Станки для абразивной обработки

Шлифовальные станки применяются в основном для снижения шероховатости обрабатываемых деталей и получения точных размеров. В большинстве случаев на шлифование детали поступают после предварительной черновой обработки и термических операций, хотя бывают случаи, когда шлифование является единственным методом обработки. Основной инструмент при шлифовании – шлифовальный круг. На шлифовальных станках можно обрабатывать наружные и внутренние цилиндрические, конические и фасонные поверхности и плоскости, разрезать заготовки, шлифовать резьбу и зубья зубчатых колёс, затачивать режущий инструмент и т.д. Шлифовальные станки в зависимости от назначения подразделяются на круглошлифовальные, внутришлифовальные, безцентровошлифовальные, плоскошлифовальные и специальные.

Главным движением резания во всех шлифовальных станках является вращение шлифовального круга, измеряемое в м/сек. V_шл = 30…40 м/сек.

Круглошлифовальные станки.

Обработка длинных валов (рис. а). Станок имеет следующие движения: главное движение – вращение шлифовального круга, круговая подача – вращение заготовки. Кроме того, имеется продольная подача заготовки П_пр и поперечная подача шлифовального круга (подача врезания) П_вр.

Станки, работающие методом врезания (б) имеют круговую подачу, подачу на врезание (П_вр), а также осциллирующую подачу, т.е. колебательное осевое движение, которое могут совершать шлифовальная бабка или стол.

Круглошлифовальные станки бывают простые и универсальные, т.е. имеющие поворот оси шпиндельной бабки и бабки изделия для шлифования конусов.

Основной размер в них – наибольший диаметр обработки. Он равен 100-1600 мм.

Круглошлифовальный станок мод. 3А151, например, предназначен для обработки деталей с диаметром до 200 и длиной до 700 мм. (рис 38).

Вращение шлифовального круга V_ш выполняется от двигателя Д_V c N = 7 кВт через сменные шкивы i_v. Круговая подача заготовки V_з – от двигателя постоянного тока Д₂, через клиноременные передачи сообщает заготовке n = 63…400 об/мин. Продольная подача заготовки П_пр и подача врезания П_вр шлифовального круга выполняется гидравлически от насоса Н₁. Продольное перемещение стола П_пр выполняется гидроцилиндром Гц _Sпр . Оно управляется реверсивным золотником З_р от управляющего золотника З_у, переключаемого переставным упором У_п или вручную. При этом золотник включения продольной подачи З_Sпрперемещён влево. Переключением его вправо отключается возвратно-поступательная продольная подача стола и создаётся возможность наладочного перегона стола влево или вправо ручным включением крана К_р. При любых гидравлических перемещениях стола в блокировочный гидроцилиндр Гц _бл , через канал крана К_р подаётся масло, благодаря чему блокировочная муфта М_бл отключает реечное колесо с z = 10 от маховика ручного перемещения стола, что бы рукоятка этого маховика не травмировала рабочего при вращении. Ручное перемещение стола маховика возможно только при выключении гидроприводе, когда пружина блокировочного гидроцилиндра включает муфту М_бл.

При правке круга нужна меньшая скорость перемещения стола, поэтому вручную переключают золотник З_прав или З_шл, чтобы слив проходил через дроссель правки Др_пр, а не через досель шлифования Др_шл.

Для уменьшения шероховатости поверхности, обрабатываемой врезным шлифованием, шпинделю шлифовальной бабки сообщают осевое колебательное (осциллирующее) движение П_осц с частотой n = 40 дв. х/мин и амплитудой 0…3 мм. Для этого со шпинделя червячной парой вращение передаётся эксцентрику, качающему через рычаг шпиндель. Амплитуда регулируется рычагом гидроцилиндра Гц _осц. Подача на врезание осуществляется от гидроцилиндра Гц_вр.

2. Внутришлифовальные станки. На внутришлифовальных станках шлифуют сквозные и глухие отверстия цилиндрической и конической формы, а также их торцы.

При обычном исполнении станков вращаются как шлифовальный круг V_кр, так и заготовка.

При планетарном исполнении вращение заготовки V_заг передано оси шлифовального круга V_оси , т.к. заготовки обычно тяжёлые и имеют несимметричную форму. Кроме того подача врезания П_вр выполняется на этих станках не смещением оси шлифовального круга относительно оси шлифуемого отверстия, а изменением величины радиуса вращения оси шлифовального круга относительно оси отверстия.

Для обеспечения достаточной (30-40м/с) скорости резания число об/мин шлифовальных кругов малого диаметра приходиться доводить до 150 000 об/ми.

Опорами шпинделей служат прецизионные радиально-упорные шарикоподшипники со смазкой масляным туманом, а также гидро- и аэростатические подшипники.

Внутришлифовальный полуавтомат мод. 3А252, например, предназначен для шлифования отверстий с диаметром до 200 мм (рис. 39).

Шлифовальный круг имеет две частоты вращения: 3650 и 1000 об/мин, устанавливаемые сменными шкивами. Электродвигатель привода вращение заготовки В_заг – двухскоростной, что в сочетании с бесступенчатым вариатором даёт диапазон частот вращения заготовки n_заг = 110…870 об/мин.

Гидропривод обеспечивает возвратно-поступательное движение шлифовальной бабки П_пр гидроцилиндром Гц _Пр с одновременным отключением гидроцилиндром Гц_бл ручного привода этого движения маховиком, а также зажима заготовки в патроне гидроцилиндром Гц_заж. Включение продольного перемещения шлифовальной бабки П_пр выполняют вручную золотником З_пр, при этом одновременно срабатывает и Гц_бл. Реверсирование П_првыполняется упорами У_п или вручную реверсивным золотником З_р.

Подача врезания П_вр выполняется на каждый двойной ход бабки электромагнитом, срабатывание которого поворачивает краповое колесо с z = 200 на несколько зубьев вместе с корпусом. Этот поворот передаётся через планетарный механизм на ходовой винт с шагом t = 3 мм. Пружина на дальнем конус ходового винта обеспечивает выбор зазора в резьбе.

Левое колесо z = 23 неподвижно и скреплено с корпусом бабки. При вращении корпуса сателлит с z = 23 откатывается по центральному колесу. При этом второй сателлит с z = 22, обкатываясь по колесу с z = 24, скреплённому с ходовым винтом, заставляет его медленно поворачиваться из-за разности передаточных отношений обоих пар. Повороту храпового колеса на 1 зуб соответствует перемещение бабки на 0,00125 мм. Ручное врезание получают вращением маховика. Ходовой винт Xв₁ служит для ручного поперечного перемещения бабки, а ходовой винт Xв₂ для поворота этой бабки на угол шлифуемого конуса.

3. Бесцентровошлифовальные станки

Бесцентровошлифовальные станки применяются в крупносерийном и массовом производстве для наружного и внутреннего шлифования тел вращения. (рис) При шлифовании наружных поверхностей заготовка 3, поддерживаемая ножом 4, располагается между двумя абразивными кругами из которых шлифуемый круг 1, вращаясь с окружной скоростью 30…40 м/с, снимает с заготовки припуск, а другой ведущий круг 2, вращающийся с окружной скоростью 10…50 м/мин, сообщает заготовке вращение (круговую подачу) V_Sкр и продольную (осевую) подачу П_пр. Установочное поперечное перемещение ведущего круга П_вропределяет диаметр шлифуемой детали. Ось ведущего круга 2 поворачивает на угол α, чтобы он не только вращая заготовку V_Sкр, но и выполняя её осевую подачу П_пр. При черновом шлифовании α = 1,5…6º, при чистовом α = 0,5…1,5º.

Для прилегания к заготовке ведущего круга, повёрнутого на угол α, по линии, он заправляется как однополостный гиперболоид вращения, движением алмаза параллельно оси заготовки.

Наиболее часто на этих станках применяют сквозное шлифование деталей с постоянным наибольшим диаметром (рис. а), но применяют и шлифование деталей с уступом до упора 5 (рис. б). В этом случае для заготовки 3 и её снятие ведущий круг 2 отводится.

Недлинные заготовки сложной формы шлифуют методом врезания поперечным перемещением ведущего круга 2 (рис. в). При этом в осевом направлении заготовка 3 фиксируется упорами 5, к которому поджимается за счёт небольшого (порядка 30”) поворота оси ведущего круга 2.

Для получения на заготовке конической, фасонной или ступенчатой формы при врезном шлифовании шлифующему, а иногда и ведущему кругу придается с помощью правки соответствующая форма рабочей поверхности по копиру.

Для бесцентрового шлифования отверстий (рис. г) заготовки 1 типа втулок базируются наружной точно обработанной цилиндрической поверхностью на два опорных ролика 2 к которым их поджимает ведущий шлифовальный круг 3. Шлифующий круг 4 кроме вращения имеет возвратного поступательное движение П_пр вдоль оси и подачи врезания П_вр в сторону ведущего круга 3. Радиальные усилия резания замыкаются через толщину стенки заготовки на ведущий круг 3, поэтому не деформируют даже тонкостенную заготовку.

г)

Преимущества бесцентровошлифовальных станков:

1. Большое сокращение вспомогательного времени на установку, выверку

и снятие заготовки, особенно при продольной подаче.

2. Меньший припуск на обработку, т.к. заготовка самоцентрируется.

3. Прогиб заготовки от сил резания исключён.

4. Большая стабильность размеров в партии деталей.

5. Возможность шлифования относительно тонких валов и тонкостенных втулок.

Недостатки: требуется высокая квалификация наладчика.

4. Плоскошлифовальные станки

По расположению оси шпинделя плоскошлифовальные станки подразделяются на горизонтальные (рис. а и в), работающие периферией круга и на вертикальные (рис. б и г), работающие торцом круга.

По форме стола они подразделяются на имеющие круглый стол (в и г) имеющие прямоугольный стол (а и б).

Главное движение резания у всех разновидностей – вращение шлифовального круга V_кр. При прямоугольном столе имеется его продольное возвратно-поступательное движение П_пр, при круглом – вращение стола V_ст. При работе дисковым кругом на станках с горизонтальным шпинделем имеется периодическая поперечная подача П_поп вдоль оси шпинделя для обработки заготовок по всей их ширине.

У всех вариантов плоскошлифовальных станков имеется ещё периодическая вертикальная подача врезания П_вр, выполняемая в начале каждого хода или оборота стола. Шероховатость поверхностей, обрабатываемых на плоскошлифовальных станках после чернового шлифования достигает от 3,2 до 0,8, после чистового от 0,8 до 0,4 и после тонкого шлифования – 0,4 до 0,2.

 

Вопросы для самоконтроля.

1.Какие основные типы шлифовальных станков вы знаете?

2.К какой группе станков относятся шлифовальные станки по своей классификации?

3.В чём отличее рабочего места шлифовщика от рабочего места токаря, фрезеровщика, сверловщика.

4.Как осуществляется правка круга на плоскошлифовальных станках с прямоугольным столом.

5.Как осуществляется главное движение резания на плоскошлифовальных станках?

 

 

Тема1.8. Сведения о технологическом процессе механической обработки.

 

Понятие о базировании и базах. Технологические базы. Заготовки деталей и припуски на обработку.

Технологическая документация. Правила построения технологического процесса.

 

 

Методические указания.

 

При изучении этой темы необходимо ознакомиться с темой базирование и базы.

Под базированием в машиностроении понимают придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Под изделием подразумевают деталь, сборочную единицу, а также режущий и измерительный инструмент, приспособления, приборы и другие объекты, допускающие их представление как абсолютно твёрдых тел. Имея в виду широкое приложение понятия «базирование» к различным объектам, изложим его сущность применительно к заготовкам и деталям, что нисколько не снижает общности рассматриваемых положений. Придание детали требуемого положения в избранной системе координат осуществляется в реальной ситуации путем соприкосновения ее поверхностей детали или деталей, на которые ее устанавливают или с которыми соединяют. Фиксация достигнутого положения и постоянного контакта обеспечиваются силами, в числе которых первым проявляется действие массы самой детали и сил трения. Реальные детали машин ограничены поверхностями, имеющими отклонения формы от своего идеального прототипа. поэтому базируемая деталь может контактировать с деталями, определяющими ее положение лишь на отдельных элементарных площадках, условно считаемых точками контакта. В общем случае при сопряжении детали по трём поверхностям с базирующими ее деталями возникает шесть точек контакта. При этом на контактирующих поверхностях точки контакта распределяются определённым образом. Базой называют поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точку, принадлежащие заготовке или изделию и используемые для базирования.

 

Для базирования детали обычно требуется несколько баз, образующих систему координат. Совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки (изделия, детали) называют комплектом баз.

На схемах двусторонние связи заменяются опорными точками. Опорная точка – символ связи, который изображается в виде «галочки» или «ромбика» (рис.1).

Рис. 1 Изображение опорной точки: а)- вид сбоку; б) – вид сверху

 

При базировании призматической детали (рис. 2), в качестве баз используются три поверхности, которые образуют комплект баз, включающий в себя установочную, направляющую и опорные базы.

Рис. 2 Базирование призматической детали

 

Установочной базой называется база, которая накладывает на деталь три двусторонние связи и, тем самым, лишает деталь трех перемещений. На практических схемах установочная база отображается тремя опорными точками. Например. На рис. 2 первая двусторонняя связь (или первая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси OZ; вторая – вращения вокруг оси параллельной OX третья – вращения вокруг оси параллельной OY.

Направляющей базой называется база, которая накладывает на деталь две двусторонние связи, лишает деталь двух перемещений. На практических схемах направляющая база отображается двумя опорными точками. На рис.2 четвертая двусторонняя связь (или четвертая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси OY; пятая – вращения вокруг оси параллельной OZ.

Опорной базой называется база, которая накладывает одной двустороннюю связь и лишает деталь одного перемещения. На практических схемах опорная база отображается одной опорной точкой. На рис. 2 шестая двусторонняя связь (или шестая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси OX.

Рис. 3 Базирование призматической детали в проекциях на плоскостях

 

Любая цилиндрическая (коническая) деталь имеет две плоскости симметрии, которые, пересекаясь, образуют ось. Эта особенность и позволяет использовать при базировании цилиндрической детали в качестве базы ось (рис. 4). При базировании цилиндрической детали в качестве баз используются ось и две плоские поверхности, которые образуют комплект баз, включающий в себя двойную направляющую и две опорные базы. Двойной направляющей базой называется база, которая накладывает четыре двусторонние связи и лишает, тем самым, деталь четырех перемещений. На практических схемах двойная направляющая база отображается четырьмя опорными точками. Например. На рис.4 первая двусторонняя связь лишает деталь перемещения вдоль оси OZ, вторая – вращения вокруг оси OY, третья - перемещения в вдоль оси OY, четвертая — вращения вокруг оси OZ.

Рис. 4 Базирование цилиндрической детали

 

Из двух опорных баз у цилиндрической детали одна лишает деталь перемещения, а другая вращения. На рис. 4. пятая опорная точка лишает деталь перемещения вдоль оси OX, а шестая – вращения вокруг оси OX.

Деталь типа «диск» (рис. 5), как правило, имеет две плоскости симметрии, которые, пересекаясь, образуют ось, и хорошо развитые торцовые поверхности.

Рис. 5 Базирование детали типа диск

 

При базировании детали типа «диск» в качестве баз используются ось и две плоскости, которые образуют комплект, включающий в себя установочную, двойную опорную и опорную базы. Установочная база – лишает деталь трех степеней свободы. Эта база была рассмотрена при базировании призматической детали. У диска эта база выполняет ту же функцию – она лишает деталь одного перемещения и двух вращений.

Первая двусторонняя связь (первая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси OY; вторая – вращения вокруг оси OZ; третья – вращения вокруг оси OX.

Двойной опорной базой называется база, которая накладывает две двусторонние связи и лишает деталь двух перемещений во взаимноперпендикулярных направлениях. Обе двусторонние связи накладываются на оси, но одна в горизонтальной, а другая в вертикальной плоскости симметрии.

Опорная база накладывает одну двустороннюю связь и лишает деталь типа «диск» вращения вокруг своей оси. Располагается такая база как можно дальше от оси в горизонтальной или вертикальной плоскости симметрии. Реализуется в виде паза или лыски на цилиндрической поверхности детали.

Итак, при базировании любой детали действует правило «шести точек». Сущность его такова: для определения положения детали необходимо и достаточно лишить ее шести степеней свободы, то есть задать координаты шести точек. При нарушении правила шести точек появляется неопределенность базирования. Базирование необходимо на всех стадиях создания изделия.

Классификация баз:

1 По назначению:

- конструкторские:

а) основные,

б) вспомогательные;

- технологические;

- измерительные.

2. По лишаемым степеням свободы:

- установочная;

- направляющая;

- опорная;

- двойная направляющая;

- двойная опорная.

3. По характеру проявления:

- явные;

- скрытые.