103. Круглошлифовальные станки

Станки предназначены для обдирочной и чистовой обработки наружной поверхности вращения. В станках используются шлифо­вальные и алмазные круги, которые обеспечи­вают высокую точность размеров и геометри­ческой формы и малую шероховатость поверх­ности детали.

В зависимости от основных перемеще­ний заготовки относительно круга различают шлифование осциллирующее (проходное), врезное и комбинированное. При осцилли­рующем шлифовании круг изнашивается более равномерно и не оказывает заметного влияния на прямолинейность образующей. Достигается наилучший параметр шероховатости, мини­мальное тепловыделение. При врезном шли­фовании изнашивание круга непосредственно влияет на форму образующей. Врезное шли­фование применяют для обработки поверхно­стей, ограниченных буртами, ступенчатых и фасонных форм, также при необходимости одновременно шлифовать шейку и торец. При комбинированном шлифовании цилиндриче­ская часть шлифуется осциллирующим мето­дом, а торцовая поверхность - врезным.

Рис. 10.2. Основные схемы компоновок станков:

а - в - центровые с одним столом; г- е - центровые с двумя столами; 1- передняя бабка; 2- задняя бабка; J и 5- столы; 4- позиционер осевого положения

Метод шлифования, способ базирования и назначение станка определяют его компо­новку. Основные компоновочные схемы при­ведены на рис. 1.16.2. На рисунке дуговыми стрелками отмечены узлы, которыми прово­дится регулировка и настройка углового поло­жения, прямолинейными стрелками - линей­ного положения детали относительно круга. Компоновки станков, в которых относитель­ное перемещение вдоль оси заготовки и пода­ча осуществляется кругом, применяются доста­точно редко для обработки заготовок большого диаметра и массы.

Станок может дополнительно комплек­товаться устройством для внутреннего шлифо­вания.

Шлифовальная бабка станков представ­ляет собой корпус жесткой конструкции, в котором смонтирован шпиндель шлифоваль­ного круга. Подача осуществляется по комби­нированным направляющим (плоская и приз­матическая), выполненным в виде направ­ляющих качения или гидростатических, реже - скольжения. На рис. 10.3 представлена шли­фовальная бабка, в корпусе бабки 4 смонтиро­ван шпиндель 9 на гидродинамических под­шипниках 1 и 2. Шпиндель фиксируется в осевом направлении двумя сферическими бронзовыми кольцами 6 и 7, прижимаемыми с двух сторон к торцам бурта шпинделя корон­чатой гайкой, которая фиксируется контргай­кой. На нижней части корпуса имеется пло­ская 5 и призматическая 8 направляющие ка­чения. Шлифовальный круг установлен на шпинделе консольно. Привод шпинделя - через шкив 3 ременной передачи. Для разгруз­ки шлифовального шпинделя от радиальных усилий со стороны привода шкив выполняется разгруженным. Опоры шпинделя могут иметь различное исполнение, например, гидростати­ческие или качения.

Для обеспечения высокого качества об­рабатываемой поверхности при высоких ско­ростях резания и большой массе шлифоваль­ного круга необходимо проводить динамиче­скую балансировку последнего.

Рис. 10.3. Шлифовальная бабка со шпинделем на гидродинамических опорах

Автоматическая балансировка осуществ­ляется способами:

1 - самобалансировкой с использованием закритической частоты, для чего требуется наличие переменной (переключаемой) жестко­сти шпинделя;

2-е помощью дополнительных уравно­вешивающих грузов:

а) постоянной уравнове­шивающей массы при изменяющихся радиусе и фазовом угле;

б) двух равных уравновеши­вающихся масс, расположенных на равных радиусах, но неременном фазовом угле;

в) двух уравновешивающихся постоянных масс, перемещающихся по двум взаимно пер­пендикулярным осям координат, так что их результирующая масса будет соответствовать величине дисбаланса.

Механизмы подачи обеспечивают: уста­новочные перемещения, рабочие перемещения круга и компенсацию его износа. Привод ме­ханизма осуществляется от электродвигателя или гидроцилиндра. На рис. 10.4 показан механизм подачи с приводом от гидроцилинд­ра 6. Гидроцилиндром выполняется периоди­ческая автоматическая подача. Скорость пода­чи в зависимости от перехода цикла регулиру­ется расходом масла, подаваемого в цилиндр. Через систему зубчатых передач поступатель­ное движение штока превращается во враща­тельное движение ходового винта 3; последнее гайкой / трасформируется в поступательное движение подачи шлифовальной бабки 2. Винтовая пара гайка - винт выполнена безза­зорной. Ручная подача шлифовальной бабки производится маховиком 8 при расцеплении гидравлического привода с помощью кнопки 7. Кинематическая связь с ходовым винтом та же. Быстрый подвод-отвод шлифовальной бабки осуществляется гидроцилиндром 4. Баб­ка перемещается со штоком. Перемещение бабки для компенсации износа круга произво­дится с помощью механизма 5 при дополни­тельном повороте гайки. В варианте привода подачи от электродвигателя привод винта 3 осуществляется от электропривода, при этом управление может осуществляться от системы ЧПУ.

Рис. 10.4. Устройство механизма подачи

Устройство правки шлифовальных кругов имеют большое конструктивное различие в зависимости от применяемого инструмента (единичный алмаз, алмазный ролик), степени автоматизации, места расположения. Правка может проводится спереди, т.е. со стороны обрабатываемой детали; в этом случае устрой­ство устанавливается непосредственно на столе на месте заготовки или на задней бабке, или сзади, т.е. положение устройства правки по­стоянно и находится вне зоны обработки.

Рис. 10.5. Передняя бабка

Бабка изделия (передняя бабка) служит для базирования и вращения заготовки. На рис.10.5 приведена передняя бабка, которая обеспечивает регулирование осевого положе­ния заготовки относительно круга. В корпусе 5 имеются две параллельные расточки. В одной монтируется неподвижный шпиндель 6, в ко­тором имеется специальное коническое гнездо для установки центра 8. Для позиционирова­ния заготовки на шпинделе имеется гайка 3, которая сопрягается с точным винтом 4. Винт от привода 2 получает вращение. Величина полного перемещения составляет около 5 мм. Подача пиноли контролируется позиционе­ром, установленным на станине станка. Вра­щение заготовка получает от планшайбы 7, через систему цилиндрических зубчатых колес, установленных в корпусе бабки от приводного шкива 1.

Для станков с базированном заготовки в патроне или в центах вращающегося шпинделя последний устанавливается на подшипниках качения в пинали. Шпиндель имеет кониче­ское гнездо и фланец для монтажа патрона. Основными требованиями в этом случае явля­ются жесткость шпинделя, точность его вра­щения (радиальное и осевое биения), так как эти параметры оказывают влияние на оконча­тельную точность шлифования.

Задняя бабка применяется в станках с ба­зированием заготовки в центрах и в патроне, когда заготовку необходимо поддержать вслед­ствие большой длины при обработке в непо­средственной близости к патрону.

Развитие круглошлифовальных станков происходит по таким направлениям:

1. - автоматизация процесса обработки на базе ЧПУ типа CNC (примеры обработки раз­личных профилей с использованием ЧПУ типа CNC, рис. 10.6). Дополнительными степе­нями свободы являются перемещения шлифо­вальной бабки и вращения детали вокруг оси симметрии детали (рис. 10.6, в)

2. - автоматизация на базе специальных и специализированных станков из унифициро­ванных модулей для обработки 01раниченн0й номенклатуры деталей и ограниченного диапа­зона размеров (рис. 10.7).

Рис. 10.6. Схемы движения при обработке фасонных поверхностей:

а - профиль формируется движением по двум взаимно перпендикулярным осям; б - то же, но с добавлением поворота или детали или шлифовального круга; в - в формировании профиля используется управление вокруг детали

Рис. 10.7. Кругло шлифовальные станки:

а - патронный для врезного шлифования;

б - патронный для врезного шлифования с внутри шлифовалъным шпинделем, установленном на столе; в - центровой; г - центровой для врезного шлифования с двумя шлифовальными бабками; 1 - шлифовальная бабка; 2 - устройство правки;

3 - бабка изделия; 4 - внутришлифовальная бабка с салазками; 5 - стол; 6 - задняя бабка