книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

В отличие от наружного шлифования внутреннее шли­ фование обладает рядом особенностей, вызванных прежде всего размером круга. При наружном шлифовании диаметр круга не связан с диаметром детали и его принимают в за­ висимости от назначения и мощности станка. При внут­ реннем шлифовании диаметр круга должен быть меньше диаметра отверстия и его принимают от 0,6 до 0,9 диаметра отверстия, причем наименьшее значение диаметра круга принимают для отверстий больших диаметров, а наиболь­ шее—для отверстий меньших диаметров.

Скорость резания, применяемая при шлифовании, почти не зависит от способов шлифования и применяется

зания 30 м/с частота вращения круга должна быть более

57 000 об/мин.

Шпиндели для внутреннего шлифования обычно де­ лают сменными, различными по конструкции и разме­ рам. Конструкции шпинделей предусматривают возмож­ ность шлифования отверстий больших диаметров, а для шлифования на большую глубину на конец шпинделя устанавливают специальные удлинители.

Другой особенностью внутреннего шлифования яв­ ляется большая по сравнению с наружным шлифованием дуга соприкосновения шлифовального круга с поверх­ ностью детали, что вызывает больший нагрев и затрудняет подвод охлаждающей жидкости, а также и отвод стружки. Большая дуга соприкосновения вызывает также повы­ шенный износ круга и требует более частой его правки и, главное, увеличивает радиальную силу, отжимающую шпиндель с кругом от детали.

Различают два способа внутреннего шлифования: 1) с продольной подачей и 2) врезное.

Шлифование с продольной подачей (рис. 59, а) внутрен­ них поверхностей полностью аналогично шлифованию наружных поверхностей по способу продольной подачи. Направления вращения детали и шлифовального' круга должны быть противоположны. Шлифовальный круг при продольном перемещении не должен выходить за пределы обрабатываемого отверстия больше чем на половину своей высоты, так как иначе отверстие в местах входа

140

и выхода шлифовального круга будет иметь больший размер.

Шлифование конических поверхностей (рис. 59, б) по способу продольной подачи осуществляется поворотом передней бабки на угол а.

Рис. 59. Схемы внутреннего шлифования отверстий:

а — ц и л и н д р и ч е с к и х ; б — к о н и ч е с к и х

Врезное шлифование применяют для шлифования ко­ ротких цилиндрических и фасонных поверхностей (рис. 60). Продольная подача отсутствует, так как высота круга больше ширины шлифуемой поверхности. Попе­ речная подача равна глубине резания.

Рис. 60. Схемы шлифования отверстий с радиальной подачей (врезное шлифование):

а — ц и л и н д р и ч е с к и х ; б — ф а с о н н ы х

При шлифовании деталей типа втулок в ряде случаев необходимо обеспечить: а) перпендикулярность торца

коси детали и б) концентричность отверстия по отношению

кнаружному диаметру. Наиболее надежным способом обеспечения перпендикулярности торца к оси детали

141

перекрываемой диаметром шлифовального круга, шлифо­ вание двух поверхностей может быть выполнено одним шлифовальным кругом. Для этого отверстие шлифуют периферией круга по способу продольной подачи или при небольшой высоте детали—врезным способом. Затем торцом шлифовального круга шлифуют торец детали

(рис. 61, а).

Более производительным способом является обработка на внутришлифовальных станках, имеющих дополнитель-

Рис. 61. Шлифование отвер­ стия и торца:

а — п е р и ф е р и е й и т о р ц о м к р у ­ га; б — на с т а н к а х с д о п о л н и ­ т е л ь н ы м т о р ц о в ы м ш п и н д е л е м

ный торцовый шпиндель, позволяющий производить фование торцом круга (рис. 61, б).

При необходимости получения двух параллельных торцов детали обработку производят в следующем порядке: на внутришлифовальном станке шлифуют с одного ycfaнова отверстие и торец. Затем, приняв последний за базу, шлифугот на плоскошлифовальном станке второй торец.

Концентричность отверстия относительно поверхности наружного диаметра можно обеспечить двумя способами:

1)шлифованием наружной поверхности с базой на необработанное отверстие, а затем шлифованием отвер­ стия с базой на наружную поверхность;

2)шлифованием отверстия с базой на наружную по­ верхность, а затем шлифованием наружной поверхности

сбазой на отверстие.

Принципиально оба способа схожи, но в первом слу­ чае шлифование отверстия необходимо вести с установкой детали по наружной поверхности. Во втором случае на­

142

ружную поверхность шлифуют с установкой детали по отверстию на оправке. Шлифование с установкой детали на оправке всегда производительней, так как отпадает необходимость в выверке положения детали. При обра­ ботке на разжимной оправке нарушение концентричности зависит только от погрешности изготовления оправки. Очевидно, из двух способов предпочтение следует отдать второму.

Б е с ц е н т р о в о е ш л и ф о в а н и е является высокопроизводительным процессом, применяемым для обработки различных деталей.

Рис. 62. Схема безцентрового шлифования:

/ — ш л и ф о в а л ь н ы й к р у г ; 2 — в е д у щ и й к р у г ; 3 — д е т а л ь ; 4 — о п о р а ( н о ж )

Принцип бесцентрового шлифования состоит в том, что деталь помещают между двумя абразивными кругами. Один из кругов, имеющий большой диаметр, вращается с окружной скоростью 30—35 м/с—этот круг является шлифующим (рабочим). Второй круг, имеющий меньший диаметр, вращается в ту же сторону, что и шлифующий, и имеет окружную скорость 0,2—0,4 м/с, т. е. примерно в 60—100 раз меньше, чем шлифующий круг — этот круг является ведущим. Ведущий круг предназначен для вращения детали в противоположном ему направлении и осуществляет тем самым попутное шлифование (рис. 62), при этом без учета проскальзывания скорости вращения детали и ведущего круга равны и направлены в одну сторону.

Вращение детали со скоростью ведущего круга объяс­ няется тем, что коэффициент трения скольжения с увели­ чением скорости уменьшается, следовательно, сила трения между деталью и имеющим небольшую окружную ско­ рость ведущим кругом будет значительно больше, чем

143

между деталью и шлифующим кругом. Сила трения еще больше увеличивается, если учесть, что на бесцентрово­ шлифовальных станках применяются ведущие круги на вулканитовой связке, имеющей высокий коэффициент трения (для обработки стальных деталей (0,6—0,8). Та­ ким образом, окружная скорость вращения детали за­ висит от окружной скорости ведущего круга и не зависит от окружной скорости вращения шлифовального круга.

При попутном шлифовании, осуществляемом на бес­ центрово-шлифовальных станках, скорость резания опре­ деляется разностью между окружной скоростью шлифую­ щего круга и окружной скоростью вращения детали.

Деталь при шлифовании опирается на опорный нож, расположенный между кругами. Опорный нож имеет скос, обращенный в сторону ведущего круга. Угол скоса принимают 0—30°, причем меньшие значения углов бе­ рут для больших диаметров деталей. В процессе шлифо­ вания поверхность ножа изнашивается, поэтому ножи изготовляют из материалов, обладающих высокой твер­ достью и износостойкостью: чугуна, закаленной стали, твердых сплавов и т. д. Вследствие того, что на детали при ее вращении на опорном ноже могут получится глу­ бокие кольцевые риски, для чистового и в особенности для отделочного шлифования необходимо применять ножи из чугуна и даже из пластмасс.

В зависимости от формы и размеров деталей бесцент­ ровое шлифование можно производить тремя способами: но способу продольной подачи, по способу поперечной подачи, по способу подачи до упора.

Шлифование по способу продольной подачи (на проход)

осуществляется при продольном перемещении детали между шлифовальным и ведущим кругами, установлен­ ными на определенном расстоянии друг от друга. Попе­ речная подача одного из кругов производится только для установки на требуемый размер и для поднастройки станка по мере износа кругов. При шлифовании способом про­ дольной подачи ведущий круг устанавливают под углом а к оси шлифуемой детали, вследствие чего последняя полу­ чает одновременно вращение и продольное перемещение.

При повороте оси ведущего круга на угол а (рис. 63) вектор его окружной скорости пв. к, оставаясь постоян­ ным по величине, получит иное направление, при этом вектор скорости вращения детали пд остается постоянным по направлению. Скорость ведущего круга можно разло­

144

жить на две составляющие: окружную скорость вращения детали и скорость продольного перемещения детали v0_д, равную скорости осевой подачи.

Из треугольника скоростей (рис. 63) следует, что скорость осевого перемещения или, иначе, осевая подача

и0, д = s мм/мин = кув. к sin а.

В зависимости от вида шлифования угол а принимают от 0°30' до 6°, причем большие значения угла а назначают для чернового шлифования, а меньшие в пределах 0°30' до 3° •— для чистового.

Коэффициент к, учитывающий проскальзывание, принимают от 0,92 до 0,97, меньшие значения коэффициента к принимают для больших углов а.

При снятии припуска боль­ шой величины обработку произ­ водят за несколько проходов, для чего шлифовальные круги уста­ навливают на требуемый размер и обрабатывают всю партию де­ талей. Затем производят попереч­ ную подачу, т. е. изменяют рас­

стояние между шлифующим и ведущим кругом и опять пропускают между кругами всю партию деталей, та­ кой прием повторяют до получения размеров готовой детали.

Как следует из формулы, величина осевой подачи зависит от угла наклона оси ведущего круга и от скорости его вращения. При обработке деталей за несколько про­ ходов обычно для сокращения времени на переналадку станка принимают средние значения угла наклона а, а необходимые для чистовых проходов изменения величины осевой подачи производят за счет изменения частоты вращения ведущего круга.

При установке ведущего круга на угол а соприкосно­ вение его с деталью происходит в одной точке (рис. 64, а), так как крайние точки на образующей круга не совпа­ дают с образующей шлифуемой детали. При этом поло­ жение детали неустойчиво и возможны ее смещения в го­ ризонтальной плоскости. Для более полного соприкоснония детали с ведущим кругом правку последнего необ­ ходимо производить после установки на требуемый угол.

145

Ведущий круг после правки имеет форму гиперболоида вращения (рис. 64, б). Практически при небольших углах наклона оси ведущего круга форма гиперболоида полу­ чается автоматически за счет приработки круга в про­ цессе шлифования. При чистовом шлифовании по спо­ собу продольной подачи может быть обеспечена точность обработки 2—4-го класса и шероховатость поверхности до 10-го класса чистоты.

Рис. 64. Форма ведущего круга:

/ — ц и л и н д р и ч е с к а я ; б — в в и д е г и п е р б о л о и д а

Шлифование по способу продольной подачи приме­ няют для обработки гладких валов, втулок и других деталей, имеющих цилиндрическую форму. Шлифова­ ние деталей ступенчатой формы может быть осуществлено при условии устойчивого их положения на опорном ноже, это выполнимо в том случае, если центр тяжести детали вписывается в опорную поверхность.

Шлифование по способу поперечной подачи (врезное шли­ фование) применяют для шлифования деталей, имеющих буртики, препятствующие продольному перемещению их между кругами (рис. 65, а), или же имеющих фасонный профиль (рис. 65, б).

При шлифовании по способу поперечной подачи, де­ таль закладывают между кругами и за счет поперечной подачи ведущего круга производят обработку детали. Оси шлифовального и ведущего кругов устанавливают параллельно друг другу. При шлифовании конических

146

деталей обоим кругам придают соответствующую форму, а опорный нож устанавливают наклонно. При исполь­ зовании упора, обеспечивающего определенное положе­ ние детали цилиндрической формы, ось ведущего круга устанавливают под небольшим углом а = 10' н- 20'. Та­ кая установка ведущего круга создает ничтожно малую осевую подачу и тем самым обеспечивает прижим детали к упору.

Шлифование до упора. При шлифовании до упора оси шлифовального и ведущего кругов устанавливают

параллельно и закрепляют в одном положении, деталь вдвигают между кругами до упора (рис. 65, б).

Поперечную подачу на глубину резания при всех видах бесцентрового шлифования принимают равной 21, это объясняется тем, что на обычных круглошлифоваль­ ных станках при подаче на глубину резания t диаметр шлифуемой детали уменьшается на величину 21. При бесцентровом шлифовании диаметр детали при подаче t уменьшается только на величину t или, иными словами, глубина резания фактически равняется t/2.

Применение бесцентрового шлифования по сравнению с обработкой деталей на обыкновенных круглошлифоваль­ ных станках имеет преимущества и недостатки. '

Основными преимуществами обработки на бесцентрово­ шлифовальных станках являются:

высокая производительность, достигаемая за счет со­ кращения как' машинного, так и вспомогательного вре­

147

мени (отпадает необходимость в установке детали в центры станка, надевание и снятие хомутика и т. п.);

исключение операции «центрование», что позволяет уменьшить цикл обработки детали, а также уменьшить припуск на шлифование, так как не нужно компенсиро­ вать погрешности центрования и установки детали на станке;

возможность шлифования длинных и тонких деталей без применения люнетов;

возможность автоматизации бесцентрово-шлифоваль­ ных станков;

высокая точность шлифования, достигаемая при сравни­ тельно невысокой квалификации рабочих.

К недостаткам обработки на бесцентрово-шлифоваль­ ных станках следует отнести:

большие затраты времени на наладку станков, в осо­ бенности при шлифовании ступенчатых валиков, что не окупается при обработке деталей небольшими сериями, поэтому бесцентровое шлифование в основном применяют

всерийном или крупносерийном производстве; невозможность шлифования деталей типа втулок с точ­

ным соблюдением концентричности диаметров (это не относится к бесцентровому внутреннему шлифованию на жестких опорах);

невозможность обеспечения точной концентричности диаметров при раздельном шлифовании отдельных ступе­ ней ступенчатых валиков;

возможность нарушения геометрической формы де­ тали (возникновение огранки), в особенности при заго­ товках с неправильной геометрической формой. Нару­ шение геометрической формы детали объясняется тем, что в отличие от центрового шлифования, при котором обрабатываемая деталь вращается вокруг определенной оси, при бесцентровом шлифовании деталь заключена между тремя поверхностями (ведущий и шлифовальный круги и нож). Шлифовальный круг, производя работу резания, не может служить надежной базой, кроме того, ось детали по мере снятия припуска меняет свое поло­ жение и образующая цилиндрической части детали ка­ сается различных точек ножа.

Если ось детали находится на линии, соединяющей оси шлифовального и ведущего кругов, то рабочая зона как бы образует две параллельные поверхности. Под действием силы резания и силы трения между ведущим

148

кругом и деталью положение последней неустойчиво и возможно нарушение геометрической формы детали.

Более устойчивое положение детали, а следовательно, устранение огранки достигается установкой оси детали выше или ниже оси центров, при этом образуется V-об- разная форма рабочей зоны (рис. 66), способствующая постепенному выравниванию заготовки и получению пра­ вильной формы детали. В большинстве случаев установку

Рис. 66. Призматическая (V-образная) форма рабочей зоны

ножа производят так, чтобы ось шлифуемой детали была выше линии центров кругов на величину h, примерно равную половине диаметра детали, но не более чем на 15 мм. При шлифовании длинных, тонких и искривлен­ ных заготовок, нож устанавливают так, чтобы центр шлифуемой детали был ниже центров кругов.

Наиболее распространенный диапазон диаметров де­ талей, применяемых при изготовлении измерительных инструментов и различных деталей приборов, колеблется от 0,1 до 80 мм. Шлифование деталей в пределах указан­ ного диапазона требует применения различных моделей бесцентрово-шлифовальных станков, что во многих слу­ чаях является нерациональным ввиду недостаточной за­ грузки, поэтому в .некоторых случаях для бесцентрового шлифования деталей небольших диаметров (примерно До 8 мм) можно использовать обычный круглошлифо­ вальный станок, преобразованный с помощью специаль­ ного приспособления в бесцентрово-шлифовальный.

Приспособление для бесцентрового шлифования на круглошлифовальном станке (рис. 67) состоит из двух

149