Автоматизация и программное управление шлифованием фасонных поверхностей

Особенности программного управления и элементы автоматизации шлифования фасонных поверхностей де­талей штампов, копиров, шаблонов режущих инстру­ментов и других аналогичных деталей рассмотрим на примере их обработки на прецизионном профилешли­фовальном станке с ЧПУ модели CNC-63 фирмы «Ока — мото».

На станине / станка (рис. 4.3) смонтированы на­правляющие качения поперечного перемещения кресто­вого стола 2 и колонна 5; по ее вертикальным на­правляющим скольжения, выполненным с использова­нием специальных антифрикционных материалов, пере­мещается шлифовальная бабка 6. По продольным на­правляющим крестового стола перемещается рабочий стол 7. С левой стороны стола может быть закреплена делительная головка 4 или электромагнитная плита, с правой — установлено приспособление 8 для правки шлифовального круга. Вне станка установлены гидро­станция 3 и блок управления 9 с пультом управле­ния. Отдельная установка гидростанции облегчает ее обслуживание, исключает передачу вибраций от гидро­насоса и нагрев узлов станка при повышении темпера­туры масла.

Рнс. 4.3. Профилешлнфовальный станок фирмы «Окамото» модели CNC-63

Координатными перемещениями, управляемыми при помощи системы ЧПУ, являются поперечное перемеще­ние крестового стола, вертикальное перемещение шли­фовального круга, поворот шпинделя делительной головки вокруг оси изделия. По командным сигналам, подаваемым от блока программного управления, может поворачиваться вокруг горизонтальной оси шпиндель приспособления для правки вместе с закрепленным в нем алмазным карандашом. Шлифовальный круг приво­дит во вращение электродвигатель переменного тока с бесступенчатым регулированием частоты вращения. В диапазоне высоких скоростей круга (30 —50 м/с) производят шлифование деталей, в диапазоне низких скоростей (5—10 м/с) — правку круга. Снижение ско­рости круга при правке способствует существенному уменьшению изнашивания алмазного карандаша.

Станок рассчитан на работу шлифовальными кру­гами диаметром 305 мм, шириной 50 мм, диапазон изменения частоты вращения круга 500—3500 об/мин, мощность электродвигателя привода круга 3,7 кВт. Диапазон изменения скорости продольной подачи стола 0,5—2,5 м/мин, скорости поперечной подачи крестового стола и скорости вертикальной подачи суппорта

Рис. 4.4. Способы шлифования фасонных поверхностей на станке с ЧПУ фирмы «Окамото» модели CNC-63

1—250 мм/мин, дискретная подача крестового стола и шлифовальной головки — 0,001 мм. Система ЧПУ обеспечивает одновременное управление перемещениями исполнительных орі анов по двум координатам.

Основные способы шлифования фасонных поверх­ностей деталей следующие:

обкатка — шлифование по контуру (рис. 4.4, а), при котором траектория движения шлифовального круга относительно детали складывается из попереч­ного перемещения детали по направляющим крестового стола (ось X) и вертикального перемещения шлифоваль­ной бабки по направляющим колонны (ось F);

копирование — шлифование врезанием (рис. 4.4, б), при котором обработка производится кругом, заправ­ленным по профилю детали;

копирование в сочетании с поперечным смещением детали на заданный шаг в направлении оси X — шлифо­вание с шаговой подачей (рис. 4.4, в); этим способом шлифуют зубчатые рейки и другие детали с перио­дически повторяющимся профилем; в целях сокращения длины продольного хода перед поперечным смещением стола круг выводится в вертикальном направлении из зоны обработки;

копирование в сочетании с поворотом на заданный угловой шаг шпинделя изделия делительной головки — шлифование врезанием с окружной шаговой подачей (рис. 4.4, а); этим способом шлифуют зубчатые колеса, шлицевые валы и другие детали;

копирование в сочетании с окружной и поперечной шаговой подачей изделия (рис. 4.4, д) ; этим способом шлифуют пуансоны и другие детали, его применение позволяет упростить и повысить точность правки круга.

В процессе обработки детали шлифовальный круг должен перемещаться из зоны правки в зону шлифо­вания. Это перемещение выполняется автоматически. Поперечное перемещение крестового стола XI и верти-

Рнс. 4.5. Схема базиро­вания детали при шли­фовании фасонной по­верхности на станке мо­дели CNC-63

кальное перемещение У/ шлифовального круга / опре­деляют исходя из схемы базирования детали 2 на магнит­ной плите 3 (рис. 4.5):

X1=BX-(R+WX) Y1 = BY-{R + WY),

где ВХ — расстояние центра дуги округления вершины алмаза до вертикальной базовой плоскости А магнитной плиты; BY — расстояние центра 4 дуги округления вершины алмаза до горизонтальной базовой плос­кости В магнитной плиты; R — радиус округления вер­шины алмазного карандаша; WY — наименьшее рас­стояние точек профиля шлифуемой детали от ее гори­зонтальной опорной поверхности; WX — наибольшее расстояние точек профиля шлифуемой детали от ее вер­тикальной опорной поверхности.

Для правки кругов применяют алмазные карандаши с фиксированными значениями радиуса вершины и угла при вершине. Применяют два типа карандашей — с радиусом округления вершины R = 0,25 мм, углом при вершине 60 ° и радиусом округления вершины R— 0,125 мм, углом при вершине 40°. Алмазные каран­даши выставляют по индикатору так, чтобы центр радиуса округления вершины алмаза совпадал с осью качания державки. Необходимую траекторию движения алмаза относительно круга получают программируемым управлением горизонтального перемещения крестового стола по оси X и вертикального перемещения шли­фовальной головки по оси У. В программное обеспече­ние блоком управления станком входит задание тра­ектории правки по прямой, наклоненной под задним углом к координатным осям, и по дуге окружности заданного радиуса.

Примеры применения рассмотренных способов шли­фования приведены на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Примеры шлифования деталей на станке модели CNC-63: -1 — шлифовальный круг; 2 — обрабатываемая деталь; 3 — направление продольной подачи стола; 4 — направление вертикальной подачи вре­зания

1. Шлифование по контуру штампа для листовой штамповки, изготовленного из инструментальной леги­рованной стали марки SKH-9, твердостью 54—55 HRC-, (рис. 4.6, о). Припуск на обработку 0,3 мм, дости­гаемая точность ±0,006 мм, время обработки — 200 мин, деталь при шлифовании закрепляют на маг­нитной плите станка. Траектории движения круга от­носительно детали обозначены стрелками.

2. Шлифование врезанием с окружной шаговой по­дачей шестерни масляного насоса, изготовленной из конструкционной стали марки SMCM21, твердостью 55—60 HRC3 (рис. 4.6, б). Припуск на обработку 0,5 мм, достигаемая точность ±0,007 мм, время одновременной обработки пяти деталей 25 мин. Детали закрепляют в шпинделе делительной головки с ЧПУ.

3. Аналогичный способ обработки применен при шлифовании вариатора для передачи движения с регу­лированием частоты вращения ведомого звена (рис. 4.6, в). Особенностью обработки является про­граммирование подачи врезания 4 в зависимости от продольной подачи стола 3. Вариатор изготавливают из стали SKH-9, твердостью 64—67 HRC3, припуск 0,3 мм, достигаемая точность ±0,005 мм, время обработки 430 мин.

4. Шлифование врезанием профиля круглого фасон­ного резца, изготовленного из стали SKH-9, твердостью 64—67 HRC3. Припуск на обработку — 2 мм, точность ±0,006 мм, время обработки — 30 мин. При шлифо­

вании профиля резца используют приспособление для круглого шлифования, ось вращения которого устанавли­вают перпендикулярно направлению движения про­дольного стола.