ме­тодом врезания (рис. 6.85, б). Перед шли-

фованием ведущий круг отводят в сторо­ну, заготовку устанавливают на нож и поджимают ведущим кругом. Обрабаты­вают с движением поперечной подачи до получения необходимого размера детали. После шлифования обработанная деталь удаляется из зоны резания выталкивателем.

Для шлифования поверхностей мето­дом врезания шлифовальный инструмент заправляют в соответствии с профилем детали.

10. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ПЛОСКОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

Плоскошлифовальный станок с прямо­угольным столом (рис. 6.86) состоит из станины 4, стола 3, стойки 2, шлифоваль­ной бабки / и привода стола 5.

5 4 Рис. 6.86. Плоскошлифовальный станок

14-9503

418

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Движения подачи осуществляют вруч­ную или автоматическим приводом стан­ка. Продольное перемещение стола D_s

обеспечивается чаще всего с помощью гидравлического устройства - поршня, цилиндров и органов управления.

У другого типа станков вместо воз­вратно-поступательного стол совершает вращательное движение. В этом случае его выполняют круглым с вертикальной осью вращения. Компоновка такого станка предусматривает также вертикальное рас­положение оси шлифовального круга. Плоскости обрабатывают его торцовой поверхностью.

На практике наиболее распространены четыре схемы плоского шлифования (рис. 6.87). Шлифуют периферией и тор­цовой поверхностью круга. Заготовки 2 закрепляют на прямоугольных или круг­лых столах 1 с помощью магнитных плит, а также в зажимных приспособлениях. Возможно закрепление одной или одно­временно многих заготовок. Заготовки размещают на столах, затем включают ток, и они притягиваются к магнитной плите.

Прямоугольные столы совершают воз­вратно-поступательное движение, обеспе­чивая продольную подачу. Движение по-

дачи на глубину резания дается в крайних положениях столов. Движение попереч­ной подачи необходимо в тех случаях, когда ширина круга меньше ширины заго­товки (рис. 6.87, а).

Круглые столы (рис. 6.87, в) соверша­ют вращательное движение, обеспечивая круговую подачу. Остальные движения совершаются по аналогии с движениями при шлифовании на прямоугольных столах.

Более производительно шлифование торцом круга, так как одновременно в ра­боте участвует большое число абразивных зерен (рис. 6.87, б, г). Но шлифование пе­риферией круга с использованием прямо­угольных столов позволяет выполнить большее число разнообразных видов ра­бот. Способом шлифования периферией круга обрабатывают, например, дно паза, производят профильное шлифование, предварительно заправив по соответству­ющей форме шлифовальный круг, и вы­полняют другие виды работы. Специаль­ные плоскошлифовальные станки снабже­ны двумя горизонтальными соосно распо­ложенными шпинделями со шлифоваль­ными кругами. Перемещение заготовок между торцами кругов с заданной подачей позволяет одновременно обрабатывать две их параллельные плоские поверхности.

А.

i" I/ a, „ I

Д- 2

Рис. 6.87. Схемы обработки на плоскошлифовальных станках

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

419

С целью предупреждения травмирова­ния рабочих обязательным и необходи­мым является ограждение шлифовальных кругов.

11. АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ШЛИФОВАНИЕМ

Широкие возможности для автоматиза­ции шлифовальных работ открывает приме­нение систем программного управления технологическими системами. Все основные и вспомогательные движения производятся в автоматическом режиме. Создают целые шлифовальные комплексы, которые позво­ляют в одном станке осуществлять круглое, внутреннее, фасонное и плоское шлифова­ние на одной заготовке. Переналаживают такие комплексы за минимальное время, что увеличивает гибкость производства. На круглошли-фовальных станках с программ­ным управлением (рис. 6.88) системы ЧПУ обеспечивают автоматическое перемещение круга по координате х, измерительной ско­бы 1 - по координате у, алмаза с державкой 2 для правки круга по координатам и и w, заготовки по координате z. Система управ­ления изменяет частоту вращения заготовки, компенсирует износ шлифовального круга, переключает скорость подхода круга на ра­бочую подачу в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности, управляет циклом с помощью датчика 3.

Загрузка заготовок и съем готовых дета­лей могут производиться из специального накопителя или с помощью многозвенных отдельно стоящих роботов, управляемых единой системой ЧПУ. Появились целые

Рис. 6.88. Схема работы круглошлифоваль-ного станка с программным управлением

14*

Рис. 6.89. Схема совмещенного шлифования

шлифовальные системы, снабженные спе­циальными магазинами для размещения сменных шлифовальных кругов. Поэтому становится возможным на одной заготовке производить, например, круглое и фасонное шлифование различными кругами, про­филь которых выполнен предварительно.

Для увеличения гибкости при обработ­ке заготовок наряду с системами ЧПУ на станках устанавливают измерительные устройства для прямого измерения поло­жения узлов станка при выполнении работ с ручным управлением.

Чтобы не передавать заготовки для шлифования со станка на станок, исполь­зуют совмещенную обработку (рис. 6.89). В этом случае станок имеет два шпинделя и работает одновременно как круглошли-фовальный и как внутришлифовальный. Производительность обработки сущест­венно повышается. Для повышения произ­водительности некоторые плоскошлифо­вальные станки имеют двух- и трехпози-ционные поворотные столы. В то время как заготовка по определенной программе обрабатывается на одной позиции, на дру­гой устанавливается новая заготовка и последующим поворотом стола перено­сится в рабочее положение.

Современные системы ЧПУ позволяют получить на плоскошлифовальных стан­ках фасонный профиль деталей как узким шлифовальным кругом, так и имеющим полный профиль детали.

420

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Для изготовления деталей с фасонным профилем используют также проекцион­ные шлифовальные станки. Профиль де­тали в увеличенном виде изображают на экране станка. Если заставить специаль­ный указатель огибать профиль на экране, то суппорт станка со шлифовальным кру­гом будет воспроизводить в натуральную величину этот профиль непосредственно на детали.

На автоматизированных резьбошли-фовальных станках шлифовальный круг заправляют по форме одной или несколь­ких впадин резьбы. Заготовка, установ­ленная в центрах резьбошлифовального станка, за один свой оборот перемещается в осевом направлении на шаг резьбы. Прошлифованная резьба получает высо­кую точность и малую шероховатость по­верхности.

Профиль некоторых деталей, напри­мер турбинных лопаток, оказывается весьма сложным. Их шлифуют на лен-тошлифовальных станках инструментом в виде бесконечной абразивной ленты, ко­торая огибает сложную форму обрабаты­ваемой поверхности. Абразивный слой наносят на бумажную или тканевую осно­ву ленты.

Широко используют заточные станки для обработки разнообразного режущего инструмента. Для заточки некоторых ви­дов инструментов применяют специали­зированные заточные станки. На таких станках можно, например, выполнять за­точку зубьев плоских, круглых и шлице-вых протяжек в автоматическом режиме.

12. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ

Для шлифования ступенчатых валов (рис. 6.90, а) предусматривают центровые отверстия У, а для шлифования пустоте­лых валов - установочные фаски б. Между шейками вала и торцами из-за непрерыв­ного осыпания зерен круга получается переходная поверхность 5. В тех случаях,

8 в)

Рис. 6.90. Рациональные формы деталей, обрабатываемых на станках шлифовальной группы

когда этого нельзя допустить по условиям работы детали, предусматривают техноло­гические канавки 2 для выхода шлифо­вального круга. Если необходимо оставить переходную поверхность, то на чертеже детали указывают ее максимально воз­можный радиус. Следует избегать конст­руирования валов с большой разностью диаметров отдельных участков. Точно обработанные, например, цилиндрические поверхности 3 необходимо разделять вве­дением проточек 4, поверхности которых не требуется шлифовать.

На деталях, обрабатываемых в патроне (рис. 6.90, б), следует предусматривать такие поверхности 7, которые обеспечи­вают правильную установку и надежное закрепление при обработке. Наиболее на­дежно закрепление по поверхностям в виде круговых цилиндров. Поверхности точно обрабатываемых отверстий также следует разделять введением выточек. Предпочтительнее жесткие детали. Закре­пление в патронах тонкостенных (нежест­ких) деталей может вызвать большие де­формации и снизить точность. Шлифова­ние отверстий малых диаметров связано с трудностями и должно назначаться в ис­ключительных случаях.

Плоские поверхности деталей должны быть расположены перпендикулярно или

МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

421

параллельно (рис. 6.90, в, поверхность 9) основанию 8, на котором закрепляют за­готовку. Шлифуемые поверхности жела­тельно располагать в одной плоскости.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Какие принципиальные отличия метода шлифования от метода обработки лезвийным инструментом?

2. Как вы представляете себе схемы шли­фовальных станков, у которых движения пода­чи осуществляются поворотами (вращением) заготовок или инструмента вокруг координат­ных осей?

3. Почему повышается точность обра­ботки на круглошлифовальных станках, если заготовки вращаются на неподвижных цен­трах?

4. Какой должна быть частота вращения шлифовального круга, если обрабатывается отверстие диаметром 5 мм со скоростью дви­жения резания 50 м/с?

5. Как вы предлагаете получить шлифова­нием внутреннюю торовую поверхность на деталях типа колец?

6. Что заставляет заготовку перемещаться вдоль ножа при бесцентровом шлифовании?

7. Как вы представляете себе цикл рабо­ты автоматического роботизированного круг-лошлифовального станка, имеющего систе­му ЧПУ?