Шлифовальные станки

1 ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ И ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ШЛИФОВАНИЕМ

1.1 Основные типы  шлифовальных станков и их  обозначение

Металлорежущие  станки для обработки заготовок  абразивным инструментом образуют группу, состоящую из шлифовальных, полировальных, доводочных и заточных станков. Шлифовальные станки обеспечивают шероховатость  обрабатываемой поверхности Ra 1,25...0,02 мкм. На шлифовальные станки поступают главным образом заготовки после предварительной механической и термической обработки с минимальными припусками на обработку.

В зависимости от формы поверхности шлифуемой  заготовки и вида шлифования различают: круглошлифовальные станки для круглого наружного шлифования (центровые  и бесцентровые); внутришлифовальные станки для круглого внутреннего  шлифования (центровые и бесцентровые); плоскошлифовальные станки для обработки  периферией и торцом шлифовального  круга. На рис. 1 приведен общий вид  шлифовальных станков основных типов.

По классификатору ЭНИМСа, модели станков, работающих с  абразивным инструментом обозначены цифрами  и (при необходимости) буквой. Группа шлифовальных станков обозначена цифрой 3 (первая цифра в обозначении  модели). Вторая цифра указывает  тип станка: 1 — круглошлифовальные станки; 2 — внутри- шлифовальные; 3 —  обдирочно-шлифовальные; 4 — специализированные шлифовальные станки; 5 — не предусмотрен; 6 — заточные; 7 — плоскошлифовальные с прямоугольным или круглым  столом; 8 — притирочные и полировальные; 9 — специальные станки, работающие абразивным инструментом. Когда необходимо указать, что рассматриваемая конструкция станка усовершенствована, т.е. принадлежит к новому поколению станков, те в условное обозначение вводят букву (например, ЗА64). Третья цифра указывает основную техническую характеристику станка.

Кроме станков, изготовляемых  серийно, станкостроителям заводы выпускают  специальные станки и, как правило, присваивают им условные заводские  номера — шифр станка, который не дает конкретных сведений о нем, поэтому, необходима дополнительная информация, изложенная в паспорте станка.

Главное движение резания  в шлифовальных станках — вращение шлифовального круга. Его окружная скорость v (скорость главного движения резания), м/с (см. гл. 2), v= 35...60 м/с, при высокоскоростном шлифовании v = 80... 120 м/с.

1.2 Устройство  плоскошлифовального станка

Шлифование плоских  поверхностей заготовок производится периферией круга или его торцом. Существуют плоскошлифовальные станки с прямоугольным и круглым  столами. Расположение шпинделя шлифовального  круга может быть горизонтальным или вертикальным, В единичном, мелкосерийном и среднесерийном производстве наиболее часто используют плоскошлифовальные станки с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем. В массовом производстве наибольшее распространение пожучим станки с круглым столом, а также двусторонние торцешлифовальные станки с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделей.

Рассмотрим плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом общего назначения. На направляющих станины 1 станка (рис. 1, а) установлен стол 5, совершающий возвратно-поступательное перемещение от гидроцилиндра, расположенного в станине. Закрепление заготовок обычно производится с помощью магнитной плиты 12, закрепленной на столе. На станине смонтирована стойка 9, несущая шлифовальную бабку 10 с горизонтальным шпинделем шлифовального круга 11, закрытого кожухом 6. От механизмов подач, находящихся в станине, шлифовальной бабке сообщаются поперечное движение подачи (после каждого двойного хода стола) и вертикальное движение подачи (после каждого рабочего хода по снятию припуска со всей обработанной поверхности заготовки). Шпиндель вращается от электродвигателя, встроенного в шлифовальную бабку. Работа механизмов подач осуществляется от гидроцилиндров, в которые поступает масло от гидростанции 13, управляемой от панели 2. Установочные ручные перемещения стола (в продольном направлении) осуществляются маховиком 3, а шлифовальной бабки (в вертикальном направлении) — маховиком 8. Включение и выключение станка производят с пульта управления 4. Во  время работы магнитную плиту с обрабатываемой заготовкой закрывают кожухом 6. СОЖ поступает из бака с помощью насоса 14.

На рис. 2 приведена  кинематическая схема универсального плоскошлифовального станка. Главное  движение — вращение ; шлифовального  круга от электродвигателя Ml через шкивы 7 и 8 и ременную передачу. Частота вращения шпинделя — постоянная. Опускание или подъем шлифовальной головки происходит с по- ! мощью винтового механизма с винтом 6 и гайкой 5, с которой I жестко соединено червячное колесо 3. Вращение червяка 4 осуществляется: при ускоренном перемещении — от электродвигателя М2 . через цилиндрическую зубчатую передачу на зубчатые колеса 1 и 2; при автоматической вертикальной подаче — от лопастного насоса, работающего в момент поперечного или продольного реверса стола, через собачку 24, храповик 23, скрепленный с колесом 22, и далее через колеса 20 и 21 на червяк 4. Предел вертикальной подачи S_ДВХ= 0,002...0,05 мм на двойной ход стола. Нижний предел 0,002 мм соответствует повороту храпового колеса 23 на один зуб. Ручное продольное перемещение стола осуществляется от маховика через зубчатые колеса 14, 15, 13 и 11 и рейку 12. За один оборот маховика стол перемещается на 18,1 мм.

В нормальном состоянии  механизм ручного продольного перемещения стола разомкнут путем вывода колеса 11 из зацепления и включения микропереключателя, допускающего включение механического перемещения стола. Винт 9 с гайкой 10, закрепленные в крестовом суппорте, осуществляют поперечную подачу  стола: в автоматическом режиме — от электродвигателя МЗ через зубчатые колеса 26, 27, 16и 17, в ручном режиме — от маховика через колеса 17, 16. Тонкую поперечную подачу осуществляют  нажатием кнопки, через конические колеса 18 и 19, муфту 25 и зубчатые колеса 17 и 16.

Для плоскошлифовальных станков с прямоугольным столом,  работающих периферией круга, движение подачи — возвратно-  поступательное движение заготовки (продольное движение подачи); периодическое поперечное перемещение шлифовального круга  (поперечное движение подачи) за один ход  стола с заготовкой; периодическое  вертикальное перемещение шлифовального  круга

а — плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем: 1 — станина; 2 — панель управления; 3 — маховик ручного  перемещения стола; 4 — пульт управления; 5 — стол; 6, 7 — кожухи; 8 — маховик; 9 — стойка; 10 — шлифовальная бабка; 11 — шлифовальный круг; 12 магнитная плита; 13 — гидростанция; 14 — насос подачи СОЖ;

Рисунок 1 – Общий вид шлифовальных станков основных типов:

1 , 2 — зубчатые  колеса; 3 — червячное колесо; 4 — червяк; 5, 10— гайки; 6, 9 — винты; 7, 8 - шкивы; 11, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 21, 22, 26 и 27 - зубчатые колеса; 12 — рейка; 18, 19 — конические колеса; 23 — храповик; 24 — собачка; 25— муфта; Ml, М2, МЗ - электродвигатели;

Рисунок 2 – Кинематическая схема плоскошлифовального станка с горизонтальным шпинделем.

Dr= направление движения резания (вертикальное движение подачи) на глубину шлифования. В том случае когда высота шлифовального круга больше ширины заготовки, поперечное движение подачи отсутствует.

Более подробно кинематика шлифовальных станков будет представлена на примере центровых круглошлифовальных станков.

1.3 Организация рабочего места шлифовщика

На рис. 7.6 представлена примерная  схема организации рабочего места шлифовщика, обслуживающего плоскошлифовальный станок. Перед станком 1 расположена решетка (подставка) под ноги 3 и стул 4 для отдыха. Слева от него установлен контрольный столик 2 для измерительного инструмента, а справа — приемный стол 5 и стеллаж 6 для приспособлений с выдвижной платформой. Сверху стеллажа установлена кассета 7 для хранения абразивного инструмента. Справа от станка размешена гидростанция 8 и электрический шкаф 9, а слева — бак 10 для СОЖ.

1 — станок; 2 — контрольный столик; 3 — решетка; 4 — стул; 5 — приемный стол; 6 — стеллаж; 7 — кассета; 8 — гидростанция; 9 — электрический шкаф; 10 — бак для СОЖ

Рисунок 6 – Схема организации рабочего места шлифовщика, обслуживающего плоскошлифовальный станок.

Рабочее место шлифовщика оснащают устройством для принудительного отсасывания пыли, чтобы избежать ранения глаз рабочего абразивными зернами при правке шлифовальных кругов. В шлифовальных станках, работающих без применения СОЖ, должна быть предусмотрена возможность подсоединения к ним местной вытяжной вентиляционной системы.

2 Технология обработки заготовок на плоскошлифовальных станках

Плоское шлифование является методом обработки закаленных и незакаленных деталей машин; иногда плоское шлифование применяют вместо чистового строгания и чистового  фрезерования, а также такой трудоемкой операции, как шабрение. Оно отличается высокой производительностью, так  как позволяет обрабатывать заготовки  с большими габаритными размерами  и имеет малые затраты времени  на установку и закрепление заготовок  благодаря тому, что применяют  магнитные столы. Плоские поверхности  можно шлифовать периферией и  торцом шлифовального круга.

На рис. 7 приведены  схемы обработки плоских поверхностей деталей на плоскошлифовальных станках.

В подразд. 1.2 из всего многообразия плоскошлифовальных станков были подробно описаны плоскошлифовальные станки с прямоугольным столом и  горизонтальным шпинделем, поэтому  рассмотрим схему обработки на этих станках (рис.7, а). Периферией круга обрабатывают, например, заготовки с жесткими допусками на отклонения от плоскостности (контрольные плиты, угольники, линейки, стыки ответственных деталей и др.); летали с буртиками и пазами; тонкие детали, подверженные короблению; детали, имеющие недостаточно жесткую опорную поверхность, что приводит к неустойчивому положению их на станке, а также детали, на торце которых следует сделать поднутрение или создать выпуклости, и др.

Основными технологическими факторами, определяющими режим  шлифования, являются заданные точность и шероховатость поверхности, мощность двигателя главного привода и  стойкость шлифовального круга. Режимы резания задает технолог или  мастер или выбирают по справочникам.

Показателями  режима резания при плоском шлифовании периферией круга являются: скорость круга; скорость подачи заготовки; поперечная (параллельная оси шпинделя) подача и глубина шлифования.

Скорость  шлифовального круга выбирают в  зависимости от вида шлифования (обычное  или скоростное) и возможностей станка. Скорость подачи заготовок совпадает  с продольным перемещением стола, на котором их закрепляют. Увеличение скорости подачи заготовки приводит к увеличению производительности обработки, поэтому выбирают высокие скорости подачи заготовки, особенно при предварительных операциях и снятии больших припусков. Повышение скорости подачи заготовки приводит к уменьшению нагрева и деформации обрабатываемого изделия. На чистовых операциях снижают скорость подачи заготовки.

При увеличении поперечной подачи повышается производительность, но увеличивается шероховатость  обрабатываемой поверхности и износ  круга, поэтому на чистовых операциях  применяют меньшую поперечную подачу.

Глубина резания  определяет в основном производительность обработки, однако она зависит от зернистости круга, требуемой шероховатости  обрабатываемой поверхности, мощности двигателя привода шлифовальной бабки и ряда других факторов. При  обработке крупнозернистыми кругами применяют большую глубину резания. При шлифовании мелкозернистыми кругами с большой глубиной наблюдается значительный износ мягких кругов или быстрое засаливание твердых кругов. При выполнении черновых операций используют большие значения скорости и глубины резания, а на чистовых операциях их снижают.

Для повышения  точности обработки и снижения шероховатости  поверхности в конце цикла  следует применять выхаживание.

Устройства для установки и закрепления шлифовальных кругов. Шлифовальные круги 3(рис. 7.8, а) диаметром 30... 100 мм свободно надевают на шпиндель 1 станка и закрепляют при помощи фланцев 2 и гаек 5. Фланцы обязательно должны иметь выточки и упругие прокладки 4 из кожи или резины для обеспечения равномерности зажима круга.

а — б — с горизонтальными  шпинделями, работающими периферией шлифовального круга (а — с прямоугольным столом; б — с круглым столом); в — г — с вертикальными шпинделями, одношпиндельные, работающие торцом шлифовального круга (в — с круглым столом; г — с прямоугольным столом); д — е —двух-шпиндельные станки, работающие торцом шлифовального круга (д — с двумя вертикальными шпинделями; е- с двумя горизонтальными шпинделями)

Рисунок 7 – Схема обработки на плоскошлифовальных станках с обозначением движений:

1 — шпиндель; 2 — фланцы; 3 — шлифовальные круги; 4 — прокладки; 5 — гайки; 6, 7— переходные фланцы; 8 — кольцевой паз; 9 — винты

Рисунок 8 – Устройства для установки и крепления шлифовальных кругов:

Шлифовальные  круги 3 диаметром свыше 100 мм закрепляют на переходных фланцах 6 и 7 (рис. 8, б) при свободной посадке круга на шейку фланцев. Между торцами фланцев и круга устанавливают картонные прокладки 4. Оба фланца соединяют винтами 9. В кольцевом пазу 8 фланца 7размещают балансировочные грузики.

Устройства для установки и закрепления заготовок на плоскошлифовальных станках. Электромагнитная плита (рис. 9) состоит из стального литого или сварного корпуса 1, в котором закреплены сердечники 5 с немагнитными прослойками 2 между ними. На нижнюю часть сердечников надеты катушки 4 из медного эмалированного провода, к которым подается постоянный ток. Снизу к корпусу привинчена крышка 6. Включение плиты в работу производят рукояткой 3. Свободное пространство в корпусе заливают эпоксидной смолой для герметизации (предохранения от попадания СОЖ). Плиту закрепляют в Т-образных пазах стола и шлифуют рабочую поверхность стола для обеспечения параллельности плоскости зеркала плиты по отношению к направлению поперечной подачи.

1 — корпус; 2 — немагнитные прослойки; 3 — рукоятка; 4 — катушки; 5 — сердечники; 6 — крышка

Рисунок 9 – Электромагнитная плита.

Размагничивание электромагнитных плит. После шлифования заготовку необходимо снять с плиты и устранить ее остаточную намагниченность. Этого достигают размагничиванием. От качества и эффективности систем размагничивания зависят производительность станков и точность шлифования на них. Основной задачей системы размагничивания является обеспечение возможности легкого съема обработанной заготовки с плиты.

Доля времени  размагничивания плиты в общем  времени вспомогательно-подготовительных и заключительных работ составляет 8...20%, следовательно, снижение длительности размагничивания существенно повышает производительность станка.

Магнитные плиты  в отличие от электромагнитных не нуждаются в питании от источников энергии. Полюсами в них являются постоянные магниты из никель-алюминиевого сплава, намагниченные на специальных  электрических установках. Магнитные  плиты, как правило, притягивают  заготовки слабее, чем электромагнитные.

На рис. 10 показан общий вид магнитной  плиты. Верхняя часть сделана  из железных пластин 1 и 2 с немагнитными прослойками 3 между ними. Сильные постоянные магниты 5 можно перемещать, попеременно замыкая их на железные пластины и на закрепляемую заготовку. Переключение магнитов производят рукояткой 4. Нижнюю часть плиты закрепляют на столе станка разными прихватами и болтами.

В шлифовальные станки, работающие по полуавтоматическому  циклу, встраивают специальные автоматические устройства (демагнизаторы) для размагничивания  шлифуемых стальных заготовок.

Кроме магнитных  и электромагнитных плит для закрепления  шлифуемых заготовок находят  применение лекальные тиски, универсальные  прижимы, установочные планки, плиты  и т.п.

Лекальные тиски (рис. 11) отличаются от обычных машинных тисков точностью изготовления и  возможностью кантования. Боковые поверхности  лекальных тисков изготовляют параллельно  одна другой и перпендикулярно основанию. Для закрепления тисков предусматривают  резьбовые отверстия, но в основном их крепят на магнитной плите. Тиски  изготовляют из стали, закаливают и  шлифуют со всех сторон.

I 2 — железные пластины; 3 — немагнитные прослойки; 4— рукоятка; 5 — постоянные магниты

Рисунок 10 – Магнитная плита I с постоянными магнитами:

1— неподвижная губка; 2 — мерный штифт; 3 — подвижная губка; 4 — корпус; 5 —винт

Рисунок 11 – Лекальные тиски для закрепления шлифуемых заготовок:

Для установки  заготовки на магнитной плите  применяют установочные планки и  плитки, которые повышают надежность крепления заготовки к плите.

Правка шлифовального круга. В массовом и крупносерийном производствах правящие устройства располагают на шлифовальной бабке. В мелкосерийном и единичном производствах заданный профиль на шлифовальном круге можно получить с помощью съемного приспособления, устанавливаемого на столе станка (рис. 12). Правящий алмаз 2 закрепляют в подвижной державке 4. В нижней части державки имеется рабочий наконечник, который под действием пружины 5 поджат к копиру 6. Поворотом маховика 1 державка перемещается вдоль копира и передает его профиль шлифовальному Кругу 3. Таким же устройством можно осуществить правку круга прямого профиля по гладкому копиру.

Контроль и средства контроля деталей в процессе шлифования. Установка на плоскошлифовальных станках прибора активного контроля позволяет повысить точность обработки деталей и безопасность обслуживания станка. В процессе шлифования применяют два способа контроля. При первом способе, схема которого представлена на рис. 13, а, регистрируется высота шлифуемой детали в данный момент времени с помощью электронного или пневматического щупа 1, при этом результаты измерения передаются в регистрирующее устройство. При достижении заданного размера автоматически отключается движение подачи. Однако при таком способе измерения не учитывается износ круга и требуется периодическая подналадка устройства правки. Для получения точности измерения применяют щуп 1, дополнительно измеряющий расстояние до плоскости, на которой базируется деталь. При этом движение подачи на глубину отключается при достижении заранее установленной разности показаний обоих щупов, соответствующей абсолютной высоте детали.

1 — маховик; 2 — правящий алмаз; 3 шлифовальный круг; 4 — державка; 5 пружина; 6 — копир

Рисунок 12 – Универсальное приспособление для правки кругов на плоскошлифовальных станках.

При втором способе измерения (рис. 13, б) применяется индикаторная головка 1, соприкасающаяся с жестким упором 2, закрепленным на станке. Пробную деталь 3 шлифуют до требуемой высоты, после чего индикаторную головку устанавливают на ноль. Все остальные детали устанавливают на стол станка 4 и шлифуют до тех пор, пока стрелка индикатора не дойдет до нулевого положения, а затем выключают движение подачи на глубину шлифовального круга. При этом также не учитывается износ круга и требуется периодическая подналадка индикатора.

Первый способ измерения более точный, однако из-за того, что щуп работает непосредственно в зоне шлифования, существует опасность его загрязнения и большого износа. В этом случае целесообразно применять пневматические средства измерения. При шлифовании крупных деталей и особенно при работе шлифовщика с низкой квалификацией наличие автоматического контроля резко сокращает брак. Второй способ является более простым и дешевым.

а— с помощью щупа: 1 — пневматический щуп; 2 — упор;  
б — с помощью индикаторной головки: 1 — индикаторная головка; 2 — жесткий упор; 3 — деталь;4 — стол станка

Рисунок 13 – Способы контроля в процессе плоского  шлифования.

Его целесообразно применять  в тех случаях, когда не предъявляют  высоких требований к точности обработки.

Для повышения точности обработки  на некоторых плоскошлифовальных станках  применяют подналадчики, которые  при увеличении высоты детали сверх  определенного заданного предела  дают команду на перемещение круга, что обеспечивает компенсацию его  износа.

2.1 Основные правила безопасной работы на шлифовальных станках

Требования к  безопасности при работе на шлифовальных станках особенно возрастают в связи  с использованием хрупкого абразивного  инструмента и высоких скоростей  резания.

Для безопасной работы шлифовщику необходимо:

• хорошо знать свойства шлифовальных кругов и осторожно обращаться с ними;
• в совершенстве изучить устройство всех механизмов станка и безошибочно усвоить порядок и приемы их включения и выключения;
• строго соблюдать установленные правила эксплуатации шлифовального оборудования и абразивного инструмента, своевременно замечать неполадки в работе станка.

При хранении шлифовальных кругов нельзя допускать их намокания  и образования трещин. Перед установкой на станок планшайбы с шлифовальным кругом (особенно крупных размеров) следует убедиться в надежном закреплении круга, а также в  отсутствии на нем трещин (простукиванием круга деревянным молотком; круг с  трещиной, как и чашка, звучит иначе, чем целый). Намокание круга на станке вызывает дисбаланс. Крепление  круга должно быть особо надежным и осуществляться с торцовыми  прокладками, компенсирующими отклонения от правильной формы и температурные  деформации. Резьбовые элементы должны быть тщательно законтрены, а направление  вращения круга необходимо учитывать  при выборе направления их резьбы (правой или левой). Круг должен быть надежно закрыт кожухом, особенно на станках, предназначенных для работы с окружной скоростью круга 60 м/с  и более.

При появлении вибраций станок должен быть немедленно остановлен. Включение станка допускается только при полном устранении вибраций. Для шлифовальных кругов на керамической связке следует строго следить за тем, чтобы СОЖ не попадала на невращающийся круг.

Во время работы шлифовального станка, а также  при правке круга шлифовщик не должен находиться в зоне вращения как круга, так и заготовки. Заготовку  к шлифовальному кругу или  круг к заготовке необходимо подводить  плавно, без рывков и резкого нажима, чтобы не вызвать разрыв круга (разрушение круга, вызываемое различными причинами  и сопровождающееся разлетанием  его осколков с огромной скоростью  под действием центробежных сил). Запрещается работать боковой поверхностью шлифовального круга, если круг не предназначен для данной работы.

Вывод

Список  литературы