5.Шлифовальные станки

Шлифовальными называют станки, которые работают инструментами из абразивного материала. Наиболее распространенный абразивный инструмент - шлифовальный круг. Применяют также алмазные круги.

Основное назначение шлифовальных станков — чистовая обработка деталей, в особенности при высокой твердости их материала (закаленные стали, твердые сплавы и т.д.). При этом достигаются малая шероховатость обработанной поверхности, малое отклонение формы размеров деталей.

Шлифовальные станки позволяют обрабатывать наружные и внутренние, цилиндрические и конические, плоские и фасонные поверхности, профиль резьбы и зубчатого венца, сложные поверхности режущих инструментов. Расширяется использование шлифовальных станков для обдирочных работ.

Различные схемы шлифовальных станков представлены на рис.64

Для осуществления процесса шлифования заготовка и абразивный инструмент совершают относительные движения, направления которых при различных видах шлифования показаны на рис.65. При круглом наружном шлифовании с продольным движением подачи (рис.65, а) необходимые движения: вращение 1 шлифовального круга – главное движение резания; вращение 2 обрабатываемой заготовки вокруг своей оси- круговая подача заготовки; продольное возвратно-поступательное движение 3 заготовки (или в некоторых моделях – шлифовального круга) вдоль своей оси- продольное движение подачи; поперечное перемещение 4 шлифовального круга к заготовке (или заготовка к шлифовальному кругу) – поперечное движение подачи или подача на глубину шлифования. При шлифовании с продольным движением подачи поперечную подачу 4 осуществляют в конце каждого двойного или одинарного хода стола станка.

При круглом наружном шлифовании врезанием (рис.65, б) заготовка не имеет продольного перемещения, а шлифуется одновременно по всей длине, при этом ширина круга должна быть равна длине заготовки или несколько больше её. Поперечное движение подачи осуществляют непрерывно, основную часть припуска удаляют с большой поперечной подачей (0,6..2,0 мм/мин), а оставшийся припуск снимают с поперечной подачей 0.1 мм/мин. Затем поперечное движение подачи выключают и производят «Выхаживание», т.е работу без поперечного движения подачи, до прекращения искрения. После этого круг отводят и устанавливают новую заготовку. Этим способом можно шлифовать профильные и ступенчатые детали, для чего шлифовальный круг должен иметь соответствующий профиль, полученный правкой.

При бесцентровом наружном шлифовании (рис.65, в) заготовку устанавливают на опорном ноже 5 между двумя кругами – шлифующим (рабочим) и подающим (ведущим). Для выполнения процесса бесцентрового шлифования необходимы следующие движения: вращение 1 шлифующего круга, вращение 4 подающего круга, круговое и продольное движения подач заготовки. Вращением ведущего круга, установленного под небольшим углом α к оси шлифующего круга, обрабатываемой заготовке сообщается вращение 2- круговое движение подачи и перемещение вдоль оси 3- продольное движение подачи. Т.е. ведущий круг обеспечивает вращение и перемещение заготовки, а шлифовальный круг обеспечивает снятие припуска на обработку. Если угол α=0, то продольное движение подачи заготовки отсутствует и шлифование является врезным.

Схема круглого внутреннего шлифования с продольным движением подачи шлифовального круга показана на рис.65, г. Заготовку закрепляют в патроне. Шлифовальный круг осуществляет следующие движения: вращение 1 шлифовального круга, продольное движение подачи 3 круга (или заготовке), поперечное движение подачи 4 шлифовального круга.

Плоское шлифование делится на два вида: шлифование периферией (рис.65, д) и торцом (рис.65, е) круга. Плоскошлифовальные станки разделяют на станки с прямоугольными и круглыми столами. Для плоского шлифования необходимы следующие движения: вращение 1 шлифовального круга - главное движение резания, движение 2 заготовки- движение продольной подачи (прямолинейное возвратно-поступательное или вращательное движение стола), движение шлифовального круга к заготовке (или вертикальная подача заготовки к шлифовальному кругу) – подача на глубину шлифования, поперечное движение подачи заготовки (или шлифовального круга)т в направлении, перпендикулярном продольному движению подачи 2. В том случае, когда шлифовальный круг полностью перекрывает ширину шлифования, поперечное движение подачи отсутствует.

Способы шлифования наружных конических поверхностей во многом схожи с обработкой их на токарных станках (рис.65).

На любом шлифовальном станке необходима правка круга. Правящее устройство, срезая слой абразива, придает шлифовальному кругу необходимую геометрическую форму, восстанавливает ее и режущую способность круга после изнашивания и затупления. Конструкция правящего устройства зависит от вида правящего инструмента и типа станка.

Наиболее высокое качество правки достигается применением алмаз­ного инструмента: алмаза в оправе, алмазно-металлического карандаша, алмазного ролика (с алмазным слоем на наружной поверхности). Безалмазная правка производится с помощью правящего шлифовального круга или твердосплавного ролика.

Качество работы шлифовального станка зависит от уравновешенности его быстровращающихся частей. В процессе эксплуатации приходится постоянно следить и при необходимости восстанавливать уравновешенность шлифовального круга, имеющего высокую угловую скорость, а часто и большой диаметр. Неуравновешенность вызывает при вращении вибрацию, которая ведет к увеличению шероховатости обработанной поверхности, снижению точности обработки, ускоренному изнашиванию абразивного и правящего инструмента, постепенному выходу из строя опор шпинделя, а также создает угрозу разрыва круга.

В большинстве случаев достаточно статической балансировки на стенде, который иногда поставляют вместе со шлифовальным станком. Один из таких стендов показан на рис.67. Круг 1 в сборе с планшайбой (фланцами) устанавливают на балансировочную оправку 2, которая под действием неуравновешенности перекатывается по строго горизонтальным параллельным валикам 3, пока более тяжелая часть круга не оказывается внизу. Заметив это положение, за несколько попыток размещают сухари-грузики 4 в кольцевой выточке фланца таким образом, чтобы круг, повернутый на 90° или другой угол сохранял неподвижность.

В целях безопасности в случае разрыва вращающегося шлифовального круга он огражден прочным защитным кожухом.

Правка шлифовального круга. В массовом и крупносерийном производствах правящие устройства располагают на шлифовальной бабке. В мелкосерийном и единичном производствах заданный профиль на шлифовальном круге можно получить с помощью съемного приспособления, устанавливаемого на столе станка (рис.68). Правящий алмаз 2 закрепляют в подвижной державке 4. В нижней части державки имеется рабочий наконечник, который под действием пружины 5 поджат к копиру 6. Поворотом маховика 1 державка перемещается вдоль копира и передает его профиль шлифовальному кругу 3. Таким же устройством можно осуществить правку круга прямого профиля по гладкому копиру.

Прибор для автоматической правки круга (рис.69) устанавливают на шлифовальной бабке. Копировальная система обеспечивает правку наружной поверхности круга по заданному профилю. Прибор включается или автоматически от срабатывания реле счета обработанных деталей, или вручную — при нажатии на кнопку. Прибор смонтирован на каретке 3,перемещаемой вдоль круга по роликовым направляющим 2 корпуса бабки1 штоком 20 гидроцилиндра. Скорость движения штока регулируется бесступенчато дросселем. К каретке 3 привинчены поперечные роликовые направляющие8, несущие суппорт13 с пинолью 18 и установленный в ней алмазодержатель 19 с алмазом. Каретка пружинами прижимается к копиру 15, неподвижно укрепленному на корпусе 1.Копир можно точно выставить винтами 16, 17. Пиноль18 перемещается в суппорте 13 (поперечная подача) от ходового винта 12, получающего вращение от маховика, далее от электродвигателя через вал 14 и пару зубчатых колес 7, 5 или от храпового колеса 6, периодически поворачиваемого собачкой гидравлического плунжера 4. Зазор в резьбе между ходовым винтом12 и полугайками 9, 11, выбирается пружиной 10.