Технологические условия шлифования

Рис. 260. Схема бесцентрового шлифования гильз на жестких опорах

Шаровую поверхность 2 (рис. 259, а) шли­фуют профильным кругом 3. Шлифовальный круг профилируется правящим устройством 4. Расстояние от вершины алмаза до оси враще­ния должно быть равно половине окончатель­ного диаметра шара. Ось пиноли должна быть •расположена в плоскости средней части шли­фовального круга. Для экономии алмазного инструмента шлифовальные круги устанавли­вают на станок с предварительной радиусной проточкой. Опорный нож 5 (рис. 259, б) цилин­дрической частью устанавливают по оси ра­диусной выточки профильного круга 3. Веду­щий круг 1 (см. рис. 259, я) имеет прямолиней­ную образующую и устанавливается по цен­тру шара, соприкасаясь с обрабатываемой поверхностью на участке А. В процессе шли­фования обрабатываемая деталь самоустана­вливается в осевом направлении по радиусно­му профилю шлифовального круга, поэтому ось ведущего круга должна быть строго па­раллельна оси шлифовального круга. На со­временных станках профильная правка шли­фовального круга алмазным роликом совме­щается с шлифованием шаровой и конической поверхностей пальца за один установ.

Шлифование на жестких опорах (рис. 260) применяется для обработки тонкостенных де­талей. Оно позволяет устранять отклонение от соосности наружного и внутреннего диаме­тров, а также разностенность втулок, гильз и других полых деталей типа колец. Заготовка в процессе шлифования базируется внутренней цилиндрической поверхностью на непо­движных опорах. Для этого на бесцентрово- шлифовальном станке вместо суппорта с опорным ножом установлен кронштейн с оправкой 3, на которой закреплены жесткие опоры 2. Обрабатываемая деталь 1 с по­мощью ведущих роликов 4 поджимается и вращается на этих опорах. Шлифовальный круг 5 в свою очередь прижимает деталь
к опоре 2 и копирует в процессе шлифования по наружному диаметру внутреннюю цилин­дрическую поверхность.

Приспособление для шлифования гильз на жестких опорах показано на рис. 261. На столе подвижной бабки ведущего круга закреплена плита, несущая кронштейн 2 с оправкой 3. Вдоль оси оправки выполнены три про­дольных паза, в которых закреплены твердо­сплавные жесткие опоры 4. Опоры по длине оправки расположены двумя поясами соответ­ственно шлифуемым поверхностям. Для облегчения установки обрабатываемой детали 1 на оправку 3 служит направляющий стакан 8 с заходным конусом, вынесенный за пределы рабочей зоны станка. На плите расположена стойка, на которой смонтирован узел 7 враще­ния ведущих роликов. В корпусе на оси б за­креплены два ведущих абразивных ролика 5. Ролики изготовляют из нормального электро­корунда на вулканитовой связке твердостью Т. Вращение роликов осуществляется от при­вода вращения ведущего круга.

Для плавности и легкости вращения гильзы на жестких опорах необходимо, чтобы участки контакта жестких опор имели мини­мальную шероховатость (ita = 0,l мкм). Луч­ше всего эти участки доводить алмазной па­стой.

В процессе шлифования разностенность гильз уменьшается с 50 — 250 до 10 — 20 мкм. Простота наладки и установки гильзы на ста­нок позволила повысить производительность операции примерно в 2 раза по сравнению с шлифованием на центровых круглошлифо- вальных станках.

При врезном шлифовании можно одновре­менно шлифовать шейку и торец. Для этого ведущий круг достаточно наклонить на 0,5° и снять упор, ограничивающий перемещение заготовки. Для подобных наладок станок не­обходимо оборудовать приспособлением для правки торца шлифовального круга. Припуск со стороны торца не следует допускать более 0,1 мм.

Механизация загрузки и выгрузки деталей. При бесцентровом врезном шлифовании руч­ная загрузка и выгрузка обрабатываемых де­талей неудобна и небезопасна. Поэтому важно механизировать эти работы.

Рис. 261. Приспособления для шлифования гильз на жестких опорах

Примеры устройств механизированной за­грузки и выгрузки ступенчатых валиков пока­заны на рис. 262 — 265. В начале цикла шлифо­вания, когда ведущий круг отведен для вы­грузки готовой детали (рис. 262, а), столб заготовок удерживается в магазине 4 отсекате- лем 3, а подготовленная к шлифованию де­таль 2 — пружинным ограничителем 1. При

Короткие ступенчатые пальцы (рис. 265) из бункера 1 скатываются в желоб 2 с помощью ворошителя, у которого кулачки 10 непрерывно качаются от пневмоцилиндра 9 вверх и вниз. Нижняя деталь в желобе оказывается на опор­ном ноже 4 и штоком 8 проталкивается между кругами 3 и 5 в зону шлифования. Шток полу­чает команду от кулачка б, закрепленного на планшайбе ведущего круга, через направляю­щий пневмораспределитель 7. После оконча­ния цикла шлифования деталь скатывается с опорного ножа в приемный паз ведущего круга и выпадает из него в лоток.

талей

Механизм для загрузки четырех деталей (рис. 266) имеет направляющую колонну 1 с подъемно-поворотным рукавом 2. В рукаве установлен короткий конвейер, с помощью ко­торого в два приема загружаются на рукав четыре* поршня 3. Затем рукав поднимается и, поворачиваясь в горизонтальной плоскости на угол 90°, устанавливается в одну линию с на­правляющим устройством бесцентрово-шли- фовального станка. Цикл работы станка пол­ностью автоматизирован. На длинном штоке гидроцилиндра закреплена гребенка 8. Пере­мещаясь, она передвигает все четыре поршня на рабочие позиции между кругами 5 и 7. Вслед за этим происходит быстрый подвод бабки 4 с ведущими кругами 5, а поршни опу­скаются на опорный нож 6. Затем включается рабочая подача. В то же время поворотный рукав 2 отходит в исходное положение. После установки поршней на опорный нож гребенка также возвращается в исходное положение, а рукав с новой партией поршней начинает подниматься. В конце ускоренного отхода бабки гребенка вновь передвигает поршни, одновременно выталкивая обработанные дета­ли на склиз.

Шлифование отверстий

Технологические особенности. Отверстия в деталях на внутришлифовальных станках обрабатывают напроход и врезанием. Способ врезания используют при обработке коротких, фасонных и глухих отверстий, не имеющих ка­навок для выхода круга. Во всех остальных случаях применяют шлифование напроход, обеспечивающее более высокую точность и меньший параметр шероховатости поверх­ности.

Основные схемы внутреннего шлифования приведены на рис. 267. При шлифовании на­проход обработка, как правило, ведется в од­ну операцию. В серийном и массовом про­изводстве на внутришлифовальных станках обеспечивается обработка с точностью 5 — 6-го квалитета и параметром шероховатости по­верхности Ra = 0,63 -г 2,5 мкм. При длитель­ном выхаживании достигается параметр шеро­ховатости поверхности Ra = 0,4 мкм. Учиты­вая малые жесткость шпинделя шлифовальной головки и диаметр абразивного круга, необхо­димо на операциях внутреннего шлифования снимать минимальные припуски (табл. 63). Диаметр абразивного круга выбирают на­ибольший, допустимый диаметром обрабаты­ваемого отверстия.

Диаметр шлифуемо­го отверстия детали, мм

До 30... Св. 30 до 80. «80» 125. «.125» 160. «160» 200. «200» 250.

Высоту (ширину) круга принимают в зависи­мости от длины обрабатываемого отверстия:

Длина шлифуемой поверхности, мм. Высота круга, мм.

Длина шлифуемой поверхности, мм. Высота круга, мм.

Для отверстий диаметром d < 30 мм диа­метр шлифовального круга выбирают на 1,5 — 3 мм меньше диаметра шлифуемого от­верстия. Это обусловлено увеличением режу­щей поверхности инструмента и стремлением применить наибольший диаметр шпинделя. При малой разнице между диаметрами круга и отверстия образуется большая поверхность контакта круга с деталью, что приводит к кон­центрации теплоты на обрабатываемой по­верхности. При обработке материалов, склонных к шлифовочным прижогам и тре­щинам, с целью уменьшения тепловыделения применяют мягкие круги и снижают скорости шлифования. Для отверстий диаметром свыше 200 мм диаметр круга в основном определяет­ся диаметром шпинделя шлифовальной бабки.

При малой жесткости шпинделя станка увеличение скорости шлифовального круга особенно заметно влияет на повышение про­изводительности, точности и снижение пара­метра шероховатости поверхности. Выбор скорости шлифовального круга ограничивает­ся опасностью прижогов из-за увеличенной поверхности контакта круга с деталью и труд­ностью подвода охлаждающей жидкости.

Материал деталей v_K, м/с

Стали:

конструкционные и низколегиро­ванные 30 — 45

высоколегированные, трудношли-

фуемые............................................. 20 — 25

Чугун........................................................ 20-30

Сплавы:

твердый............................................ 12 — 20

цветные............................................. 20 — 30

Стекло...................................................... 8—12

Пластмассы и резина.............................. 15 — 20

Скорость вращения детали должна соста­влять 0,015 — 0,03 от скорости шлифовального круга; при этом большие значения выбирают при шлифовании материалов, склонных к при­жогам и трещинам. При шлифовании с про­дольной подачей перебег круга с каждой сто­роны должен быть равен 7з> ^но не более ¹/₂ высоты круга. Круг из отверстия выводится лишь по окончании шлифования или для прав­ки. Продольная подача не должна превышать ³/₄ высоты круга на один оборот детали. Чис­ло двойных ходов стола и частота вращения детали не должны составлять передаточного отношения, равного целому числу.

Установка и закрепление обрабатываемой детали. На внутришлифовальных станках за­готовки обрабатывают в кулачковых и мем­бранных патронах, а также на жестких опорах (башмаках). Кулачковые патроны широко ис­пользуют в единичном и мелкосерийном про­изводствах; такие патроны допускают обра­ботку деталей с большим диапазоном устано­вочных наружных диаметров.

В массовом и серийном производстве целе­сообразно применять мембранные патроны, обеспечивающие более точную установку обрабатываемой детали (рис. 268). Под дей­ствием штока 12 пневмоцилиндра диск мем­браны прогибается, кулачки разжимаются, и зубчатое колесо 19 свободно входит в па­трон 15. При отводе штока мембрана упруги­ми силами возвращается в исходное положе­ние, сближает кулачки и зажимает деталь. Базой при установке зубчатого колеса в па­троне служит делительная окружность и торец колеса. При установке колеса во впадины зубьев закладывают ролики 13; колесо с роли­ками вставляют до упора в пальцы 14 патро­на, и кулачки зажимают его по роликам.

Для удобства установки роликов приме­няют сепаратор 16, в котором ролики 13 свободно вращаются на осях. Для прямозубых колес используют сепаратор с цельными роли­ками, а для косозубых — с роликами, навиты­ми в виде пружины.

Мембранный патрон устанавливают на планшайбе 11, у которой посадочное гнездо шлифуется непосредственно на станке по уста­новочному диаметру патрона D так, чтобы он входил в гнездо без зазора, а опорный торец не имел биения.

Базовые места в патроне шлифуют также непосредственно на станке. Внутренний диа­метр вкладышей 17 шлифуют по установочно­му кольцу 18. Диаметр установочного кольца выбирают так, чтобы при зажиме его в поса­дочном гнезде кулачки патрона сближались по диаметру на 0,08 — 0,12 мм. Этому значению

14 Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова, т. 1

б)

должна равняться разность размеров внутрен­него диаметра вкладышей при разжатом со­стоянии патрона и после зажима в нем устано­вочного кольца. Посадочное гнездо под коль­цо 18 также шлифуют на месте по диаметру установочного кольца, когда патрон находит­ся в сжатом состоянии. Торцовое биение коль­ца при установке не должно превышать 0,02 мм. Пальцы 14 патрона шлифуют одно­временно с вкладышами; торцовое биение их не должно превышать 0,01 мм.

Внутренний диаметр вкладышей D_x шли­фуют до такого размера, при котором эталон­ная шестерня с роликами плотно входит в ку­лачки. Эталонную шестерню отбирают из числа производственных шестерен с наиболь­шей допустимой толщиной зубьев.

На точность установки шестерни влияет ве­личина, на которую расходятся кулачки патро­на: чем она меньше, тем патрон работает точнее.

Точность и надежность установки шестер­ни в патроне зависят также от числа роликов в сепараторе. Так, при установке шестерни на шести роликах погрешности установки умень­шаются в 1,5 — 2 раза по сравненйю с установ­кой той же шестерни на трех роликах.

Мембранные патроны применяют при шлифовании колец шарикоподшипников (рис. 269). Они отличаются большим числом кулач­ков 7, расположенных по окружности, что спо­собствует более точному центрированию заго­товки.

Рис. 269. Мембранный патрон с винтовым центри­рованием обрабатываемой детали: 1 — планшайба; 2 — мембрана; 3 — упоры; 4 — винты; 5 — обрабаты­ваемая деталь; 6 — гайка; 7 - кулачки

Шлифование на жестких опорах (башма­ках) применяют для обработки отверстий во втулках, имеющих шлифованный торец. Заго­товка лежит на жестких опорах А и Б (рис. 270) и поджимается плоским шлифованным торцом к вращающемуся электромагнитному патрону на шпинделе передней бабки. Сила трения между контактирующими поверхностя­ми патрона и заготовки вращает последнюю. Заготовка на опорах А и Б располагается экс­центрично относительно оси вращения шпин­деля. Этим создается проскальзывание между планшайбой и заготовкой, необходимое для поджатия наружной базой заготовки к опорам А и Б. При шлифовании на жестких опорах внутренняя поверхность копирует форму на­ружной базы и обеспечивает равностенность втулки. Шлифование на жестких опорах широ­ко применяют при обработке колец шарико­подшипников.

Измерение в процессе шлифования. На вну- тришлифовальных станках цикл шлифования осуществляется автоматически. Необходимы средства активного контроля, управляющие циклом и обеспечивающие заданный размер. По мере приближения к заданному размеру механизм активного контроля дает команду исполнительным органам станка на уменьше­ние поперечной подачи круга, чистовую правку, выхаживание и отвод круга. Активный конт­роль осуществляют мерительными автокалиб­рами и рычажно-следящими устройствами.

Использование автокалибров показано на примере шлифования отверстия шестерен (см.

рис. 268). Допуск на диаметр отверстия 0,025 мм, биение базового торца относительно оси отверстия до 0,05 мм. После установки детали в патроне оператор вручную подводит шлифо­вальный круг до начала шлифования и вклю­чает самоход. Далее процессом управляет ме­ханизм активного контроля. Шток с закре­пленным на нем измерительным калибром 2 (рис. 268, в) при возвратно-поступательном движении в полом шпинделе передней бабки подводит калибр до упора к шлифуемому от­верстию с нерабочей стороны. Калибр выпол­нен ступенчатым. Когда диаметр отверстия достигает размера калибр входит в отвер­стие передней частью и через рычаг 3 и шток 4 размыкает контакт 5 в электроконтактной головке, сообщая при этом команду на правку круга. После правки шлифование продолжает­ся. При достижении размера d₂ калибр пол­ностью входит в отверстие, размыкает кон­такт б, и шлифовальный круг отходит в исходное положение. Для повышения точно­сти работы применяют плавающие калибры. Плавание калибра обеспечивается с помощью зазора 0,5 мм между штоком 1 и направляю­щей втулкой 7, а также зазора 0,05 мм при по­садке калибра 2 на болте 8.

Резиновая прокладка 9 предупреждает про­никновение абразивной пыли в зазор. Для на­правления при входе в отверстие на калибре создана конусная заборная часть, а для умень­шения изнашивания рабочей поверхности при­паяны твердосплавные вставки 10. По опыту ЗИЛа, плавающие калибры надежно обеспечи­вают точность измерения 6-го квалитета. Из­мерение калибрами с нерабочей стороны дета­ли позволяет использовать круг наибольшего диаметра и этим повысить производитель­ность процесса. Измерительная поверхность калибра для шлицевых отверстий выполняется

Рис. 270. Схема внутреннего шлифования на жестких опорах: / — обрабатываемая деталь; 2 — ведущая планшайба; Az и Ду — смещение оси обрабаты­ваемой детали относительно оси планшайбы

Рис. 271. Схема прибора активного контроля при внутреннем шлифовании: а — схема измерения; б — схема шлифования

сплошной, а для гладких отверстии — преры­вистой.

Использование рычажно-следящего устрой­ства показано на примере шлифования жело­бов колец шарикоподшипников (рис. 271). Из­мерительный рычаг 1 с алмазным наконечни­ком А вводится в желоб. В процессе шлифова­ния по мере увеличения диаметра желоба шток 2 поднимается; под действием кольца 3 плоская крестообразная пружина 4 изгибает­ся и отклоняет подвижный контакт 5; при его отходе от неподвижного контакта б дается ко­манда исполнительным органам станка на переход с чернового шлифования на чистовое. В этот момент зажигается сигнальная лампоч­ка 7. По достижении заданного размера под­вижный контакт 5 замыкается с неподвижным контактом 8, процесс шлифования прекра­щается; зажигается сигнальная лампочка 9. Желоб шлифуется с допуском ± 0,015 мм.

При работе без автоматического цикла для измерения размера отверстия в процессе шли­фования часто применяют двухстрелочный

Рис. 272. Схема индикаторного рычажного прибора для визуального измерения при внутреннем шлифовании

рычажный прибор (рис. 272). Измерительные наконечники А и Б через рычаги 1 и 2 под дей­ствием плоских пружин 3 и 4 соприкасаются со шлифуемой поверхностью. Суммарное перемещение обоих наконечников восприни­мает рычаг 5, закрепленный на плоской пру­жине в точке Е, и передает индикатору 6. Пре­имущество такой измерительной схемы со­стоит в том, что она не требует точной фиксации измерительного прибора в верти­кальном положении. Рычажно-следящие устройства используют при шлифовании от­верстий больших диаметров (100 мм и более), глухих отверстий и внутренних сферических поверхностей с точностью 5-го квалитета. Ав­токалибры применяют для контроля деталей с диаметром отверстий до 100 мм, а также

Рис. 273. Схема автоматического получения заданного размера обрабатываемого отверстия при шлифовании методом до упора

при шлифовании отверстий, имеющих шлицы и шпоночные канавки, с точностью 6-го квали­тета.

При шлифовании деталей с точностью 8 —9-го квалитета обработкой можно упра­влять без устройств активного контроля, при­меняя жесткие упоры (рис. 273). На неподвиж­ном кожухе маховика поперечной подачи шлифовального круга установлены конечные электровключатели 1 и 2, а на ободе маховика 3 установлен упор 4. В процессе шлифования маховик 3 поворачивается и подводит упор 4 к включателям. Электровключатель 1 дает ко­манду на правку круга и переход с черновой подачи на чистовую, электровключатель 2 — на отвод шлифовального круга и останов­ку станка. Загрузка и выгрузка деталей авто­матизированы. Например, при шлифовании отверстий у колец шарикоподшипников (рис. 274) детали, подлежащие обработке, загру­жаются в наклонный лоток 7. Шлифуемая де-

тъ j базируется на ролиш 1-й и вращай­ся от ведущего ролика 6 (положение /). По окончании шлифования нажимной ролик 4 от­водится от детали. Кулиса 7 поворачивается по часовой стрелке и плечом выносит обрабо­танную деталь из рабочей зоны на разгру­зочный лоток 8 (положение II и III). В конце хода кулисы 7 поднимается упор 2, нижняя де­таль скатывается из лотка 1 на периферийную поверхность кулисы (положение III). Затем ку­лиса опускается и вносит деталь в рабочую зо­ну на ролики 5 и 6 (положение IV). Подобные наладки можно использовать для шлифования колец и втулок с цилиндрическим и кониче­ским отверстиями.