2.2. Погрешности формы, возникающие в продольном сечении детали

Образование погрешностей формы в продольном сечении происходит иначе, чем в поперечном. Здесь положение детали относительно центровой линии кругов не имеет никакого значения. К основным геометрическим условиям, обеспечивающим наибольшую точность осевого сечения детали, можно отнести следующие:

1. Движение детали должно быть по прямой линии, параллельной оси шлифующего круга. Это значит, что ось детали на всех участках движения, а именно перед входом в рабочую зону, в самой рабочей зоне и при выходе из нее должна всегда лежать на одной общей прямой линии, параллельной оси шлифующего шпинделя. Это может быть только, в том случае, если столб деталей будет плотный, т. е. все детали своими торцами плотно прилегают друг к другу в течение всего рабочего цикла шлифования.

2. Форма рабочей зоны должна обеспечивать непрерывный контакт обоих кругов и поддерживающего ножа со шлифуемой поверхностью детали.

Рассмотрим первое условие. Если детали подаются в рабочую зону станка по направляющим щечкам, то нужно при наладке выдержать условия, указанные на рис.16. Торцы щечек не должны доходить до торцов кругов на 3-5 мм. Регулировку делают с помощью прошлифованной цилиндрической оправки длинной около 300-350 мм с диаметром, равным диаметру обрабатываемой детали. Щечки со стороны шлифующего круга являются предохранительными и должны образовывать зазор с оправкой 0,4-1 мм. Со стороны ведущего круга щечки вместе со скосом ножа образуют призму и непосредственно направляют деталь как на входной, так и на выходной сторонах станка. Необходимым условием их регулировки является параллельность оси шлифующего шпинделя или параллельность направлению движения деталей. Кроме того, у правой щечки со стороны выхода деталей необходимо предусмотреть небольшой зазор, чтобы детали не отжимались в сторону круга, в противном случае может произойти порча прошлифованной поверхности. Зазор у передней правой щечки обычно делают равным половине снимаемого за один проход припуска.

Рис. 16. Схема установки направляющих щечек

Неправильность формы в продольном сечении коротких деталей, как седлообразность, бочкообразность, конусность и др., является обычно следствием неправильной регулировки щечек и ножа.

Так, например, при смещении направляющих щечек в сторону ведущего круга (рис.17а) детали получаются с выпуклой образующей. Они разворачиваются относительно левого края ведущего круга, изменяя направление движения (положение II). При этом округляется одна сторона детали, и она принимает форму положения III. Если бы направляющие на выходной стороне были установлены правильно, то детали остались бы такой формы. Если же щечки смещены в сторону ведущего круга, то при выходе (положение IV) скругляется вторая сторона, и они принимают форму деталей с выпуклой образующей.

Аналогично рассуждая, легко понять образование вогнутости на детали в случае смещения щечек в сторону шлифовального круга (рис.17б). При шлифовании более длинных деталей соответственно получится завал или подрезка концов.

Следует отметить,что бочкообразность и седлообразность, но менее резко выраженные, могут получиться при неправильной установке ножа или неправильной правке ведущего круга. В данном случае контакт деталей с веду­щим кругом неправильный. Бочкообразность получится при выпуклой форме контактной линии ведущего круга (рис.17в) и седлообразность - при вогнутой (рис.17г).

Особенностью процесса бесцентрового шлифования с продольной подачей является неодинаковая скорость осевого перемещения деталей, в результате чего они могут разойтись в рабочей зоне, при этом торцы выйдут из контакта и столб деталей будет неплотным. Разобщенные детали при шлифовании перекатываются, и в итоге получается неперпендикулярность обработанной поверхности к торцу.

Г

Рис. 17. Схема влияния на форму детали неправильной установки щечек и заправки ведущего круга

Для анализа этого рассмотрим рис.18. Выше было отмечено, что в обычном, случае, т. е. при положительной величине превышения центра детали над центровой линией, ведущий круг при правке принимает форму однополостного гиперболоидообразного тела. Его малый диаметр (горло) располагается в данном случае в сторону входа деталей, а большой - в сторону выхода прошлифованных деталей. Следовательно, окружные скорости различных точек поверхности ведущего круга будут различны. У малого торца окружная скорость будет наименьшей, а у большого - наибольшей. Эпюра изменения окружных скоростей показана на рис.18. Очевидно, что деталь А и В будут иметь различные скорости осевого перемещения. Допустим, что точка аив являются соответственно точками контакта с ведущим кругом. Окружная скорость ведущего круга в точке а (V’) меньше, чем в точке b (V"). В соответствии с правилом проекций сил меньшая окружная скорость круга создает меньшую осевую подачу, т. е. V^’<V^’’. Следовательно, по мере продвижения детали в рабочей зоне зазор между соседними деталями С будет увеличиваться. Для того чтобы не допустить образование зазоров между торцами деталей и сделать столб плотный, нужно создать подпор деталей на выходной, а лучше всего с обеих сторон одновременно. Имеется несколько методов осуществления подпора на входной стороне. Чаще всего его создают при помощи валового приспособления. Детали помещают на пару вращающихся валков. Один из них цилиндрический, а второй - конический. Сила подпора в основном зависит от количества деталей, находящихся на валках, а также от скорости их продольного перемещения. Во всех случаях валки нужно настраивать так, чтобы скорость перемещения деталей на них была больше скорости продольной подачи, сообщаемой собственно ведущим кругом (Другими словами, продольная подача на валках должна быть больше, чем в рабочей зоне). Чем больше разница в величине продольных подач, тем больше сила подпора. Подпор с выходной стороны (или противодавление) создается шлифуемыми деталями, находящимися на выходных направляющих щечках. Их суммарное трение о щечки и нож противодействует движению столба деталей, и это противодействие способствует его уплотнению. Регулировка подпора осуществляется за счет количества оставляемых на щечках деталей. При отсутствии разрывов столба деталей погрешность формы в виде неперпендикулярности образующей к торцу очень хорошо выводится (особенно если ее величина не превышает 0,2-0,4 величины припуска). Практикой установлено, что чем мягче шлифующий круг, тем он лучше исправляет неперпендикулярность. В мягком круге абразивные зерна выкрашиваются из связки при меньших усилиях, чем у твердых.

При затуплении зерна процесс резания сопровождается действием на него увеличивающейся силы резания и когда она превзойдет по величине силу, удерживающую зерно в связке, оно выпадает. Следовательно, мягкий круг обновляет зерна с меньшей степенью притупления, чем твердый. Работая более острыми зернами, он легче срезает металл с обрабатываемой поверхности. Сила резания при работе с острыми зернами меньше и, стало быть, меньше радиальная составляющая Р_у, которая не может перекосить обрабатываемые детали, и процесс идет при плотно прижатых друг к другу торцах (рис.19а).

При более твердых кругах в результате большого притупления зерен сила Р_y возрастает и стремится перекосить детали до полного контакта цилиндрической поверхности с кругом. При этом нарушается контакт торцов соседних деталей, первоначальная неперпендикулярность копируемся в процессе шлифования и не может быть выведена (рис.19б). Следовательно, если применять более твердый шлифующий круг для вывода имеющейся неперпендикулярности деталей, процесс шлифования нужно вести с большой осевой силой, т. е. с большим подпором столба деталей.

Рис. 18. Нарушение плотности столба шлифуемых деталей

Величина сил подпора с входной и выходной сторон влияет на точность шлифования и при нарушении их оптимального соотношения шлифуемые детали становятся конусными. Поэтому нужно так подбирать силы подпора, чтобы можно было вывести не перпендикулярность и выдержать в заданном допуске конусность. Считается, что ведущий круг может оказывать на столб деталей различное воздействие в зависимости от соотношения величин сил подпора с входной и выходной сторон. Известно, что при сквозном шлифовании продольное перемещения деталей осуществляется обычно за счет наклона оси ведущего круга. Если осевая скорость деталей на валках больше, чем в рабочей зоне, то детали стремятся протолкнуть в осевом направлении с большей скоростью, чем они двигались бы под действием только ведущего круга.

Рис. 19 Схема шлифования деталей с исходной неперпендикуляр­ностью цилиндрической поверхности к торцу

Рис. 20 Влияние соотношения величин подпоров на входной и выходной сторонах на образование конусности шлифуемых деталей

Если на валках находится такое количество деталей, которое обеспечивает большой подпор на входной стороне по сравнению с подпором на выходной, то ведущий круг не ведет детали в продольном направлении, а наоборот, тормозит движения. Таким образом, в данном случае осевое движение деталей обеспечивается не за счет круга, а за счет подпора с входной стороны.

Сила трения детали о ведущий круг значительно больше, чем о поверхность ножа и о поверхность шлифующего круга, поэтому последними для простоты рассуждения можно пренебречь и считать, что движущиеся в осевом направлении детали получают внецентровое, т. е. боковое торможение (рис.27а). Поскольку «тормоз» приложен сбоку, то детали под действием подпора с входной стороны перекашиваются, а противодавления на выходной стороне ввиду его малости не может этому препятствовать. Несмотря на плотность столба, детали имеют перекос, и шлифующий круг будет больше срезать заднюю сторону вращающихся деталей. Детали приобретают форму так называемого заднего конуса, т. е. такого усеченного конуса, у которого больший диаметр находится впереди по направлению осевой подаче. Если подпор с выходной стороны (противодавление) увеличивать, то перекос деталей будет уменьшаться и при каком-то значении противодавления детали будут цилиндрическими. Если противодавления и дальше увеличивать, то собственно подпора на входе уже не хватает для обеспечения осевого движения деталей. Ведущий круг из тормозного режима работы переходит на моторный, т. е. начинает сообщать шлифуемым деталям осевое движение. Следовательно, в месте контакта деталей с ведущим кругом уже действует двигательная сила, а по оси -сила сопротивления столба деталей, находящихся на выходных планках. Создается пара сил, перекашивающая деталь в обратном направлении (рис.27б). При этом шлифующий круг будет больше срезать переднюю, сторону деталей. Детали получают форму «переднего конуса», т. е. детали меньшим диаметром располагаются по направлению к осевой подаче.