Бесцентровошлифовальные станки

Конструкции бесцентровошлифовальных станков исключают влияние погрешностей привода изделия на точность обработки. Выпускаются бесцентровые станки для обработки наружных тел вращения (круглошлифовальные) и отверстий (внутришлифовальные).

На универсальных бесцентровошлифовальныхстанках реализуются классические (рис. 9.3,а,б,в) схемы обработки, в соответствии с которыми станки имеют два абразивных круга – шлифующий и ведущий. С помощью последнего деталь приводится во вращение. Станки выпускаются в виде автоматов и полуавтоматов для сквозного шлифования ("напроход") и шлифования врезанием. Подвижными делаются либо бабки обоих, либо бабка ведущего круга.

Особую группу составляют станки с широкими кругами (до 800 мм), обеспечивающие высокую производительность.

На схеме сквозного круглого шлифования (см. рис. 9.3,а) показаны: 1 – шлифующий (шлифовальный) круг, 2 – деталь, 3 – ведущий круг (заправляется по форме однополостного гиперболоида вращения), 4 – опорный нож.

Окружные скорости: шлифующего круга 30-40 м/с, ведущего 10-50 м/мин. Ведущий круг сообщает детали вращение и осевое перемещение, последнее – за счёт того, что его ось повернута на угол a. Принимают: для черновой обработки a = 1,5°-6°, для чистовой – a = 0,5°-1,5°,

Для обеспечения цилиндричности шлифуемой детали её ось должна находиться выше осей кругов на 0,15-0,25 диаметра детали, но, во избежание возникновения вибраций, не более, чем на 10-12 мм. Для снятия требуемого припуска с заготовки обычно используется несколько станков, объединяемых в автоматическую линию. Станки, работающие по такой схеме, имеют следующие основные узлы (рис. 9.4): А – станина; Б – бабка шлифовальная; В – шлифующий круг; Г – ведущий круг; Д – бабка ведущего круга; Е – опорный нож; Ж и З – устройства для правки кругов. На схеме врезного круглого шлифования (см. рис. 9.3,б) показаны: 1 – шлифующий (шлифовальный) круг, 2 – деталь, 3 – ведущий круг, 4 – опорный нож, 5 – упор. Для фиксации обрабатываемой детали в осевом положении между кругами её прижимают к фиксирующему упору. Это обеспечивается ведущим кругом, который устанавливается с поворотом оси на небольшой угол (a 0,5°). Поперечная подача (на глубину) производится перемещением ведущего или шлифующего круга перпендикулярно оси детали. На отечественных бесцентровых круглошлифовальных станках возможна обработка деталей Æ0,2-360 мм нормальными и широкими (до 800 мм) кругами. Впервые в СССР бесцентровые круглошлифовальные станки начали выпускаться в сороковых годах на Тульском машиностроительном заводе.

На схеме бесцентрового внутреннего шлифования (см. рис. 9,3,в) показаны: 1 – шлифовальный круг, 2 – деталь, 3 – ведущий круг, 4 и 5 – опорный и прижимной ролики. Продольная подача осуществляется при осевом перемещении шлифовального круга.

Бесцентровошлифовальные станки с базированием детали на жёстких опорах (башмаках) являются специализированными и выпускаются, главным образом, для подшипниковой промышленности. На них обрабатываются наружные и внутренние поверхности вращения (кольца подшипников).

На схемах обработки показаны (рис. 9.3г-ж): 1 – шлифовальный круг, 2 – деталь, 3 и 4 – опорные башмаки, 5 – магнитный патрон или планшайба, к которой деталь прижимается роликами или пневмоустройством.

Станки обеспечивают высокую точность работы за счёт того, что на них производится копирование:

- наружной поверхности на внутреннюю (г);

- внутренней поверхности на наружную (е);

- наружной поверхности на наружную (ж);

- внутренней поверхности на внутреннюю.

Обработка может вестись способами: "против опоры" (г, е) и "между опорами" (д, ж).

В первом случае за счёт копирования базовой поверхности на обрабатываемую обеспечивается высокая степень равностенности, но при наличии макропогрешностей (волнистость, огранка и т.п.) на базовой поверхности они будут повторяться и на обрабатываемой поверхности. Во втором случае можно уменьшить риск повторения на обрабатываемой поверхности макропогрешностей базовой.

 

Плоскошлифовальные станки

Одна из компоновок станка для шлифования плоскостей показана на рис 9.5. Прямоугольный стол Б находится на продольных направляющих станины А. На столе с помощью какого-либо приспособления или магнитной плиты крепится обрабатываемое изделие. Шлифовальный круг Д находится на горизонтальном шпинделе вертикально-подвижной шлифовальной бабки Г, которая вместе со стойкой В может перемещаться по поперечным направляющим станины. Формообразующие движения на рассматриваемом плоскошлифовальном станке с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем следующие (рис. 9.6,а):

- главное (v) – вращение шлифовального круга;

- подачи – продольная (S) – непрерывное возвратно-поступательное перемещение стола с деталью, поперечная (S_п) и вертикальная (S_в) – периодические перемещения шлифовального круга.

Компоновки и конструкции станков зависят от принятых для них схем резания (см. рис. 9.6). В этой связи различают, кроме рассмотренного, следующие типы плоскошлифовальных станков: - с прямоугольным столом и вертикальным шпинделем (б); - с круглым подвижным столом и горизонтальным шпинделем (в, в'); - с круглым выдвижным столом и вертикальным шпинделем (г); - с круглым столом с неподвижной осью вращения и двумя вертикальными шпинделями (д; на схеме a - зона загрузки-выгрузки). На станках с горизонтальным шпинделем шлифовальные круги работают периферией, с вертикальным - торцем. Торцевые круги могут быть сплошными и сегментными. Имеются также станки портального типа с несколькими поворотными шпиндельными головками, предназначенные, главным образом, для шлифования направляющих станин.

Правка шлифовальных кругов

Круг в процессе работы изнашивается, "засаливается", зёрна его затупляются. "Засаливание" заключается в налипании частиц металла на абразивные зёрна и забивании пор металлической стружкой и отходами шлифования.

Восстановление работоспособности круга осуществляется его правкой, состоящей в съёме с поверхности круга слоя толщиной 0,05-0,2 мм.Для правки применяют стальные и твёрдосплавные ролики, абразивные круги, алмазы и алмазные карандаши, профилирующие ролики.

Стальные цилиндрические ролики с крестообразными спиральными канавками на их поверхности, т.н. шарошки, часто применяют для правки круга на круглошлифовальных станках. Шарошка, установленная на подшипниках в державке, приводится в соприкосновение с вращающимся кругом и начинает также вращаться. Наталкиваясь при этом на выступающие над поверхностью круга зёрна, шарошка вырывает их из связки. Правка производится с продольной подачей 0,5-1 мм/с и поперечной подачей 0,01-0,02 мм на один проход. Такой способ правки называют обкаткой. Стальные шарошки довольно быстро изнашиваются, в связи с чем для правки иногда используют твёрдосплавные ролики.

Широко распространена правка абразивными кругами; при этом возможно использование как способа обкатки, так и способа шлифования.

Правка алмазом является наиболее совершенным способом правки. При такой правке часть зерён из связки удаляется, а часть дробится – происходит практически срезание слоя круга. Благодаря этому выправленный круг обеспечивает при работе повышенные точность и чистоту шлифованной поверхности. Для правки используют технические алмазы. Чем больше диаметр круга и выше его зернистость и твёрдость, тем больше по размеру должен быть алмаз. Так если для правки круга на керамической связке Æ200 мм, зернистости 40 и твёрдости СМ2 требуется алмаз не менее 0,3 карата, то для правки круга Æ500 мм такой же характеристики требуется алмаз 0,75 карата. Значительно дешевле мелкая алмазная крошка размером 0,1-0,3 карата, которая обычно используется в виде алмазных карандашей. Правка алмазными карандашами производится при обильном охлаждении с продольной подачей 0,4-1 м/мин и поперечной подачей 0,01-0,03 мм на один проход.

 

Шлифовальные станки с ЧПУ

Станки с ЧПУ выпускаются на базе всех типов шлифовальных станков. При этом возникают технические трудности, которые объясняются следующими причинами. Процесс шлифования характеризуется, с одной стороны, необходимостью получения высокой точности и качества поверхности при минимальном рассеянии размеров, с другой стороны – особенностью обрабатывающего инструмента, заключающейся в быстрой потере размерной точности шлифовального круга вследствие его интенсивного изнашивания в процессе работы. Следовательно, в станке необходимы механизмы автоматической компенсации изнашивания шлифовального круга. Система ЧПУ должна быть замкнутой для компенсации деформаций системы СПИД, температурных погрешностей, разных припусков на заготовках, неточностей станка и т.д. Измерительные системы должны иметь высокую разрешающую способность, обеспечивающую жёсткие допуски на точность позиционирования, например, в круглошлифовальных станках такие приборы обеспечивают непрерывное измерение диаметров в процессе обработки с относительной погрешностью не более 0,00002 мм. Контроль продольных перемещений стола должен осуществляться с погрешностью не более 0,1 мм для круглошлифовальных станков и 0,02-0,03 мм для торцекруглошлифовальных.

Из-за большого количества неопределенной технологической информации, содержащейся в программе, программоноситель на перфоленте для шлифовальных станков практически не использовался. Для них используются системы типа CNC и HNC. Для этих систем характерно управление по 3-4 координатам, но в станках, работающих несколькими кругами, возможно управление по 5-6 и даже 8 координатам. Взаимосвязь между оператором и системой ЧПУ шлифовального станка в большинстве случаев осуществляется в диалоговом режиме с помощью дисплея. Имеется также возможность дистанционного ввода программ от центральной ЭВМ при включении станка в автоматизированный участок. Применяются встроенные диагностические системы, повышающие надёжность станков.