5.1 Круглошлифовальные станки

Круглое наружное шлифование выполняют на круглошлифовальных станках, когда заготовку устанавливают в центрах или закрепляют в патроне. Они бывают центровыми и бесцентровыми. Бесцентровыми являются также и некоторые специальные внутришлифовальные станки.

У всех шлифовальных станков главное движение - вращение шлифовального круга. Высокая скорость главного движения резания v (25, 35, 50 м/с и выше) требует высокой частоты вращения шлифовального шпинделя, в особенности при небольших диаметрах кругов. Обычно в приводе главного движения применяют одну ременную передачу, а также электро- или пневмошпиндели.

Если обрабатываемая заготовка цилиндрическая и короткая (рис. 70, а) или плоская и узкая (рис.70, б), то высоты Н шлифовального круга может быть достаточно, чтобы перекрыть ее и этом случае шлифование производят способом врезания, где необходимо одно движение подачи: вращение круглой заготовки (круговая подача S на рис.70, а) или продольное движение плоской заготовки (продольная подача S на рис.70, б).

При круглом шлифовании при этом происходит постепенное, непрерывное врезание (углубление) круга на глубину t в радиальном (поперечном) направлении (рис.70, а). При плоском шлифовании углубление круга на глубину t происходит периодически (рис. 70, б) после каждого прохода.

Если ширины круга недостаточно, чтобы перекрыть заготовку, требуется второе движение подачи: вдоль оси цилиндрической заготовки (продольная подача S₂ при продольном шлифовании - рис.70, б) или поперек плоской заготовки (поперечная подача S₂ - рис.70, г). При круглом продольном шлифовании движение продольной подачи всегда непрерывно, движение углубления - периодическое, после прохождения по всей поверхности. При плоском шлифовании движение поперечной подачи может быть прерывистым или непрерывным.

Круглошлифовальный станок модели ЗМ151

Станок предназначен для шлифования наружных цилиндрических и торцовых поверхностей, а также пологих конусов на деталях типа валов. Станок является полуавтоматом класса точности П и может работать с прибором активного контроля. На станке можно вести продольное и врезное шлифование.

Основные узлы и движения (рис.71). Главное движение — вращение шлифовального круга. Обрабатываемую заготовку устанавливают между центрами передней 1 и задней 5 бабок, которые размещены на столе 2. Передняя бабка сообщает заготовке круговую подачу, стол, движущийся по направляющим скольжения станины 6- продольную подачу. Стол состоит из двух частей. Верхняя часть - поворотная (вокруг вертикальной оси), чтобы настраивать станок на угол шлифуемого конуса. Шлифовальная бабка 3 может перемещаться по поперечным направляющим станины. Привод 4 поперечного перемещения расположен на шлифовальной бабке. Устройства для правки монтируют на задней бабке или на столе.

Кинематическая схема станка представлена на рис.72.

Привод шлифовального круга состоит из асинхронного электродвигателя Ml и клиноременной передачи Ф165/Ф157,5. Привод движения круговой подачи изделия состоит из двигателя М2 постоянного тока и двух клиноременных передач: Ф79/Ф100 и Ф50/Ф166. Ремни второй передачи натягивают путем удаления оси вала II от оси III за счет эксцентричного расположения первой оси во втулке с червячным венцом 38. Особенность круглошлифовальных станков — неподвижность шпинделя передней бабки с передним центром. Вращение заготовке передается через планшайбу и поводок ПВ. Этим исключается биение шпинделя.

Привод продольной подачи может быть гидравлическим — от цилиндра Ц1 и ручным — от маховика Р1. Гидропривод и ручной привод сблокированы, т.е. не могут действовать одновременно: при включении гидропривода давление в цилиндре Ц2 выключает муфту М3 и разрывает связь реечного колеса 12 с механизмом ручного привода. Осевым перемещением маховика Р1 вместе с валом IV на себя рабочий может изменить скорость ручного перемещения (за один оборот маховика) более чем в 6 раз (включается передача 16/85).

Привод поперечного перемещения имеет четыре источника движения. Гидродвигатель ГД2 является источником быстрого установочного перемещения. От него через зубчатую передачу 35/35 крутящий момент передается блоку цилиндрического и конического колес на валу VII (муфта М2 выключена) и далее на вертикальный вал VIII, через червячную передачу 2/40 гайке шариковой винтовой пары с р= 10 мм. Ходовой винт не может вращаться и с помощью гидроцилиндра Ц4 удерживается в осевом направлении. Ходовая гайка вращается и вместе со шлифовальной бабкой перемещается поступательно. Цилиндр Ц4 служит для быстрого отвода и подвода бабки. Ручное перемещение от маховика Р2 передается на блок колес 35-39 через муфту М2 и далее по цепи.

Четвертый источник движения — гидродвигатель ГД1. Он связан с маховиком (а через него с ходовой гайкой) муфтой Mi, червячной передачей 1/50 и фрикционным соединением с помощью винта РЗ (маховик зажимают на втулке — ступице червячного колеса).

Если утопить кнопку Р4, тo связанный с ней стержень при повороте маховика упрется в упор У, ограничив поперечное перемещение бабки. Это позволяет наладить станок на шлифование партии заготовок до упора.

Пиноль ПН задней бабки под действием пружины зажимает заготовку в центрах. Сжатие пружины и, следовательно, усилие зажима регулируются рукояткой Р5. Отводят пиноль с помощью зубчатой рейки, выполненной за одно целое с ней. Реечное колесо 23 можно поворачивать рукояткой (не показанной на схеме) или плунжером — рейкой ЦЗ.

Механизм для балансировки закреплен на фланце шлифовального круга. Ось рукояток X и ось поворота грузов XIII являются продолжением оси шлифовального шпинделя. От углового положения грузов Г1 и Г2 зависит положение общего центра вращающихся масс (круга с фланцами и механизма балансировки с грузами). Если при вращении круга взяться рукой за рукоятку Р6 и удерживать ее от вращения, то зубчатые колеса, обкатываясь вместе с корпусом вокруг колеса 16 на оси X, получат вращение вокруг своих осей (это равноценно вращению рукоятки при неподвижном корпусе механизма). Вслед за цилиндрической передачей 16/32 и двумя червячными передачами 5/16 и 1/20(колеса 16 и 20 в этих передачах косозубые) начнет поворачиваться относительно круга груз П. Вместе с ним в ту же сторону, но немного медленнее, через передачи 20/17 к 16/19 будет поворачиваться груз Г2. В результате будет меняться угол между грузами и положение биссектрисы этого угла относительно неуравновешенной массы. Соответственно общий дисбаланс будет увеличиваться или уменьшаться. По электронному индикатору, показывающему размах колебаний шлифовальной бабки, определяют момент наилучшей уравновешенности и отпускают рукоятку Р6. Если этот момент упущен и необходимо вернуть грузы обратно, опускают рукоятку Р6 и останавливают рукоятку Р7. Благодаря паразитному колесу 26 направление движения грузов изменятся. Груз Г1 делает один (дополнительный) оборот за 128 оборотов шлифовального круга.

Конструкция шлифовальной бабки (рис.73). Бабка перемещается по роликовым направляющим 1. Опоры шпинделя 2 - гидродинамические. Вкладыши 3, поворачиваясь на сферических концах винтов 4, образуют масляный клин, обладающий высокой жесткостью. Винты 4 стопорятся гайками 5. Осевой опорой шпинделя служит подпятник скольжения, образованный комплектом сферических шайб 6, охватывающих бурт шпинделя. Зазор в подпятнике регулируют гайкой 7. Уплотнение представляет собой неподвижное кольцо 8, охватывающее шпиндель и прижатое пружинами 9 к фланцу (например, 10).

Круглошлифовальный бесцентровый станок модели ЗМ184

Круглошлифовальный бесцентровый станок ЗМ184 предназначен для шлифования наружных гладких, ступенчатых, конических и фасонных поверхностей тел вращения.

Существует три основных метода обработки заготовок на бесцентрово-шлифовальных станках: шлифование напроход с продольной подачей заготовки, шлифование до упора, врезное шлифование (рис.76).

Сущность метода бесцентрового шлифования заключается в том, что заготовка в процессе обработки базируется на опорном ноже между шлифующим и ведущим кругами. Шлифовальный круг и ведущий круг вращаются в одном направлении, но с разной окружной скоростью. Шлифующий круг вращается с большой скоростью (30-60 м/с), а ведущий круг – с меньшей (0,2-1 м/с). Сила трения между шлифовальным кругом и заготовкой меньше, чем с ведущим кругом, поэтому окружная скорость заготовки близка к окружной скорости ведущего круга, а шлифующий круг снимает припуск. Опорная поверхность ножа ско­шена под углом 20—30° к линии, соединяющей центры шлифовального и ведущего кругов. Движение продольной подачи достигается поворотом оси ведущего круга на угол α=15-6° при черновом, и α=0,5-15° при чистовом шлифовании. Окружная скорость ведущего круга разлагается на две составляющие: первая - скорость вращения детали (круговая подача), вторая- продольная подача детали (рис.76, а). Чтобы обеспечить линейный контакт ведущего круга с цилиндрической поверхностью детали, кругу придают форму однополого гиперболоида. Центр вращения детали располагают выше центров кругов на 0,15-0,25 диаметра детали, что обеспечивает геометрическую точность ее формы.

При бесцентровом шлифовании до упора осевое перемещение заготовки осуществляется до упора, после чего ведущий круг отводится от детали в направлении, перпендикулярном ее оси, и обработанная деталь выгружается из рабочей зоны. При врезном бесцентровом шлифование заготовка укладывается на нож и ведущий круг, после чего начинается перемещение шлифовального круга на заготовку или заготовки на шлифовальный круг.

На станине 1 (рис.74) установлены бабки шлифовального 5 и ведущего кругов 2. Узлы 3 и 4 - устройства правки, 6 - механизм врезания. На кинематической схеме (рис.75) M1 - асинхронный двигатель шлифовального круга ШК, М2 - двигатель ведущего круга ВК. Ускоренное поперечное перемещение бабки шлифовального круга по направляющим качения производится от двигателя МЗ, ручное перемещение - от маховика Р4. В обоих случаях с вала IV движение передается через червячную передачу 1/50 на ходовую гайку. При неподвижном винте Р = 4 мм гайка вращается и перемещает бабку. Толчковая рукоятка РЗ при каждом качании обеспечивает поворот вала IV на одно деление лимба (через храповой механизм X с колесом 80) .

При врезном шлифовании действует гидрофицированный механизм, перемещающий ходовой винт V вдоль его оси (без вращения) вместе со шлифовальной бабкой. У цилиндра Ц2 шток поршня жестко соединен с ходовым винтом V. В штоке сделан паз, сквозь который проходит клин К, и закреплен упирающийся в клин ролик. Давление в правой полости цилиндра Ц2 отводит бабку влево. При подаче масла в левую полость бабка быстро подводится до тех пор, пока ролик не упрется в клин. Затем клин постепенно вытягивается цилиндром Ц1 из паза — бабка продолжает движение вправо, происходит врезание. Когда упорный буртик У штока доходит до корпуса, бабка останавливается, начинается выхаживание (клин, оторвавшись от ролика, продолжает движение до своего упора). По окончании шлифования цилиндр Ц2 отводит бабку. Винты с рукоятками Р1 и Р2 регулируют ход поршней в обоих цилиндрах. При шлифовании "на проход" винт с рукояткой Р1 должен быть завернут до упора штока в корпус.

Правка кругов производится унифицированными устройствами, каждое из которых сообщает алмазному карандашу А продольное движение от двигателя М4 или от рукоятки Р5, поперечное движение — от рукояткиР6. Муфта М - предохранительная. При наладке бабка ведущего круга может перемещаться винтом с р=6 мм и поворачиваться в горизонтальной плоскости.

Особенность конструкции станка - гидродинамические опоры обоих шпинделей.

Выбор высоты установки оси изделия над линией центров станка имеет большое значение для получения круглости изделия. Ось изделия может быть выше или ниже линии центров станка, это зависит от диаметра заготовки. Положение оси заготовки относительно линии центров станка рассчитывается по рекомендациям, приводимым в паспорте станка.

При шлифовании напроход угол поворота ведущего круга α=1-6° (рис.76, а) и изменяется на длине (формула)

где S_n- продольная подача изделия; V_в – окружная скорость ведущего круга, м/мин; D_в.н. – диаметр ведущего круга, мм; n- число оборотов ведущего круга в минутах.