В связи с внедрением инструмента, армированного твердым сплавом, а также монолитного твердосплавного инструмента в последнее время широко применяется шлифование алмазными кругами, тем более, что шлифование твердосплавного инструмента карборундовыми кругами очень часто сопровождается появлением шлифовочных трещин.
Устранение шлифовочных трещин при обработке твердосплавного инструмента достигается постоянным поддержанием высоких режущих свойств карборундового круга путем выбора соответствующей зернистости, твердости и режима шлифования, обеспечивающих непрерывное самозатачивание круга.
Так, при шлифовании изделий, армированных твердым сплавом Т15К6, используют круг КЗ — зернистости 25 (по ГОСТ) и твердости СМі—Мз, скорость вращения круга 10—12 м/сек.
Такие условия работы вызывают большой расход абразивного инструмента, а также дополнительную затрату времени на дополнительные замеры и установку детали на станок.
Алмазные круги изнашиваются в сотни раз меньше, чем карборундовые. Так, при шлифовании кругами из карбида кремния па съем 1 г твердого сплава расходуется от 3 до 18 г абразивного материала, а при шлифчвании алмазным кругом — соответственно всего 5 мг алмазного порошка.
Из этого видно, что работоспособность алмазного круга в 600—3000 раз выше. Твердые сплавы шлифуют алмазными кругами на органической связке при окружной скорости 20—30 м/сек и поперечной подаче 0,005—0,015 мм на двойной ход. Увеличение поперечной подачи ведет к резкому повышению износа круга. Продольная подача рекомендуется в пределах 0,1— 2 м/мин.
§ 72. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Приспособления для шлифонания в цент* р а х. Установка деталей в центрах применяется при наружном круглом шлифовании. Детали имеют центровые отверстия на торцах для установки их в центрах.
Центра изготовляются цельными (рис. 98, а) или с твердосплавным наконечником (рис. 98,6). При шлифовании деталей диаметром 3—4 мм применяют обратные центра (рис. 99). В этом случае концы шлифуемых деталей выполняются в виде конусов с углом при вершине 60°.
Для свободного выхода шлифовального круга с детали, диаметр которой меньше диаметра центра, одна сторона центра, обращенная к кругу, срезается.
При шлифовании в центрах центр передней бабки не вращается и шлифуемая деталь получает вращение от поводковой планшайбы через хомутик, закрепляемый на конце детали.
Наиболее часто применяемый вид хомутика показан на рис. 100. Недостаток таких хомутиков состоит в том, что при невысокой твердости шлифуемой детали зажимный винт оставляет на ней вмятину. Универсальный хомутик (рис. 101) не имеет такого недостатка.
При шлифовании хвостовиков шестерен, обрабатываемых крупными партиями, применяют специальное поводковое приспособление (рис. 102). Корпус / этого приспособления болтом 4 крепится к планшайбе передней бабки, а поводок 3 с помощью гайки 2 устанавливается так, что при закреплении шлифуемой шестерни в центрах попадает во впадину между зубьями и при вращении планшайбы увлекает за собой шестерню. Применение таких поводковых приспособлений сокращает вспомогательное время, так как исключает установку и снятие хомутика с каждой детали.
Детали с точным отверстием и небольшой высоты шлифуют на длинных центровых оправках с небольшой конусностью (рис. 103,а). Диаметр оправки с заходного конца на 0,01 мм меньше номинального диаметра отверстия шлифуемой детали, диаметр другого конца оправки превышает диаметр отверстия детали на 0,015 мм. Конусность оправки должна быть не больше 0,015 мм на 100 мм длины. Разжимные оправки (рис. 103, 6) используют для шлифования деталей с более широким допуском по внутреннему диаметру.
Шлифуемая деталь устанавливается на разжимной втулке 2, имеющей 3—6 осевых разрезов с каждого торца. При завертывании гайки 3 внутренняя конусная поверхность втулки перемещается по наружному конусу оправки 1, вследствие чего происходит зажим обрабатываемой детали.
а)
б)
а—обычный срезанный, б—с твердосплав-
ным наконечником
Люнеты. При шлифовании наблюдается прогиб удлиненных деталей под действием сил Ру и Рг. Для устранения прогиба деталей применяют специальные приспособления, называемые люнетами (рис. 104).
Корпус 2 люнета устанавливают на столе станка и закрепляют винтом /. Горизонтальный упор 6 люнета расположен на
а)
Рис. 103. Оправки: я—коническая, б—разжимная |
ползуне 7, который регулируется при поджиме детали винтом 8. Нижний упор 5 закреплен на качающемся рычаге 4. При вращении винта 9 рычаг 4 поворачивается на оси 3 и подводит нижний упор 5 к поверхности детали.
В процессе шлифования, по мере уменьшения диаметра обрабатываемой детали, необходимо периодически приближать упоры до касания с шлифуемой поверхностью. В зависимости от отношения длины шлифуемой детали к ее диаметру применяют один, два или более люнетов.
Патро ны. При шлифовании единичных деталей часто применяют четырехкулачковые патроны с независимым перемещением кулачков (рис. 105). Каждый кулачок 1 этого патрона передвигается своим червячком 2. Такие патроны используют для
наружного или внутреннего шлифования деталей с неконцентричными базовыми поверхностями.
Шлифуемую деталь устанавливают в патроне по индикатору.
Самоцентрирующий трехкулачковый патрон применяют для зажима деталей, у которых шлифуемая наружная или внутренняя поверхность концентрична базовой поверхности. При шлифовании деталей в самоцентрирующем патроне возможно несовпадение осей шлифуемой и базовой поверхностей в пределах 0,05—0,25 мм.
Рис. 106. Трехкулачковый самоцентри-
рующий патрон
Устройство трехкулачкового самоцентрирующего патрона показано на рис. 106. Нижняя поверхность диска 1 представляет собой коническое зубчатое колесо, сцепленное с тремя коническими шестернями 2, установленными через 120° в корпусе 3 патрона.
При вращении любой из этих шестерен начинает вращаться диск 1. На верхнем торце диска нарезана спираль, которая соединена с зубьями, имеющимися на нижней поверхности зажимных кулачков 4. При повороте диска / происходит одновременное перемещение всех трех кулачков к центру или от центра патрона в зависимости от направления вращения диска 1.
Большое количество деталей с более жесткими допусками на размер базового диаметра обрабатываются в трехкулачковых пневматических патронах. На штоке 2 патрона, соединенном правым концом с поршнем (рис. 107) пневматического цилиндра, закреплена головка 1, в которой имеются три точно обработанных паза 3. Ось каждого паза направлена под углом 15° к оси
патрона. В эти пазы входят выступы зажимных кулачков 4. При движении штока вправо его головка увлекает кулачки и, сдвигая их к центру, зажимает обрабатываемую деталь.
Для освобождения детали достаточно переключить направление движения поршня пневматического цилиндра, в результате чего шток сдвигается влево и кулачки разводятся.
Пневматические патроны точнее самоцентрирующих, они облегчают труд рабочего, уменьшают время, затрачиваемое на зажим и разжим детали.
Рис. 107. Трехкулачковый пневматический патрон |
Кулачковые патроны непригодны для зажима тонкостенных деталей. В таких случаях применяют мембранные патроны (рис. 108), которые обеспечивают точное базирование по диаметру и торцу.
К торцу упругой мембраны а (рис. 108, а) прилагается сила Я, под действием которой торец мембраны деформируется, и выступы (кулачки) б, связанные с торцом мембраны, расходятся. В результате расстояние Б между кулачками увеличится на некоторую величину в. Если теперь вставить между кулачками деталь, имеющую наружный диаметр D = £ + e, и прекратить действие усилия Р на торец мембраны, то деталь окажется зажатой силами, вызванными деформацией мембраны.
Корпус 2 патрона для зажима по наружной поверхности (рис. 108,6) вставляется своим конусным хвостовиком в шпиндель бабки и закрепляется навертываемой на конец хвостовика гильзой с резьбой. Через отверстие в хвостовике и гильзе проходит шток 1, левый конец которого соединен с поршнем пневматического или гидравлического цилиндра.
При пуске сжатого воздуха или масла в цилиндр головка штока упирается в торец мембраны и разводит зажимные ку
лачки 3, число которых равно 10—20. В этом положении шлифуют рабочие поверхности зажимных кулачков до размера, превышающего размер шлифуемой детали на 0,03—0,05 мм. Одновременно шлифуют три упорных штифта 4, по которым базируются детали по торцу; после этого патрон готов к работе.
Мембранные патроны аналогичной конструкции применяют и для зажима деталей изнутри.
Приспособление для наружного профильного шлифования. Для шлифования сложных наружных профильных поверхностей на круглошлифовальных станках используются специальные приспособления. Одно из таких приспособлений для шлифования профильных пуансонов, действующее по способу копирования, показано на рис. 109.
На плите 11 приспособления неподвижно закреплен угольник 7, к которому привернут упор 5. Опорная поверхность этого упора концентрична поверхности шлифовального круга. К поверхности упора пружиной 6 постоянно прижат вращающийся кулачок (копир), который жестко соединен со шпинделем приспособления 4. Шпиндель вращается во втулке 2, жестко соединенной с призмой 3. Благодаря наличию центровой оправки /,
закрепленной на обратной стороне призмы, последняя может качаться в центрах, давая возможность вращающемуся кулачку постоянно сохранять контакт с упором 5.
В головке шпинделя соосно с кулачком закрепляется обрабатываемая деталь. При сближении шлифовального круга с вращающейся деталью последняя перемещается относительно режущей поверхности круга, точно повторяя движение вращающегося кулачка относительно упора. Деталь считается прошлифованной, когда измерением будет установлено, что один из размеров ее достиг величины, указанной в чертеже, т. е. контроль шлифуемой в этом приспособлении профильной детали, а также
сам процесс шлифования выполняются аналогично контролю и шлифованию цилиндрической детали.
Приспособление проектируется и изготовляется для установки на определенном станке. Расстояние от нижней поверхности плиты 11 до оси шпинделя приспособления должно соответствовать высоте центров станка с точностью ±0,5 мм. Расстояние от нижней поверхности плиты до центра радиуса опорной поверхности упора 5 должно равняться расстоянию от оси шпин
деля шлифовальной бабки до поверхности стола станка с точностью ±0,05 мм.
Приспособление на станке устанавливают в такой последовательности:
1) прямоугольная головка болта 9 вводится в Т-образный паз стола станка;
2) тщательно протирается нижняя поверхность плиты приспособления и поверхность стола;
3) приспособление придвигается до соприкосновения планки 10 с боковой поверхностью стола станка, после чего гайка 8 завертывается до отказа.
На специальных профилешлифовальных станках, на которых шлифование производится методом копирования, профиль кулачков и его расчет очень сложны.
Объясняется это тем, что упором для вращающегося кулачка 1 служит вращающийся ролик 2 (рис. ПО), диаметр которого намного меньше диаметра шлифовального круга. Применение вращающегося упора для кулачка на профилешлифовальных станках, используемых в массовом производстве, диктуется стремлением свести к минимуму износ кулачка и упора.
В рассматриваемом нами приспособлении упор 2 для вращающегося кулачка 1 (рис. 111) неподвижен и имеет профиль рабочей части в виде дуги окружности диаметром, несколько превышающим диаметр шлифовального круга. При таком копире построение профиля кулачка упрощается. Все радиусы профиля 3 обрабатываемой детали определяются по чертежу, после этого увеличивают каждый радиус на одну и ту же величину К (например К=30 мм) и из центров этих радиусов описывают соответствующие дуги до их слияния. При этом получается искомый профиль.
Выбранное значение величины К следует учитывать при определении диаметра шлифовального круга. Теоретически диаметр круга определяется по формуле
D = 2(R-K),
где R — радиус упора.
Практически отклонение диаметра шлифовального круга ог расчетного значения на величину до ±20 мм очень мало отражается на точности шлифуемого профиля.
При необходимости поставить шлифовальный круг, намного отличающийся от расчетного, надо заменить упор другим, имеющим радиус:
/? = — у — + /Н — 20,
где 20 мм — припуск на правку круга в процессе шлифования.
На шлифовальных станках также применяют приспособления, сокращающие вспомогательное время и предназначенные для обработки больших партий (серий) деталей одного типоразмера.
Приспособление для шлифования винтовых деталей с переменным шагом. Дли холодной поперечной прокатки роликов применяют валки с ребордой, имеющей боковые винтовые поверхности с переменным шагом.
Для шлифования таких валков шлифовщиком Л. Ш. Доктором применено приспособление, устанавливаемое на столе резьбошлифовального станка (рис. 112).
Шлифуемый валок, посаженный на оправку, закрепляется в центре 1 задней бабки и центре 2 приспособления. Вращение шлифуемого валка осуществляется от шпинделя передней бабки через поводок 5, зубчатые колеса zt; z2; z3; z4 и поводок 6.
Одновременно через зубчатые колеса zr, z2; Z5; z$ приводится во вращение кулачок 3, спрофилированный так, что в процессе вращения шлифуемого валка клин 4 получает точно обусловленное перемещение по направлению, перпендикулярному оси валка. Это перемещение с передаточным отношением, зави
сящим от угла клина 4, передается центру 2, который соответственно перемещает шлифуемый валок относительно стола станка.
Таким образом, общее перемещение шлифуемого валка относительно шлифовального круга складывается из движения стола
станка, зависящего от шага, на который настроен станок, и от движения валка относительно стола, определяемого профилем кулачка 3.
Использование этого приспособления позволило за короткий
срок обучить начинающих шлифовщиков обрабатывать сложный инструмент.
На рис. 113 показано приспособление для шлифовки отверстий трех колец шарикоподшипника за один установ. Стакан 1 со шлифуемыми кольцами вставляется в направляющее кольцо 2 и прижимается к торцу фланца 3 кулачками 4. Во время шлифования рабочий
Рис. 113. Приспособление для шлифова — вставляет три следующих
ния отверстий трех колец за один кольца в запасной ста-
установ кан.
Станок настраивают в зависимости от его конструкции и характера обрабатываемой детали.
Основные этапы настройки станка при шлифовании в центрах, наиболее распространенные при обработке наружных цилиндрических поверхностей, состоят в следующем:
1. Устанавливают центра. Задний центр должен выступать из пиноли на 1,5Я (Я—ширина круга). При шлифовании деталей малого диаметра сторона заднего центра, обращенная к кругу, срезается на такую же длину (1,5Я), чтобы круг не задевал центра.
2. Устанавливают поводковый патрон для вращения детали при шлифовании с неподвижным передним центром.
3. Устанавливают поворотный стол в нулевое положение.
4. Регулируют усилия прижима детали центром задней бабки. Чем легче и тоньше шлифуемая деталь, тем меньше должно быть это усилие. Излишнее усилие прижима приводит к быстрому износу центров, слабый прижим может быть причиной выпадания детали из центров.
5. Устанавливают люнеты при шлифовании длинных деталей.
6. Регулируют и проверяют охлаждение.
7. Правят круг. Если круг новый, его тщательно балансируют.
8. Подбирают и устанавливают согласно технологической карте скорость вращения детали и скорость хода стола.
9. Устанавливают упоры реверсирования хода стола.
10.Закрепляют деталь в центрах. Центровые отверстия (рис. 114) в детали должны быть выполнены точно. Отклонение угла конуса и овальность центрового отверстия не допускаются. Аналогичные требования предъявляются к наружным центрам передней и задней бабок станка.
Хомутики для вращения деталей подбирают по диаметру детали. Для шлифования полых деталей используются центровые оправки.
11. Регулируют механизм автоматического выключения поперечной подачи. Для этого устанавливают деталь и включают станок. Маховичком поперечной подачи сближают круг и деталь до появления искры. В этом положении, не сдвигая маховичка, открепляют его лимб, отсчитывают по лимбу от нуля вправо столько делений, насколько потребуется повернуть маховичок, чтобы с детали был снят весь припуск, и наносят в этом месте лимба риску мелом. Затем устанавливают лимб этой риской против риски, от которой ведется отсчет на корпусе механизма поперечной подачи, и закрепляют лимб.
Когда весь припуск будет снят и нулевая риска на лимбе приблизится к риске отсчета на корпусе, специальный кулачок, соединенный с лимбом, отключит автоматическую поперечную подачу. После некоторого «выхаживания» круг отводят от детали. Сняв первую деталь, проверяют ее годность; после этого можно считать станок налаженным для работы.