Схемы правки и профилирования шлифовальных кругов

Инструмент или устройство и схема правки

Устройство, смонтированное на кожухе шлифо­вального круга, осуществляет правку круга по копиру. Контурный щуп поджимается к копиру пружиной или с помощью гидравлики и пере­мещается по контуру копирной линейки от гидропривода, имеющего бесступенчатое регули­рование скорости продольного перемещения. На­правление перемещения салазок правящего уст­ройства может быть параллельно или под углом к оси детали, чтобы обеспечить оптимальный угол подъема щупа при его перемещении по контуру копира

Предназначено для единичного (мелкосерийного) производства. Алмаз перемещают вручную. Ка­ретка может разворачиваться от 0 до 90° в обе стороны. Возможность фиксирования угла по­ворота каретки позволяет править круг после­довательно под двумя разными углами

Державка с алмазом закреплена в кронштейне, установленном на столе станка. Изменением положения алмаза относительно оси вращения кронштейна можно получить круг выпуклой или вогнутой формы

Устройства для образования выпуклой и вог­нутой формы круга и для плавного перехода от радиуса к прямой устанавливают на стой­ку, которая закреплена на столе станка

Для внутреннего шлифования на черуглошли- фовальных станках необходимо специальное пра­вящее устройство, которое должно отводиться от круга после его правки. Подобные при­способления конструируют таким образом, чтобы линия контакта алмаза с кругом совпадала с центром контакта круга и обрабатываемого отверстия. Предварительная настройка положения вершины алмаза по индикатору позволяет обеспе­чивать диаметр шлифуемого отверстия размер­ной правкой круга

Правка алмазным роликом с индивидуальным электроприводом вращения может быть исполь­зована на круглошлифовальных станках взамен любой правки единичным алмазом. Устройство для правки с кареткой продольного перемещения монтируют на шлифовальной бабке станка. Врез­ное шлифование профильным алмазным роликом может быть также использовано для профили­рования круга по всей его ширине. Метод эффективен в массовом производстве

54. Средства и схемы измерения

Микрометр (для измерения на­ружного диамет­ра)

Жесткая и инди­каторная скоба- калибр

Накидная инди­каторная скоба

Скобы с посто­янным измере­нием шлифуемой поверхности

I^я

Микрометры широко ис­пользуют для измерения диаметра шлифуемой по­верхности, преимуществен­но в инструментальном производстве

Скоба фиксированного типа имеет жесткие или регули­руемые на заданный размер измерительные губки. Ин­дикаторная скоба показы­вает реальный размер по сравнению с эталоном и позволяет управлять про­цессом в соответствии со снимаемым припуском. Жесткие и индикаторные скобы предпочтительны в массовом производстве при обработке с получением одного размера Индикаторную накидную скобу монтируют на спе­циальном кронштейне, поз­воляющем набрасывать ско­бу на шлифуемую по­верхность и затем отводить ее в нерабочую зону. Для защиты от попадания аб­разива и охлаждающей жид­кости, а также чтобы об­легчить прочтение размера, индикатор располагают вы­ше зоны контакта круга с деталью. Перемещения чувствительных элементов скобы передаются к инди­катору через рычажную си­стему. Скобу настраивают на заданный размер по эталону

Чувствительные элементы скобы находятся в кон­такте с обрабатываемой по­верхностью и передают сигналы дистанционно че­рез усилитель на элект­ронный измерительный при­бор. Такие скобы часто ис­пользуют в автоматических измерительных устройствах

Индикаторные скобы для изме­рения разобщен­ных шлифуемых поверхностей

Скоба для изме­рения шлифуе­мой шейки по хорде

Устройство для установки дета­ли по шлифуе­мой торцовой поверхности(осе­вой локатор)

Разобщенные поверхности (у шлицевых валов, раз­верток, фрез и др.) трудно измерять по диаметру, осо­бенно если число выступов нечетное. Для этой цели созданы специальные скобы, у которых ощупывающие элементы затормаживаются при переходе с выступа на впадину и обладают боль­шой чувствительностью, позволяющей быстро пере­давать размеры выступаю­щих участков

Метод основан на исполь­зовании одного чувст­вительного элемента отно­сительно положения двух других неподвижных опор, симметрично охватываю­щих по хорде участок об­рабатываемой поверхности. Отклонение от номиналь­ного значения по хорде переводится в диаметраль­ный размер. Метод исполь­зуют для измерения деталей в процессе шлифования, а также измерения ручными скобами деталей больших диаметров, когда нельзя применять стандартные микрометры

При шлифовании горцов, галтелей и фасок необхо­димо устанавливать осевое положение детали по шли­фовальному кругу. Если об­рабатываемая деталь в осе­вом положении не устанав­ливается специальным при­способлением, то установку проводят при продольном перемещении стола с по­мощью устройства, указы­вающего положение шли­фуемой поверхности отно­сительно режущей поверх­ности круга

Продолжение табл. 54 шеек обеспечиваются автоматически без изме-

--------------------------- рения.

Интенсификация шлифования. Высокоскоро­стное шлифование. На операциях со снятием большого припуска повышение скорости круга позволяет пропорционально увеличить минутный съем металла при сохранении стойкости круга и параметров шерохова­тости шлифованной поверхности. На опера­циях окончательного шлифования, когда необ­ходимо повысить качество обрабатываемой поверхности, увеличение скорости круга не должно сопровождаться ростом поперечной подачи (минутного съема металла). В этом случае высокоскоростное шлифование позво­ляет уменьшить параметры шероховатости поверхности, повысить точность обработки путем снижения силы резания и износа круга, а также увеличить производительность с по­мощью уменьшения числа правок круга, со­кращения времени выхаживания и увеличения общей стойкости круга. На современных кру- глошлифовальных станках скорость круга мо­жет быть увеличена до 50 — 60 м/с.

При шлифовании кольцевых канавок (рис. 237) со скоростью v_K = 60 м/с вместо v_K = = 35 м/с значительно увеличивается кромко- стойкость круга, повышается точность и снижа­ются параметры шероховатости. При увеличе­нии поперечной подачи и сокращении времени правки круга алмазным роликом производи­тельность возрастает в 2 раза.

В основе обдирочного шлифования лежит увеличение минутной поперечной или про­дольной подачи за один оборот шлифовально­го круга. Оно эффективно при обдирке отли­вок, поковок, абразивной отрезке, снятии обезуглероженного слоя на прутках перед ка­либрованием, обработке плоских поверхностей

Рис. 236. Индикаторная скоба для измерения детали в процессе шлифования

Рис. 237. Схемы шлифования кольцевых канавок на поршне-рейке гидроусилителя руля автомобиля ЗИЛ-130: 1 — шлифуемая деталь; 2 — шлифовальный круг; 3 — алмазный правящий ролик

на корпусных чугунных отливках, в отделе­ниях затачивания для снятия изношенных или выкрошенных участков режущего инструмен­та. Часто обдирочное шлифование сопрово­ждается одновременным повышением скоро­сти круга до 50 — 80 м/с в целях повышения интенсивности съема металла и уменьшения расхода кругов.

Эффективность обдирочного шлифования на высокой скорости резания подтверждает абразивная отрезка заготовок из быстрорежу­щих сталей. Штанговый и прутковый мате­риал диаметром 20—120 мм отрезается на шлифовально-отрезном станке 8252 при скоро­сти круга 80 м/с. Абразивные отрезные круги диаметром 500 мм и шириной 4,5 мм рабо­тают с поперечной подачей круга 500 — 750 мм/мин. Для отрезки штанги диаметром 75 мм из быстрорежущей стали на кругло- пильном станке требуется 8 — 11 мин; скорост­ная абразивная отрезка той же заготовки не превышает 13 — 14 с, кроме того сокращается отход металла в стружку вследствие уменьше­ния отрезаемой ширины с 6,5 мм при кругло- пильном инструменте до 4,5 мм на абразивно- отрезном станке. Скоростная абразивная отрез­ка обеспечивает более низкий параметр шеро­ховатости и отсутствие заусенцев на плоскости среза.

Глубинное шлифование предусматривает применение больших глубин резания и мед­ленной «ползучей» подачи. При этом значи­тельно меньше ощущается влияние исходных погрешностей формы и колебания припуска на результаты обработки. Поэтому глубинное шлифование применяют для обработки заго­товок без предварительной лезвийной обра­ботки, например для шлифования спиральных канавок на сверлах диаметром 4,5 — 10 мм и пазов по целому.

Совмещенное шлифование широкими круга­ми применяют для одновременной обработки нескольких шеек и прилегающих к ним торцов на торцекруглошлифовальных станках. Угол наклона оси круга 8 — 45°. С возрастанием припуска и высоты шлифуемых торцов угол наклона круга увеличивают, чтобы создать ус­ловия шлифования торцов периферией круга с меньшим тепловыделением. При использо­вании автоматической угловой подачи круга, перпендикулярной его оси, угол наклона круга чаще выбирают 26,6° или 45°, чтобы соста­вляющие угловой подачи по торцу и шейке находились в соотношении 1:2 или 1:1. Для уменьшения снимаемого припуска по торцам важное значение имеет осевая ориентация де­тали относительно круга. Обычно обрабаты­ваемую деталь ориентируют по одному из на­иболее трудношлифуемых торцов, чтобы при­пуск по этому торцу был наименьшим. Осевая ориентация на станке осуществляется с по­мощью осевого локатора. Для этой цели обрабатываемая деталь после установки в цен­трах перемещается продольно до упора базо­вого торца в локатор, положение которого со­гласовано с положением торца шлифовально­го круга.

При профильной правке шлифовального круга формируется режущая поверхность кру­га и достигаются определенная точность и взаимное расположение шлифуемых поверх­ностей. Профилирование круга достигается правкой однокристальным алмазом по копиру или фасонным алмазным роликом.

При копирной правке регулированием про­филя и положения копира можно получать размеры одновременно шлифуемых поверхно­стей в соответствии с требованиями чертежа, компенсировать упругие отжатия технологиче­ской системы и другие погрешности, вы­званные неравномерным распределением при­пуска и неоднородностью режущих свойств шлифовального круга.

Примером совмещенного шлифования с применением копирной правки является

верхностей поворотного кулака автомобиля ЗИЛ-130

одновременное шлифование трех шеек и одно­го прилегающего торца поворотного кулака автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 238). Технологиче­ские особенности данной операции состоят в том, что крайние обрабатываемые шейки разнесены на 70 мм друг от друга и при этом необходимо обеспечить точность шейки с до­пуском 17 мкм и параметр шероховатости по­верхности Ra = 0,6 мкм для детали из незака­ленной стали 40Х в условиях поточной обра­ботки в автоматической линии. Для выполне­ния этих требований необходима прецизион­ная правка кругов с минимальными упругими отжатиями в правящем копирном устройстве; шлифование осуществляют при сравнительно невысокой интенсивности резания, чтобы со­хранять возможно дольше микрорельеф режу­щей поверхности и профиль режущей кромки, а также не вызывать значительных отжатий в технологической системе. Этим можно объяснить что, несмотря на хорошую подго­товку детали до шлифования и снятие сравни­тельно малых припусков (0,4 — 0,3 мм на диа­метр), шлифование ведется при черновой пода­че 0,8 мм/мин и чистовой подаче 0,2 мм/мин. Время рабочего цикла составляет 50 с. Стой­кость круга между правками — 30 деталей.

Совмещенное шлифование поворотных ку­лаков на низких подачах обеспечивает дли­тельную эксплуатацию кругов. Один комплект кругов работает шесть месяцев и обрабаты­вает 50 — 55 тыс. деталей. Этот пример по­казывает, что совмещенное шлифование пре­цизионных поверхностей на низких подачах с удлиненным циклом обработки полностью компенсируется высокой надежностью техно­логического процесса и отсутствием дли­тельных простоев станка на смену кругов и подналадки.

Недостатком однокристальной копирной правки широких кругов является значительное время правки круга, которое достигает 10—15% рабочего времени станка, а также влияние износа и затупления однокристально­го алмаза на качество шлифования. По этой причине в некоторых новых конструкциях станков для совмещенного шлифования при­менены алмазные ролики (профиль которых соответствует профилю шлифуемой поверхно­сти), которые в процессе правки методом вре­зания формируют заданный профиль шлифо­вального круга. В этом случае время правки в малой степени зависит от ширины шлифо­вального круга и уменьшаются на 3 — 5 % про­стои станка на правку. В некоторых случаях правка роликом по времени совмещается со сменой обрабатываемой детали и не вызывает длительного простоя станка. Преимуществом правки роликами является стабильность каче­ства обработки за период стойкости ролика из-за исключительно малого износа и усредне­ния качества правки большим числом одно­временно работающих алмазных правящих зе­рен. Наибольшая эффективность правки ал­мазными роликами проявляется при совме­щенном шлифовании нескольких поверхностей профильным кругом. В этом случае алмазный ролик обеспечивает необходимые размеры и положение шлифуемых поверхностей без участия и влияния оператора, поддерживает условия «вечной» наладки с высокой надеж­ностью получения заданных параметров каче­ства обработки.

Эффективность совмещенного шлифования широкими кругами подтверждается примером шлифования шеек и торцов вала коробки пере­дач автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 239). На первом станке три прилегающие друг к другу шейки и торец (рис. 239, А) вторичного вала коробки передач шлифуются одновременно широким профильным кругом. Опорный торец, при­легающий к этой шейке, используется для осевой установки вала по локатору. Этим обеспечивается наименьший припуск по торцу и соблюдение осевых размеров шеек.

На втором станке применена двухкруговая наладка, состоящая из одного широкого про­филированного круга для одновременного шлифования двух шеек и узкого круга для со­вмещенного шлифования шейки и торца (рис. 239, Б). Рабочий цикл шлифования осущест­вляется при трех подачах. При черновой по­даче 1,2 мм/мин снимается 65 % припуска; при получистовой подаче 0,4 мм/мин снимается 25% припуска; на долю чистовой подачи 0,1 мм/мин приходится 10% общего припуска. Чтобы уменьшить упругие отжатия в техноло­гической системе и ослабить влияние износа и разных скоростей резания на участках на­ибольшего и наименьшего диаметра круга, не­обходимо поддерживать высокие режущие свойства кругов и чаще править круг. Поэто­му период стойкости между правками выбран сравнительно небольшим (10 — 15 деталей). Практически принудительная автоматическая правка включается после 15 мин работы стан­ка. Однако время правки алмазным роликом составляет всего 30 с. По времени правка со­вмещается со сменой обрабатываемых деталей и поэтому почти не вызывает дополнительно­го простоя станка.

Правящий алмазный ролик имеет принуди­тельное встречное вращение со скоростью 60 м/мин. Общая стойкость ролика составляет 6 — 8 месяцев работы. Так как в алмазном ро­лике изнашивание связки значительно опере­жает изнашивание алмазов, периодическое на-

Рис. 239. Схемы совмещенного шлифования шеек и торцов вторичного вала коробки передач авто­мобиля ЗИЛ-130: / — обрабатываемая деталь; 2 — шлифовальные круги; 3 — алмазные правящие ролики

ращивание связки повышает долговечность ролика в 2 раза.

Ранее выполняемое раздельное шлифова­ние на шести станках заменено совмещенным шлифованием шеек на двух станках и высво­бождением девяти рабочих. Точность взаим­ного расположения шеек увеличилась в 2 раза. Станки для совмещенного шлифования вто­ричных валов полностью автоматизированы, включая загрузку, установку, осевую локацию и зажим детали, рабочий цикл шлифования, активный контроль, принудительную правку алмазными роликами и разгрузку после обра­ботки. Комплексная автоматизация операций совмещенного шлифования позволила объеди­нить обслуживание двух станков одним рабо­чим.

На третьем станке осуществляется прорез­ка с v_K — 60 м/с одновременно двух кольцевых канавок на закаленном валу твердостью HRC 56 — 62 (рис. 239, в), что позволило исключить операцию предварительного точения канавок до термической обработки, повысить точность и снизить параметры шероховатости поверх­ности шлифуемых канавок.

В качестве примера многокругового шли­фования можно привести одновременное шли­фование шеек коленчатого и распределитель­ного вала автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 240). Технологическая особенность данной опера­ции состоит в том, что разными кругами, ра­ботающими в одном автоматическом цикле, необходимо обработать шейки, располо­женные по всему валу длиной 800 мм, с коле-

диаметров наибольшего и наименьшего кру­гов в наладке — 123 мм. Заданные размеры шли­фуемых поверхностей обеспечиваются прибо­ром активного контроля по наиболее точному диаметру шейки 85 мм. Остальные размеры обеспечиваются благодаря фасонному профи­лю шлифовального круга, который формирует­ся в процессе правки блоком алмазных фа­сонных роликов. Точность взаимного располо­жения и размеров алмазных роликов в блоке достигает 2 — 3 мкм.

Круги правятся методом врезания с прину­дительным встречным вращением алмазных роликов. Период стойкости кругов между правкой составляет пять — восемь деталей. При каждой правке круга срезается слой абразива толщиной 0,05 мм. Одним комплек­том кругов обрабатывается 10 тыс. деталей. Блок алмазных роликов обеспечивает 30 — 50 тыс. правок. Каждая шлифовальная бабка ра­ботает независимо друг от друга и после окончания обработки по команде прибора ак­тивного контроля возвращается в исходное положение. Один станок для совмещенного шлифования цапф картера заднего моста по­зволяет заменить шесть станков раздельного шлифования.

Совмещенное шлифование можно эффек­тивно применять даже при обработке мало­жестких деталей. Например, у винта гидроуси­лителя руля автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 243) одновременно шлифуются три шейки диамет­рами 25Zg;o7; 221 о[о4 ^и 20-0,045 мм, при­легающие фаски и торец. Общая длина шли­фуемых поверхностей 172 мм. Из-за недоста­точной жесткости обрабатываемой детали по­перечная подача круга не превышает 0,4 мм/мин; доля снимаемого припуска при чер­новой подаче 0,4 мм/мин составляет 60%, при чистовой подаче 0,2 мм/мин—40%. Длитель­ность выхаживания 3 — 4 с.

Рис. 243. Схема совмещенного шлифования трех шеек, прилегающих фасок и торца на винте гидро­усилителя руля автомобиля ЗИЛ-130: 1 — обраба­тываемая деталь; 2 — шлифовальные круги; 3 — ал­мазный правящий ролик

Правка круга осуществляется алмазным роликом после обработки десяти деталей. Правящий ролик имеет принудительное встречное вращение с частотой 270 об/мин. Уменьшение радиальных сил резания дости­гается при использовании сравнительно мяг­кого круга СМ2 на керамической связке. В ка­честве СОЖ применяют водную эмульсию НГЛ-205. Таким образом, за 40 с основного времени при снятии припуска 0,6 мм на диа­метр окончательно шлифуются три шейки с точностью 20 мкм и параметром шерохова­тости поверхности Ra = 0,6-М,2 мкм, а также три прилегающие к шейке фаски и торец.