16.6. Формирование обработанных поверхностей при шлифовании

На наружных круглошлифовальных станках шлифовальный круг обычно совершает только одно движение – вращение вокруг своей оси, являющееся главным движением резания . Дви-жения всех видов подач – продольной, поперечной и окружной – совершает обрабатываемая заготовка.

Процесс наружного круглого шлифования осуществляется в следующем порядке (рис. 16.10):

1) включается вращение шлифовального круга;

2) включается вращение обрабатываемой заготовки (движение окружной подачи );

3) включается возвратно-поступательная подача заготовки;

4) после каждого двойного хода заготовки (из положения в положениеи обратно) вручную осуществляется движение поперечной подачизаготовки до тех пор, пока шлифо-вальный круг и заготовка не придут в соприкосновение, о чем свидетельствует появление первых искр.

Далее включается механизм автоматической поперечной подачи, который срабатывает, когда заготовка оказывается в исходном положении и в автоматическом режиме повторяются в последо-вательном порядке: первый двойной ход (), поперечная подача (), второй двойной ход (), поперечная подачаи т.д., пока не будет срезан оставленный на шлифование припуск, т.е.

,

где – число двойных ходов на срезание припуска.

После этого механизм автоматической поперечной подачи выключается.

а)

б)

Рис. 16.10. Последовательность движений при круглом наружном шлифовании:

а) принципиальная схема; б) заготовка

В замкнутой технологической системе (станок – приспособле-ние – инструмент – заготовка) всегда существуют упругие дефор-мации, возникающие в результате действия сил резания. Под действием радиальной составляющей силы резания шпиндельная бабка упруго отжимается и припуск зарабочих ходов срезается не полностью. Чтобы срезать весь припуск, повысить точность обрабатываемого размера и уменьшить шероховатость шлифуемой поверхности, процесс шлифования продолжается с выключенным механизмом поперечной подачи. Такие допол-нительные двойные ходы называютсячистовыми или выхажи-вающими. Число таких дополнительных выхаживающих двой-ных ходов зависит от размера упругих деформаций системы и заданных параметров точности и шероховатости. Обычно.

Из рассмотренного выше видно, что при наружном круглом шлифовании во время двойного рабочего хода одновременно осуществляются три движения – главное движение резания , характеризуемое скоростью резания, движение окружной подачис линейной скоростью точек на обрабатываемой заготовкеи движение продольной подачи, харак-теризуемое скоростью перемещения заготовки вдоль осипри выполнении двойного хода. В момент окончания каждого двойного хода, когда заготовка находится в положениии вы-ходит из контакта с шлифовальным кругом, осуществляется дви-жение поперечной подачина расстояние, равное глубине шлифования.

Суммирование трех движений (,и), одновре-менно действующих во время рабочего хода, определяет характер траектории результирующего рабочего движения каждого абра-зивного зерна режущей поверхности шлифовального круга отно-сительно обрабатываемой поверхности. В случае наружного круглого шлифования траекторией результирующего движения являетсяпространственная удлиненная эпициклоида. За один оборот шлифуемой заготовки каждое зерно режущей поверхности шлифовального круга совершает относительно обрабатываемой поверхности заготовки витков:, гдеи– соот-ветственно частоты вращения круга и заготовки. Каждый из витков удлиненной эпициклоиды касается цилиндрической поверхности заготовки в точках, лежащих на винтовой линии с осевым шагом, равным продольной подаче.

В точках, где витки эпициклоиды касаются шлифуемой по-верхности, начинаются рабочие циклы абразивного зерна, для которого эта удлиненная эпициклоида является траекторией ре-зультирующего движения резания. За рабочий цикл абразивное зерно вырезает очередную царапину по всей длине поверхности резания. Холостой цикл каждого абразивного зерна начинается в той точке удлиненной эпициклоиды, в которой она выходит из контакта с цилиндрической обрабатываемой поверхностью за-готовки. Таким образом, царапины, оставляемые режущими зер-нами шлифовального круга при наружном круглом шлифовании на поверхности заготовки, по форме являются отрезками витков пространственной удлиненной эпициклоиды.

Внутреннее круглое шлифованиеведется также на круглошли-фовальных станках с использованием специальных шпинделей. Шлифовальные круги совершают только одно главное движение резания , количественно характеризуемое линейной скоростью точек его режущей поверхности. Все движения подач: продоль-ной подачи, поперечной подачии окружной подачи– совершает обрабатываемая заготовка.

Процесс внутреннего круглого шлифования, схематически изображенный на рис. 16.11, осуществляется в том же порядке, что и процесс наружного круглого шлифования, причем полностью аналогичным является сочетание во время рабочего двойного хода трех одновременно осуществляемых движений – вращательных движений круга и заготовкии возвратно-поступательного движения заготовки вдоль оси. При внут-реннем круглом шлифовании суммирование этих трех движений приводит к тому, что траектория результирующего движения каждого абразивного зерна режущей поверхности круга относи-тельно обрабатываемой внутренней поверхности заготовки имеетформу удлиненной гипоциклоиды. За один оборот заготовки каждое режущее зерно совершает по гипоциклоиде витков:, и столько же раз приходит в контакт с внутренней обрабаты-ваемой поверхностью. Участки контакта, имеющие на внутрен-ней обрабатываемой поверхности вид царапин, лежат на винтовой линии, шаг которой равен значению продольной подачи. По форме участки контакта являются отрезками витков прост-ранственной удлиненной гипоциклоиды.

Рис. 16.11. Последовательность движений круга при круглом внутреннем шлифовании

Плоское шлифование (рис. 16.12) ведется на плоскошлифоваль-ных станках, на которых шлифовальный круг совершает два движения – вращательное движение вокруг своей оси, являю-щееся главным движением резания и характеризуемое ско-ростью резания, а также движение вертикальной подачи. Обрабатываемая заготовка совершает тоже два движения – возвратно-поступательное движение продольной подачии возвратно-поступательное движение поперечной подачи.

Процесс плоского шлифования осуществляется в следующем порядке:

1)  включается вращательное движение шлифовального круга ;

2)  включается возвратно-поступательное движение продоль-ной подачи и заготовка начинает перемещаться из начального положенияв конечное положениеи обратно;

3) после каждого двойного хода вручную заготовку переме-щают на размер вертикальной подачи , пока круг не придет в соприкосновение с заготовкой (до появления искр);

4) включается механизм автоматической поперечной подачи;

5) включается механизм автоматической вертикальной подачи.

Рис. 16.12. Схема движений заготовки и круга при плоском шлифовании

Д

Рис. 16.13. Последовательность движений при плоском шлифовании

алее процесс шлифования осуществляется при автоматически выполняемых движениях подач согласно схеме на рис. 16.12. В исходном положении (на фронтальной ина профильной проекциях) заготовка начинает свой первый возвратно-посту-пательный ход в точке 1. Пройдя со скоростью продольной пода-чи путьдо конечного положения, заготовка совершает обратное движениес той же скоростью. После завершения первого двойного хода автоматически включается движение поперечной подачи и заготовка перемещается из положения 1 в положение 2 и затем производится второй двойной ход, по завершении которого снова срабатывает механизм поперечной подачи. Аналогично совершаются все остальные двойные ходы, пока вся верхняя плоскость не будет прошлифована и заготовка не займет конечное положениев поперечном направлении. После этого автоматически срабатывает механизм вертикальной подачи, и шлифовальный круг перемещается к обрабатываемой заготовке на размер глубины шлифования. Далее вновь за ряд двойных ходов (на рис. 16.12и т.д.), чередующихся с поперечными подачами, производится повторная обработка плоскости заготовки, возвращающейся при этом в положение. Затем снова автоматически срабатывает верти-кальная подача и, начиная с двойного хода, весь цикл обработки плоскости на заготовке повторяется. В такой после-довательности продолжается плоское шлифование поверхности заготовки, пока за ряд повторных проходов не будет срезан весь припускd.

Как следует из описания схемы порядка выполнения движений (см. рис. 16.12) и принципиальной кинематической схемы (см. рис. 16.5,б), при выполнении каждого рабочего хода одновре-менно действуют два движения – главное движение резания и движение продольной подачи. Суммирование этих двух движений, действующих в одной плоскости во время рабочего хода станка, приводит к тому, что каждое абразивное зерно, расположенное на режущей поверхности шлифовального круга, совершает относительно обрабатываемой поверхности результи-рующее движение по траектории, имеющей формутрахоиды. Входя в контакт с обрабатываемой поверхностью, каждое режущее зерно вырезает царапину по всей длине поверхности резания. Длина каждой царапины в первом приближении вы-ражается уравнением

,

где D – диаметр круга, а угол контакта рассчитывается по урав-нению. Все царапины, вырезанные абразив-ными зернами круга в процессе плоского шлифования, лежат в плоскостях вращения зерен и являются отрезками трахоидальных витков как траекторий результирующего движения абразивных зерен.