Рис.9. Основные узлы круглошлифовального станка

По интенсивности съема припуска все операции круглого наружного шлифования подразделяются обдирочное, предварительное и тонкое шлифование.

Обдирочное шлифование применяют для удаления с заготовок дефектного слоя (толщиной не более 1 мм на диаметр) после литья, ковки, штамповки, прокатки. Скорость круга v_к=35 – 60 м/с и более, точность обработки 8 – 9 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_а=2,5 – 5 мкм.

Предварительное шлифование выполняют после токарной обработки, но перед термической обработкой заготовок. Скорость круга v_к=40 – 60 м/с и более, точность обработки 6 – 9 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_а=1,2 – 2,5 мкм.

Окончательное шлифование производят после термической обработки заготовки. Скорость круга v_к=35 – 40 м/с и более, точность обработки 5 – 6 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_а=0,2 – 1,2 мкм.

Тонкое шлифование (припуск 0,05 – 0,1 мм на диаметр) предназначено для обеспечения малой шероховатости поверхности R_а=0,025 – 0,1 мкм.

По классификатору группа шлифовальных станков обозначена цифрой 3 (первая цифра в обозначении модели). Вторая цифра указывает тип станка: 1 — круглошлифовальные (мод. 3161); 2 — внутри-шлифовальные станки (мод. 3228); 3 — обдирочно-шлифовальные (мод. 332); 4 — специализированные шлифовальные станки, например шлицешлифовальные (мод. 3451); 5 — не предусмотрено; 6 — заточные (мод. 364); 7 — плоскошлифовальные с прямоугольным (мод. 371) и круглым (мод. 3756) столом; 8 — притирочные и полировальные (мод. 3816); 9—различные станки, работающие с использованием абразивного инструмента (мод. 395). Если необходимо указать, что данная конструкция станка модернизирована, то в условное обозначение вводят букву А (мод. 5А64). Шлифовальные станки делят на универсальные и специальные. В промышленности наиболее распространены шлифовальные станки нормальной (Н) и повышенной (П) точности. [2, стр. 206-226]

Обеспечение жестких допусков на геометрическую точность шлифуемых поверхностей требует решения комплекса проблем.

1. Постоянство положения оси вращения заготовки обеспечивают повышением точности формы центров, круглость которых должна быть не более 1 – 2 мкм. Для этого применяют центра с твердыми вставками.

2. На станках с вращающимся шпинделем в передней бабке в качестве опор шпинделя применяют гидростатические подшипники позволяющие снижать влияние отклонения от круглости подшипниковых шеек шпинделя на круглость шлифуемой поверхности и длительное время сохранять требуемую точность вращения.

3. Для обеспечения параллельности оси вращения изделия ходу стола применяют следующие конструктивные решения:

   • повышают плавность поворота верхнего стола применением воздушной или гидравлической разгрузки, что позволяет снизить погрешность установки оси вращения заготовки параллельно продольному ходу стола;

   • применяют измерительные устройства для контроля параллельности оси вращения детали продольному ходу стола;

   • пиноль задней бабки монтируют с предварительным натягом, используя шариковые и роликовые направляющие;

   • применяют измерительно-управляющие устройства, которые следят за измерением шлифуемой поверхности и при необходимости выдают команды на исполнительные механизмы, обеспечивающие автоматическую коррекцию оси вращения заготовки;

   • выносят источники теплоты за пределы базовых узлов станка(гидростанции, установки СОЖ), установки смазки), вводят устройства для автоматического снижения температуры нагрева масла, СОЖ и ее стабилизации;

   • повышают суммарную статическую жесткость станка;

   • постоянство положения оси вращения шлифовального круга обеспечивают применением гидродинамических гидро- и пневмостатических подшипников;

   • повышают точность изготовления подшипниковых шеек шпинделя, круглость которых в зависимости от класса точности станка не превышает 0,3 – 1 мкм.

Стабильность указанных величин достигается применением на шлифовальной бабке роликовых направляющих качения в том числе с предварительным натягом, винтовой пары качения в последнем звене кинематической цепи подач, что исключает неблагоприятное влияние трения скольжения. В качестве привода механизма поперечных подач на прецизионных круглошлифовальных станках применяют шаговый электродвигатель, ротор которого дискретно поворачивается на малые углы (1,5), что позволяет получать малые величины врезных подач, а кинематическая цепь становится короткой и жесткой. Колебания шлифовальной бабки относительно оси центров снижают путем тщательной балансировки круга вне станка с помощью грузиков, а затем после его установки на станок и правки, окончательной балансировки на станке специальными балансировочными механизмами.

Автоматическое управление режимами шлифования позволяет обеспечить стабильное качество шлифуемых поверхностей. [1, стр. 86-88]

ТИПЫ КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ И ИХ ОСОБЕННОСТИ

Круглошлифовальные центровые станки

Круглошлифовальные центровые станки применяют для обработки наружных поверхностей деталей типа тел вращения с прямолинейными образующими, цилиндрические и конические поверхности. В качестве технологических баз используют центровые отверстия или наружные цилиндрические поверхности. В зависимости от направления поступательного движения подачи различают следующие способы шлифования:

• Врезное шлифование – обеспечивается движением продольной подачи в одном направлении, перпендикулярном к оси обрабатываемой заготовки, которая шлифуется при ее вращении.

• Осциллирующее шлифование: шлифовальный круг или заготовка наряду с вращательным движением совершает возвратно-поступательное движение, предназначенное для обработки поверхностей значительной длины, превышающей высоту шлифовального круга. В конце каждого прохода круг подают на установленную глубину шлифования.

• Шлифование уступами (комбинация врезного и осциллирующего шлифования): отдельные участки поверхности (уступы) заготовки обрабатывают последовательно врезанием круга, уступы при этом должна перекрывать друг друга. Оставшуюся часть припуска снимают осциллирующим шлифованием.

• Глубинное шлифование может быть как с продольной так и с поперечной подачей. При шлифовании с продольной подачей весь припуск снимают за один проход круга. Последний правят ступенькой или на конус. При шлифовании с поперечной подачей заготовке сообщают медленное вращение. За время одного оборота заготовки снимается весь припуск. [2, стр. 243-244]

Круглое наружное шлифование (рис. 3,а) осуществляют сочетанием следующих движений: вращение шлифовального круга 1 (главное движение V_к резания), вращение шлифуемой заготовки 2 вокруг своей оси (круговая подача V₃), прямолинейное возвратно-поступательное перемещение заготовки или шлифовального круга вдоль своей оси (продольная подача S_пр); поперечное перемещение шлифовального круга на заготовку (или наоборот) (поперечная подача S_п или подача на глубину резания). При шлифовании с продольной подачей S_пр поперечная подача S_п осуществляется периодически (в конце каждого двойного или одинарного хода стола станка). При круглом наружном шлифовании методом врезания (рис. 3, б) высота круга равна или больше длины шлифуемой заготовки, поэтому нет необходимости в продольной подаче, а поперечная подача производится непрерывно в течение обработки. [2, стр. 209].

Промышленность выпускает круглошлифовальные станки классов точности П, В и А. Для них регламентированы допуски на геометрическую точность и шероховатость шлифуемых поверхностей. Станки обеспечивают круглость 0,3 мкм на образце диаметром 100 мм и шероховатость R_а=0,04 мкм. На современных прецизионных круглошлифовальных станках цикл шлифования автоматизирован. Автоматическое управление режимами обработки обеспечивает стабильное качество шлифуемых поверхностей. [2, стр. 236]

Бесцентрово-шлифовальные станки

Бесцентрово-шлифовальные станки используют для обработки деталей типа тел вращения (ступенчатых валов, поршневых пальцев, гильз, прутков, деталей подшипников качения). Ведущий круг и шлифовальный круг (рабочий) круг вращаются в одном направлении, но с разной окружной скоростью. Скорость шлифовального круга (30 – 50 м/с) в 75 – 80 раз превышает скорость ведущего круга. Вследствие этого сила трения между заготовкой и шлифовальным кругом меньше, чем между заготовкой и ведущим кругом. Поэтому окружная скорость заготовки близка к окружной скорости ведущего круга. [2, стр. 248]

При бесцентровом наружном шлифовании (рис. 3, в) заготовку 2 устанавливают на опорном ноже между шлифующим рабочим 1 и подающим (ведущим) 4 кругами. Вращением круга 4 заготовке 2 сообщается вращение (V₃) и подача S_пр, для получения последней круг 4 устанавливают под небольшим углом к оси круга 1. [2, стр. 209]. На этих станках проводят следующие виды обработки заготовок:

• Бесцентровое шлифование напроход: продольное перемещение заготовки обеспечивается установкой оси ведущего круга на угол 8 к оси шлифовального круга.

• Бесцентровое шлифование до упора: осевое перемещение заготовки осуществляется до упора; затем ведущий круг отводят от детали в направлении, перпендикулярном к ее оси, и обработанная деталь выводится упором из рабочей зоны.

• Врезное бесцентровое шлифование применяют для обработки ступенчатых и профильных заготовок. Заготовку укладывают на нож и ведущий круг, после чего шлифовальный круг перемещается на заготовку и наоборот.

Бесцентровое шлифование отличается производительностью, в несколько раз превышающей производительность центрового шлифования. К недостаткам можно отнести сложность наладки при высоких требованиях к цилиндричности заготовки; невозможность получения поверхностей, концентрично расположенных относительно ранее обработанных[ центровых отверстий. [2, стр. 248-249].

Внутришлифовальные станки

Внутришлифовальные станки предназначены для обработки внутренних поверхностей цилиндрической или конической формы с прямолинейной образующей

Круглое внутреннее шлифование осуществляют продольной подачей S_пр шлифовального круга (или заготовки) и врезанием. Для круглого внутреннего шлифования с продольной подачей (рис. 3, г) необходимы те же движения, что и при круглом наружном шлифовании. [2, стр. 209]. Применяют внутреннее врезное и внутреннее бесцентровое шлифование; в последнем случае заготовку не закрепляют.

На станках используют следующие методы шлифования отверстий:

• С продольной подачей, при этом обеспечивается более высокая точность и меньшая шероховатость обработанной поверхности.

• Врезное с поперечной подачей. Врезное с дополнительным осциллирующим движением круга. Используют для обработки коротких и глухих отверстий.

• Шлифование с планетарным движением круга, при этом шлифовальный круг кроме вращения вокруг своей оси получает вращательное движение относительно оси шлифуемого отверстия заготовки от специального устройства станка.

Диаметр шлифовального круга при внутреннем шлифовании выбирают наибольшим допустимым по условию размещения в обрабатываемом отверстии. При этом применяют более мягкие круги, чем при наружном шлифовании. При внутреннем шлифовании достигается точность отверстия 7-ого квалитета, шероховатость R_а=0,16 – 0,63 мкм. Припуски на шлифование как правило на 50% меньше, чем при круглом наружном шлифовании. [2, стр. 243-244].

Профилешлифовальные станки

Профилешлифовальные станки предназначены для шлифования сложных контуров, которые нельзя обработать простым движением круга простой формы. На них обрабатывают шлицевые валы, зубчатые колеса, кулачки, валики прокатных станов, фасонные резцы, профильные шаблоны, копиры, пуансоны, матрицы и др.. Для обработки этих деталей создано много станков различного назначения: зубошлифовальные, резьбо и червячно-шлифовальные, вальцешлифовальные, шлифовально-копировальные, профилешлифовальные, желобошлифовальные и др.

Профильное шлифование ведут методом копирования или огибания. При методе копирования профиль шлифуемой поверхности детали полностью совпадает с профилем шлифовального круга. При методе огибания профили детали и круга не совпадают, а сложный контур на детали образуется как огибающая различных положений шлифовального круга простой формы. Более распространен метод копирования. [2, стр. 253-254]

Схемы профильного шлифования:

а — копированием на круглошлифовальном станке, б — копированием на бесцентрово-шлифовальном станке,

в — копированием на плоскошлифовальном станке, г — огибанием на круглошлифовальном станке,

д — огибанием на плоскошлифовальном станке, е — огибанием на профилешлифовальном станке;

1 — шлифовальный круг, 2 — заготовка.

Круглошлифовальный станок 3М151

Круглошлифовальный станок марки 3М151 предназначен для наружного шлифования цилиндрических, конических и торцовых поверхностей тел вращения. Цифра 3 обозначает, что данный станок относится к группе шлифовальных станков. Буква М обозначает, что данная конструкция станка модернизирована. Цифра 1 обозначает, что станок относится к типу круглошлифовальных станков.

При обработке на станке детали устанавливают в центрах или закрепляют в патроне. Для обработки деталей на указанном станке обеспечивается вращение шпинделя круга, вращение обрабатываемой заготовки, продольное перемещение стола, непрерывная или периодическая подачу на толщину срезаемого слоя. Детали, длина которых меньше ширины круга, шлифуют без продольного перемещения заготовки методом врезания.

Техническая характеристика станка

Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:

Диаметр: 200 мм

длина: 700 мм

Высота центров: 125 мм

Диаметр шлифовального круга:

Наименьший: 450 мм

Наибольший: 600 мм

Частота вращения шлифовального круга: 1590 мин^-1

Частота вращения заготовки: 50—500 мин^-1