4.6. Шлифовальные и доводочные станки

Это станки, работающие абразивными инструментами – шлифовальными кругами, брусками, шкуркой, порошками и пастами. Они предназначены, главным образом, для выполнения чистовых и отделочных операций.

По видам обработки шлифовальные станки делят на станки общего назначения (круглошлифовальные, внутришлифовальные, бесцентрово-шлифовальные, плоскошлифовальные) и специализированные. На рис. 4.31 приведены схемы шлифования на станках общего назначения: круглошлифовальном, внутришлифовальном, бесцентрово-шлифовальном, плоскошлифовальном. При любом виде шлифования главным движением является вращение шлифовального круга, определяющее скорость резания, которая при шлифовании измеряется в метрах в секунду и достигает 30-45 м/с. Движение подачи зависит от способа шлифования и формы шлифуемой поверхности.

а	б
в	г
д	е

Рис.4.31. Схемы шлифования

Особое место в группе станков для абразивной обработки занимают доводочные станки, предназначенные для выполнения отделочных операций, при которых достигается наивысшая точность и минимальная шероховатость поверхности. Обработка на этих станках осуществляется с помощью мелкозернистых абразивных брусков (хонингование, суперфиниш) или с помощью свободного абразива – порошка в жидкой среде или пасты (полирование, притирка).

К конструкции шлифовальных и доводочных станков предъявляют повышенные требования в отношении жесткости, виброустойчивости, износостойкости и температурных деформаций.

Станки шлифовально-доводочной группы применяют при лю­бых масштабах производства (в условиях крупносерийного и массового производств предпочтение отдают специализирован­ному оборудованию).

Круглошлифовальные станки. На круглошлифовальных стан­ках обрабатывают наружные цилиндрические, конические, тор­цовые и фасонные поверхности. Шлифование осуществляется с продольной, поперечной, а иногда и наклонной, а иногда и наклонной (на торцекруглошлифовальных станках) подачей периферией, торцом или фасон­ной поверхностью круга.

Наружное круглое шлифование с продольной подачей (рис. 4.31, а) осуществляют при вращении в одну сторону шлифо­вального круга v_k и обрабатываемой детали v_д (круговая подача). Кроме того, деталь совершает возвратно-поступательное движе­ние продольной подачи s_прод шлифовальный круг в конце каж­дого одинарного или двойного хода получает периодическое перемещение поперечной подачи s_поп на глубину резания t. По этой схеме обрабатывают относительно длинные детали. При глубинном круглом шлифовании жестких валов круг устанавливают на глубину припуска t и ведут обработку с односторонней продольной подачей s_прод поперечная подача здесь отсутствует. Врезное шлифование с непре­рывной поперечной подачей круга s_поп при отсутствии продоль­ной подачи применяют в тех случаях, когда длина обрабатывае­мой поверхности меньше ширины круга, а также при шлифовании фасонных поверхностей профильным кругом.

На рис. 4.32 показан круглошлифовальный станок. Обрабаты­ваемая деталь устанавливается в центрах передней 3 и задней 5 бабок, расположенных на столе станка. Привод передней бабки (бабки изделия) сообщает детали вращательное движение круго­вой подачи со скоростью 20 - 30 м/мин. Стол получает возвратно-поступательное движение продольной подачи по направляющим станины 2 с помощью штока гидропривода, расположенного внутри станины. Круглошлифовальные станки делятся на простые и универсальные.

Рис. 4.32. Круглошлифовальный станок

Внутришлифовальные станки применяют для обработки цилиндрических, конических, фасонных отверстий и торцов. Их делят на патронные и планетарные. Первые наиболее распространены и применяются для шлифования отверстий в деталях средних и малых размеров, вторые – для шлифования отверстий в крупных деталях.

Движения в станках патронного внутреннего шлифования аналогичны движениям при наружном круглом шлифовании (рис. 4.31, б).

В процессе планетарного внутреннего шлифования деталь остается неподвижной, а все необходимые движения сообщаются шлифовальному кругу (рис. 4.31, в).

Бесцентрово-шлифовальные станки широко применяются для высокопроизводительной обработки деталей типа тел вращения, которые не подлежат закреплению в центрах или в патроне. Применяются в крупносерийном и массовом производстве в связи со сложностью наладки. Схема бесцентрового сквозного шлифования напроход приведена на рис. 4.31, г.

Плоскошлифовальные станки предназначены для обработки плоских поверхностей. Различают станки с горизонтальным шпинделем, работающие периферией круга (рис.4.31, д) и станки с вертикальным шпинделем, работающие торцом круга (рис.4.31, е). Максимальные размеры деталей, обрабатываемых на плоскошлифовальных станках, определяются размерами их стола.

Доводочные станки применяют для получения минимальной шероховатости поверхности и наивысшей точности размеров и формы детали. К отделочным методам обработки относятся хонингование, суперфиниш, притирка и полирование.

Хонингование (рис. 4.33, а) применяется в основном для обработки отверстий диаметром от 3 до 1500 мм и длиной до 20 м в деталях типа гидроцилиндров, орудийных стволов и т.п.

Хон (хонинговальная головка) 1, оснащенный 3 - 12 мелкозернистыми абразивными брусками 2, совершает одновременно вращательное и возвратно-поступательное движения в обрабатываемом отверстии непод­вижной детали 3. Абразивные бруски установлены в пазах ци­линдрической поверхности хона и в конце каждого двойного хода специальным гидравлическим или механическим устрой­ством раздвигаются на несколько микрометров, осуществляя движение радиальной подачи s_рад. Со шпинделем станка хон соединяется шарнирно, поэтому бруски хона самоустанавлива­ются по отверстию, и точность хонингования практически не зависит от точности станка.

Рис. 4.33. Схемы работы на доводочных станках

Благодаря жесткой конструкции хона и принудительной радиальной подаче брусков хонингование исправляет небольшие погрешности формы предварительно развернутого или расшлифованного отверстия (овальность, ко­нусность и пр.), но не исправляет положения оси. Окружная скорость движения хона v = 0,25  1,0 м/с, а скорость движения вдоль оси v = 0,1 - 0,3 м/с. Соотношение между v и v_s, подби­рается таким образом, чтобы зерна брусков перемещались по неповторяющимся пересекающимся винтовым траекториям (прин­цип неповторяющегося следа), что позволяет получить поверх­ность с высокими эксплуатационными свойствами. При хонин-говании применяют обильное охлаждение керосином или эмуль­сией. Припуск на хонингование не превышает 0,2 мм. Хонинго-ванием достигают 7-го квалитета точности с параметром шеро­ховатости R_а = 0,32  0,08 мкм отклонением от цилиндричности в пределах 3 - 5 мкм.

Хонинговальные станки могут быть одношпиндельными и мно­гошпиндельными, с вертикальным, горизонтальным или наклон­ным расположением шпинделей. Возвратно-поступательное движение шпинделя осуществляется от гидравлического при­вода.

Суперфиниш (рис.4.33, б) представляет собой особый вид тонкой абразивной обработки предварительно отшлифованных поверх­ностей (чаще всего наружных цилиндрических) специальными головками, оснащенными одним-четырьмя мелкозернистыми брусками. Бруски закрепляются в головке не жестко, как при хонинговании, а упруго, и при обработке самоустанавливаются по поверхности детали. Особенностью суперфиниша является быстрое колебательное движение А бруска 1 вдоль оси детали 2 в сочетании с вращением детали и ее возвратно-поступательным движением вдоль оси. Подпружиненный брусок снимает шероховатость, но не устраняет погрешности формы. Для суперфиниша применяются одно- и многошпиндельные станки, обычно специализированные на обработку конкретной детали.

Притирка (рис. 4.33, в) – тонкая отделка поверхностей предварительно отшлифованных деталей мелкозернистым абразивным порошком, смешанным со смазочным материалом и нанесенным на поверхность инструмента, называемого притиром. Притирка осуществляется с помощью двух чугунных притиров-дисков 1 и 4, между которыми помещается сепаратор 2 с обрабатываемыми деталями 3.

Полирование – обработка деталей при помощи особо мелкозернистой (полировальной) пасты, нанесенной на эластичный полировальный круг, изготовляемый из войлока, кожи или парусины. Полирование доводит поверхность детали до зеркального блеска, но не изменяет размеров и формы детали.