3.4. Шлифовальные и доводочные станки
Шлифовальные станки предназначены в основном для чистовой обработки абразивными и алмазными инструментами (шлифовальными кругами, брусками, сегментами, шкуркой, порошками и пастами). Эти станки обеспечивают высокое качество поверхности обрабатываемых деталей. Шлифование все более широко используется также для обдирочных и получистовых работ.
К шлифовальным станкам общего назначения, работающим шлифовальными кругами, в зависимости от формы обрабатываемой поверхности и вида шлифования относят круглошлифовальные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные и бесцентрово-шлифовальные. К специализированным станкам относят станки для шлифования резьбы и зубьев колес, а также станки инструментального производства.
3.4.1. Круглошлифовальные станки
Круглошлифовальные станки предназначены для наружного шлифования цилиндрических, конических и торцовых поверхностей. Эти станки делятся на простые и универсальные. У простых станков возможен поворот рабочего стола на угол до ±6о для шлифования деталей с малой конусностью. В универсальных станках предусмотрен поворот рабочего стола на больший угол и поворот шлифовальной бабки. Это позволяет шлифовать конические поверхности с большим углом при вершине.
Основными размерами, характеризующими круглошлифовальные станки, являются наибольший диаметр устанавливаемой заготовки и ее длина. Современные станки этой группы работают по полуавтоматическому и автоматическому циклам.
Рис.
3.25. Схемы взаимодействия инструмента
и заготовки
на круглошлифовальных станках
Обрабатывать
детали на круглошлифовальных станках
можно при продольном (рис. 3.25, а)
и врезном шлифовании (рис. 3.25, б).
При продольном шлифовании шлифовальному
кругу сообщается движение скорости
резания vк
,
а
детали – круговая подача vд
и
продольное поступательно-возвратное
перемещение (подача) s1.
В конце каждого двойного хода шлифовальному
кругу сообщается поперечная подача s2
(прерывистая подача врезания).
Рис. 3. 26. Круглошлифовальный станок
Врезное шлифование применяют для шлифования коротких деталей. При врезном шлифовании шлифовальному кругу сообщается движение скорости резания vк , и радиальная подача врезания s2, а детали – круговая подача vд. Дополнительно шлифовальному кругу или детали может сообщаться также осциллирующее (колебательное) осевое перемещение s1.
Универсальные круглошлифовальные станки имеют однотипную горизонтальную компоновку (рис. 3.26). Основные узлы станка: станина 1 с горизонтальными направляющими для продольного стола 2 и поперечными направляющими для шлифовальной бабки 4, в которой смонтирован шпиндель шлифовального круга. Внутри станины размещается гидроцилиндр, обеспечивающий поступательно-возвратное движение стола 2 и гидропанель управления. На продольном столе установлены бабка изделия 3 и задняя бабка 5, в пиноль которой устанавливается задний центр.
Круглошлифовальный полуавтомат модели 3М151. Предназначен для шлифования наружных цилиндрических, конических и торцовых поверхностей. Выпускается в двух вариантах – простом и универсальном. В простом варианте возможен поворот стола на угол ±6о, в универсальном -предусмотрен поворот стола и шлифовальной бабки на больший угол. Возможно как продольное, так и врезное шлифование.
Техническая характеристика. Наибольшие размеры устанавливаемой детали: диаметр - 200 мм; длина – 700 мм. Высота центров – 125 мм. Круговая частота вращения шлифовального шпинделя – 1300 мин-1. Круговая подача шпинделя заготовки (круговая частота) – 40 – 400 мин-1 (регулируется бесступенчато); продольная подача стола – 0,05 – 5 м/мин (регулируется бесступенчато); периодическая (дискретная) подача шлифовальной бабки 0,001 – 0,05 мм/дв. ход; врезная подача – 0,01 – 0,2 мм/мин.
Формообразующая часть частной кинематической структуры для продольного шлифования (рис. 3.27) включает следующие группы: скорости резания (круговой частоты вращения шпинделя шлифовального круга) Фv(В1); круговой подачи шпинделя заготовки Фs1(В2); продольной поступательно-возвратной подачи стола Фs2(П3); прерывистой поперечной подачи врезания шлифовального круга Вр(П4).
Группа скорости резания Фv(В1). Ее внутренняя связь
подшипниковые опоры шлифовальной бабки 5 → шпиндель круга (В1).
Внешняя связь – короткая кинематическая цепь, выполненная в виде клиноременной передачи
М1 → 155/170 → шпиндель II шлифовального круга 4 (В1).
Группа не содержит традиционного органа настройки на скорость резания (гитары сменных зубчатых колес, коробки скоростей или регулируемого электродвигателя). Поэтому круговая частота вращения шпинделя постоянна и равна
Скорость резания зависит от диаметра шлифовального круга: при наибольшем диаметре круга 600 мм скорость резания составляет 40 сек-1; при наименьшем диаметре 450 мм - 30 сек-1.
Группа круговой подачи шпинделя заготовки Фs1(В2). Ее внутренняя связь
подшипниковые опоры бабки изделия 3 → шпиндель изделия (В2).
Внешняя связь – кинематическая цепь, состоящая из двух клиноременных передач, связывающих регулируемый электродвигатель со шпинделем изделия
М2 → 74/122 → 63/168 → шпиндель изделия (В2).
Группа
настраивается на один параметр –
скорость (круговую подачу) – изменением
круговой частоты электродвигателя.
Рис. 3.27. Кинематическая схема круглошлифовального станка модели 3М151
Группа продольной поступательно-возвратной подачи стола Фs2(П3). Ее внутренняя связь
продольные направляющие станины 1 → продольный стол 2 (П3).
Внешняя связь
Электродвигатель М3, сообщающий вращательное движение
лопастному насосу → гидропанель управления 8 → гидроцилиндр 7
двухстороннего действия, у которого противоположные концы штока
закреплены на продольном столе 2 → стол 2 (П3).
Группа настраивается на скорость – регулируемыми дросселями гидропанели; на путь и исходное положение – установкой упоров У1 и У2 с противоположных сторон рычага (не показан), перемещающего управляющий золотник, расположенный в гидропанели.
Группа прерывистой поперечной подачи врезания шлифовального круга Вр(П4). Ее внутренняя связь
поперечные направляющие станины 1 → шлифовальная бабка 5 (П4).
Внешняя связь – кинематическая цепь
гидродвигатель ГД1 → 1/50 (электромагнитная муфта
ЭМ1 периодически включена) → 39/39 → 2/40 → 10 → бабка 5 (П4).
Группа настраивается: на скорость – изменением круговой частоты ГД1; на путь, включая величину дискреты врезания – установленными на валу X кулачками врезания, управляющими электромагнитной муфтой ЭМ1 и гидродвигателем ГД1. В группе предусмотрено также ручное перемещение шлифовальной бабки посредством вращения маховика, закрепленного на валуX при включенной электромагнитной муфте ЭМ1.
Формообразующая часть частной кинематической структуры для врезного шлифования включает группы, рассмотренные в предыдущей структуре: скорости резания (круговой частоты вращения шпинделя шлифовального круга) Фv(В1) и круговой подачи шпинделя заготовки Фs1(В2), а также группу поперечной подачи врезания шлифовального круга Ф s2(П3).
Группа поперечной подачи врезания шлифовального круга Ф s2(П3) кинематически одинакова с группой прерывистой поперечной подачи врезания шлифовального круга Вр(П4). Эти группы отличаются только принципом управления электромагнитной муфты ЭМ1. Врезное шлифование осуществляется при постоянном включении данной муфты.
В структуре станка предусмотрены две вспомогательные группы: Вс(П5) ускоренных установочных перемещений шлифовальной бабки и Вс(П6) ручного перемещения продольного стола, используемые в обеих частных структурах.
Группа Вс(П5). Ее внутренняя связь совпадает с внутренней связью группы поперечной подачи врезания, а внешняя связь имеет вид
ГД2 → 35/35 (электромагнитная муфта ЭМ2 включена) →
→ 39/39 → 2/40 → 10 → бабка 5 (П5).
В этой гидроцилиндр Ц2, связанный с ТВ (винт XIV) предназначен для постоянного выбора зазора в винтовой передаче в направлении действия радиальной силы резания.
Группа Вс(П6). Ее внутренняя связью совпадает с внутренней связью группы поступательно-возвратной подачи продольного стола, а внешняя связь имеет вид
маховик → 56/45 или 16/85 → муфта М1, управляемая гидроцилиндром,→ ТВ (зубчато-реечная передача, шаг π m z) → продольный стол (П6).
Переставная задняя бабка 6 имеет неподвижный центр, поджимаемый к детали пружиной. Выдвижение пиноли задней бабки осуществляется гидроцилиндром Ц4 посредством зубчато-реечной передачи.
Шлифовальный круг крепится на планшайбе фланцем через упругие прокладки. Перед установкой на шпиндель производят балансировку планшайбы с кругом посредством перемещения грузов в ее кольцевом пазу.