Шлифовальные и доводочные станки

Назначение, классификация и область применения. Во всех шлифовальных станках шлифовально-доводочной группы движение резания обеспечивается вращением инструмента, а движение подачи — поступательным перемещением либо вращением заготовки или инструмента. В доводочных станках движение резания может сообщаться и заготовке.

В основу классификации станков этой третьей группы положены такие признаки, как вид шлифуемой поверхности (наружная или внутренняя, плоская или цилиндрическая), виды деталей, для обработки которых предназначен станок (вальцы, кулачковые валы, коленчатые валы и т. п.), конструктивные особенности станков (двухстоечный, бесцентровый, планетарный), особенности обрабатываемых конструктивных элементов деталей (резьба, шлицы, профили и др.).

Круглошлифовальные станки относятся к первому типу станков и используются для обработки цилиндрических и конических поверхностей гладких и ступенчатых заготовок, установленных на неподвижных центрах. Заготовки перед шлифованием проходят обработку, позволяющую получить достаточно точные их форму и размеры, и для шлифования оставляется небольшой припуск, обычно измеряемый десятыми долями миллиметра. Примерами круглошлифовальных станков являются модели ЗЕ12, ЗА141, ЗА172 и др.

Внутришлифовальные станки относятся ко второму типу станков рассматриваемой группы и используются для окончательной обработки цилиндрических и конических отверстий, как сквозных, так и глухих. Примерами этих станков служат модели 3K225В, ЗА228П, ЗА230 и др. В ряде случаев одновременно с отверстием на этих станках могут обрабатываться и торцы заготовок.

Обдирочно-шлифовальные станки, относящиеся к третьему типу, обычно работают на более жестких режимах и предназначаются для глубокой зачистки труднообрабатываемых элементов заготовок, полученных литьем, сваркой, штамповкой (заусенцев, швов, неровностей и т. п.). Их применяют также для обработки заготовок из неметаллов, например при изготовлении шлифовальных кругов и т. п.

Четвертый и пятый типы включают специализированные шлифовальные станки. Так, мод. ЗА544 используется для плоского шлифования направляющих станков, мод. 3510 отличается повышенной точностью обработки, мод. 3451 применяется для шлицешлифовальных работ и т. п. Заточные станки относятся к шестому типу и используются для заточки различного металлорежущего инструмента (резцов, слесарного инструмента, сверл и т. п.) и многих других работ. Универсально-заточные станки мод. 3644, ЗВ641, ЗМ642К и др. позволяют затачивать многолезвийный инструмент, а заточные станки мод. 3622, ЗВ659 и 3663 служат для заточки соответственно резцов, сверл и червячных фрез.

Плоскошлифовальные станки (седьмой тип) применяют для обработки плоскостей. Эти станки могут работать торцом или периферией-круга, а заготовки устанавливаются на вращающемся круглом столе (мод. ЗА740, ЗБ756) или возвратно-поступательно перемещающемся прямоугольном столе (мод. ЗГ71М, ЗБ722).

Притирочные и полировальные станки относятся к восьмому типу. Так, мод. 3881 и 3881Б применяют для изготовления шлифов при металлографических исследованиях, а мод. 3867 используют для доводки при бесцентровой обработке.

Полировальные станки позволяют получать заготовки с весьма малой шероховатостью поверхности, а притирочные обеспечивают, кроме того, высокую геометрическую и размерную точность. Для достижения высокой герметичности соединения применяют также притирочные работы и станки.

Станки, различные по назначению и виду инструмента, часто относят к девятому типу этой группы. Так, мод. 3992 и 3921 применяют для доводки центровых отверстий, а мод. ЗВ95 - для шлифования сложных профилей с использованием пантографа.

Универсальные станки третьей группы применяют при любых масштабах производства, однако при переходе к крупным сериям и массовому производству предпочтение отдается специализированному оборудованию.

Круглошлифовальные станки. Основные узлы круглошлифовалыюго станка (рис. 224) размещаются на. станине 2 с направляющими для продольного перемещения стола 9 и поперечно-шлифовальной бабки 7. Внутри станины располагается гидроцилиндр, обеспечивающий возвратно-поступательное движение продольной подачи. Величина хода регулируется переставными упорами 10, которые при ходе стола толкают рычаг управления гидросистемы, чем обеспечивается реверс стола. На лицевой стороне станины расположены панели 1 управления всеми движениями станка, подачей СОЖ, ускоренными холостыми ходами и т. п. Стол станка песет шпиндельную 4 и заднюю 8 бабки. Шпиндельная бабка обеспечивает вращение заготовки со скоростью v₃, для чего внутри нее размещается привод с плавным регулированием скоростей. Шпиндель несет поводковый патрон, вращающийся относительно неподвижного переднего центра, либо трехкулачковый или иной конструкции самоцентрирующий патрон. Эти патроны во. время работы закрыты откидным щитом 5.

Шпиндельная бабка может поворачиваться на столе относительно вертикальной оси, чем достигается возможность обработки коротких конусов, на заготовках, закрепленных в патроне. Задняя бабка также несет неподвижный центр. Центры выполнены невращающимися для повышения, точности обработки. Задняя бабка имеет установочное перемещение вдоль станка для закрепления ее в соответствии с длиной детали. Центр бабки перемещается в ее корпусе механически (от пружины), или же заготовка гидравлически зажимается в центрах с одинаковым усилием путем перемещения заднего, подвижного центра.

Стол с обеими бабками может поворачиваться относительно нижнего его основания при обработке длинных пологих конусов. При перемещениях стола по станине ее направляющие защищаются щитками 3 от попадания стружки и частиц абразивных материалов.

Шлифовальная бабка 7 несет шпиндель с консольно закрепленным кругом 6 и обеспечивает его вращение с необходимой скоростью резания v_к и перемещение “на заготовку” s_поп после завершения продольного или двойного хода стола. Точность этого перемещения обеспечивается механизмом точной поперечной подачи. Иногда шлифовальная бабка может разворачиваться относительно . вертикальной оси, что позволяет вести обработку конусов или одновременную обработку цилиндрической и тордовой поверхностей заготовки.

Крепление круга (рис. 225) должно быть надежным, для чего между стальными фланцами 4, в которых круг зажимается винтами 2, ставятся прокладки 5. Круг с фланцами подвергается балансировке путем перемещения трех грузов 1 в кольцевом пазу левого фланца. Крутящий момент со шпинделя 3 на круг передается сегментной шпонкой. На рисунке показано крепление низкого и более высокого кругов.

На станке имеется приспособление для периодической правки круга по прямолинейной образующей и установка для подачи СОЖ в зону обработки. При работе вокруг быстро вращающегося круга образуется свое-образная подушка препятствующая охлаждению круга поливом (рис. 226,а). В последние годы получает распространение подача СОЖ к торцам или отверстию круга, откуда центробежные силы “прокачивают” СОЖ сквозь поры круга (рис. 226,б), непосредственно омывая режущие зерна и деформируемый материал заготовки.

Заготовка может крепиться в мембранном патроне (рис. 227) кулачки 4 которого точно центрируют заготовку 5 за счет равной упругости мембраны 3. Зажим и освобождение заготовки производится штоком 1 перемещающимся от пневмо- или гидроцилиндра внутри шпинделя 2 При малых усилиях шлифования шток может использоваться только для снятия заготовки.

Возможности круглошлифовальных станков довольно широки: на них ведут обработку наружных цилиндрических, конических, торцовых и фасонных поверхностей. Шлифование может осуществляться с продольной поперечной, а иногда и наклонной подачами периферией, торцом или фасонной поверхностью круга. Станки, предназначенные для одновременной обработки торца и цилиндра, называют торцекруглошлифовальными. Они мало отличаются по виду от круглошлифовальных станков, но имеют наклонную подачу.

Бесцентрово-шлифовальные станки предназначаются для шлифования наружной и внутренней поверхностей тел вращения (подшипниковых колец поршневых пальцев двигателей и компрессоров, втулок и т. п.). Они работают “на проход” при шлифовании гладких цилиндров, или “врезанием” при изготовлении ступенчатых валов, осей и т. п. Наладка станка занимает значительное время. Это обстоятельство в сочетании с весьма высокой производительностью станков позволяет успешно применять их только в условиях серийного и массового производства.

Линия центров шлифующего и ведущего кругов может располагаться горизонтально, вертикально и наклонно (рис. 228). Бабка 4 шлифующего круга может быть неподвижной, иметь поступательное перемещение по станине 5 при настройке на диаметр шлифования или качательное движение относительно оси 6. Бабка 1 ведущего круга обычно имеет возвратно-поступательное движение s_н для настройки (при методе шлифования “на проход”) или поперечной подачи заготовки на шлифующий круг. Шлифующий и ведущий круги (на рисунке видны только крышки 3 и 2 их шпинделей) получают вращение в одном направлении со скоростью главного движения v_к и скоростью ведущего круга v_вк, определяющей частоту вращения заготовки относительно ее продольной оси и величину продольной подачи.

Заготовка размещается на ноже суппорта, находящегося между кругами (на рисунке не виден), и перемещается по нему параллельно оси шлифующего круга. В данном станке опорный нож неподвижно закреплен, в других конструкциях станков он может иметь поступательное настроечное движение в горизонтальной или вертикальной плоскостях. Наклонная компоновка станка обеспечивает хороший прижим заготовки к ведущему кругу и надежное вращение ее при входе в зону шлифования и при выходе из нее.

Бабка ведущего круга имеет возможность поворачиваться относительно горизонтальной оси для регулировки величины, подачи, а сам круг вращается от электродвигателя постоянного тока с переменной частотой вращения, чем регулируется скорость вращения заготовки. Правка кругов осуществ-яется правильными устройствами с электромеханическим приводом. Этот мощный современный станок (мощность электродвигателя главного движения около 50 кВт) может встраиваться в автоматическую линию. Схема работ, выполняемых при бесцентровом внутреннем шлифовании, приведена на рис. 229,

Внутришлифовальные станки в зависимости от наличия вращения заготовки разделяют на обычные, у которых заготовка вращается относительно своей оси со скоростью v₃, и планетарные, у которых вокруг оси неподвижной заготовки вращается шпиндель шлифовального круга.

Все узлы внутришлифовального станка (рис. 230) несет массивная станина 8 с двумя взаимно перпендикулярными направляющими для ручного установочного поперечного перемещения шпиндельной бабки 3 и продольного возвратно-поступательного движения шлифовальной бабки 6. Заготовка 1 устанавливается в патроне на шпинделе шпиндельной бабки и вращается со скоростью v₃ относительно оси шпинделя. Эта ось вместе с бабкой может поворачиваться в горизонтальной плоскости на угол до 45°, что позволяет шлифовать внутренние конусы. При работе заготовка закрывается щитком 2. Шлифовальный круг 4 шлифовальной бабки получает вращение со скоростью v_k от одного из трех сменных шпинделей. Управление гидравлической системой станка ведется с панели 9, а станка с электросхемой — с панели 7. Торцешлифовальное устройство 5 позволяет за один установ обрабатывать торец заготовки.

К рабочим движениям относятся v_K, v₃, s_non и 5_прод, что позволяет вести обработку отверстия и открытого торца заготовки. Поперечная автоматическая подача сообщается кругу от храпового механизма.

Гидрокинематическая схема станка приведена на рис. 231, где 1—28 — элементы кинематической цепи станка.

Схемы внутреннего шлифования приведены на рис. 232. Из элементов режима резания обязательны v_k и v₃, а подачи могут быть обе (рис. 232, а, в) или только поперечная (рис. 232, б, д). Последний способ называют врезным шлифованием, Он имеет высокую производительность, так как расчетный путь инструмента L_p здесь короче, чем при других способах.

Внутришлифовальные круги требуют высокой частоты вращения. В силу этого шпиндельные узлы этих станков выполняют не только с механическим высокооборотным (2600 об/с и выше) приводом, но и с пневматическим. Понятно, что это обусловлено малым диаметром круга.

Шлифовальную головку 1 или круг 4 крепят непосредственно на шпинделе 3,а чаще всего — на переходной оправке 2 (рис. 233). Правка круга выполняется так же, как и на круглошлифовальном станке, но значительно чаще ввиду более быстрого износа круга в связи с большей дугой его контакта с заготовкой и относительно -меньшей скорости v_k

Плоскошлифовальные станки. Все основные узлы такого станка (рис, 234) располагаются на Т-образной (в плане) станине 8 с продольными направляющими для стола 1, на котором закрепляются заготовки. Для заготовок из магнитных материалов с этой целью часто используется магнитная плита, установленная на столе; остаточный магнетизм деталей устраняется пропусканием их через катушку переменного тока. Привод стола со скоростью v₃ осуществляется от гидроцилиндра, а изменение направления движения стола - посредством гидравлической схемы, от упоров, устанавливаемых в нужном положении на боковой поверхности стола. По поперечным и вертикальным направляющим перемещается шпиндельная бабка 3 с электродвигателем, вращающим шпиндель с кругом 5. Круг обычно имеет одну частоту вращения, он шлифует заготовку своей: периферией со скоростью резания v_k. Поперечная подача s_ПОП = kH осуществляется на каждый ход или на каждый двойной продольный ход стола.

В первом случае круг работает по встречному методу, а во втором — при одном ходе происходит встречное, а при другом возвратном — попутное шлифование. Шпиндельная бабка 3 расположена на стойке 2 с вертикальными направляющими. Вертикальная подача s_b = t шлифовального круга по этим направляющим осуществляется обычно механически. Сноп искр, вылетающих из-под круга, в значительной степени гасится вертикальным щитком кожуха стола. Кожух стола служит также для сбора. СОЖ. В целях предотвращения попадания абразивных частиц и стружки в воздух цеха применяется отсос пыли, например установкой, показанной на рис. 235.

Периодическая правка круга осуществляется устройством, устанавливаемым на столе станка или на кожухе 4 круга (см. рис. 234). Управление станком осуществляется от гидропанели 6 и кнопочной станции 7.

На станках данного типа можно шлифовать с поперечной подачей или осуществлять врезное шлифование. Возможна обработка линейчатых поверхностей: горизонтальных, наклонных, вертикальных и фасонных.

Широкое распространение в массовом и крупносерийном производстве получили станки с вертикальной осью шпинделя и круговым столом. Они позволяют вести обработку сборными сегментными кругами большого диаметра; обработка может вестись непрерывно со снятием-установкой заготовок при вращении стола.

Станки для отделки поверхностен. В ряде случаев шероховатость и качество поверхности, обработанной лезвийным инструментом и шлифовальными абразивными кругами, оказываются недостаточными для удовлетворения техническим условиям на те или иные детали. В подобных случаях применяют специальные отделочные технологические методы: хонингование, притирку и суперфиниш.

Хонингование применяется для обработки внутренних и наружных поверхностей до 7-го квалитета точности с шероховатостью Ra = 0,32 - 0,08 мкм. Этой обработке преимущественно подвергаются внутренние поверхности таких деталей, как гидроцилиндры, орудийные стволы, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания и поршневых компрессоров и т. п.

Хонинговальная головка (хон, хона) представляет собой инструмент, состоящий из металлической конструкции, несущей абразивные или алмазные бруски, расположенные по окружности (рис. 236). Эти бруски принудительно, специальным механизмом головки раздвигаются по радиусам постепенно за каждый ход увеличивая обрабатываемый диаметр отверстия.

Хонинговальные станки (рис. 237) могут иметь горизонтальное или вертикальное расположение шпинделя, совершающего вращательное движение резания v и возвратно-поступательное движение продольной подачи v_s относительно обычно неподвижной заготовки. Станки имеют много общего со сверлильными станками.

Зерна бруска при хонинговании образуют неповторяющиеся пересекающиеся винтовые траектории (рис. 238), что способствует получению поверхности с высокими эксплуатационными свойствами. Хонингование исправляет погрешности формы отверстия ввиду жесткой конструкции хона, но не исправляет положение оси,‚ельно горизонтальной РѕСЃРё для регулировки величины, подачи, Р° сам РєСЂСѓРі вращается РѕС‚ электродвигателя постоянного тока СЃ переменной частотой вращения, чем регулируется скорость вращения заготовки. Правка РєСЂСѓРіРѕРІ осуществ-яется правильными устройствами СЃ электромеханическим РїСЂРёРІРѕРґРѕРј. Этот мощный современный станок (мощность электродвигателя главного движения около 50 РєР’С‚) может встраиваться РІ автоматическую линию. Схема работ, выполняемых РїСЂРё бесцентровом внутреннем шлифовании, приведена РЅР° СЂРёСЃ. 229,