ШЛИФОВАЛЬНЫЕ КРУГИ

Коммунистическая партия Советского Союза неуклонно направляет усилия советских машиностроителей на выполнение крупнейших задач дальнейшего технического прогресса, повы­шения производительности труда, механизации трудоемких ра­бот. Не в меньшей степени, чем к основным обрабатывающим и сборочным цехам, эти задачи относятся к цехам инструмен­тальным.

В инструментальном производстве значительное место зани­мают операции, назначением которых является достижение высокой точности и чистоты обработки поверхностей, имеющих сложный профиль. До недавнего времени такие операции вы­полнялись наиболее квалифицированными слесарями-лекалылн — ками, которые вручную, пользуясь многочисленными вспомога­тельными инструментами и шаблонами, доводили профиль.

За последние годы на ряде ведущих машиностроительных п инструментальных заводов Советского Союза многое сделано в области механизации лекальных работ. В частности, на Горь­ковском автомобильном заводе трудоемкая и сложная ручная работа лекальщиков полностью заменена шлифованием на стан­ках профилированными шлифовальными кругами. Таким путем быстро и с высокой точностью обрабатываются не только шаб­лоны и другие измерительные инструменты, но и разнообразные детали прессформ, штампов, приспособлений и т. д., имеющих сложный профиль. Для новых методов обработки профильных инструментов характерно то, что наряду с широким применением различных приспособлений и измерительных инструментов (дели­тельных приспособлений, приспособлений для заправки шлифо­вальных кругов, синусных линеек, индикаторов и т. п ), рабочие самостоятельно производят вспомогательные расчеты, требую­щие знания основ геометрии и тригонометрии.

В настоящей книге вопросы профильного шлифования осве­щаются на основе изложения опыта инструментальщиков Горь­ковского автозавода.

Эта книга предназначена как для инженерно-технических работников, так и для рабочих. Последним, по замыслу автора, она должна послужить практическим руководством для освое­ния технологии профильного шлифования. Именно эти сообра­жения побудили поместить в книге, в качестве приложений, основные сведения из области тригонометрии, которые необхо­димы в практической работе лекальщика, а также таблицы три­гонометрических функций.

Хотя примеры технологии изготовления профильных инстру­ментов, рассмотренные в книге, не могут охватить всего много­образия случаев, встречающихся в производстве, они подобраны с таким расчетом, чтобы облегчить практическое освоение про­фильного шлифования.

В книге описывается ряд приспособлений для профильного шлифования, конструкция которых разработана конструктора­ми ннструментально-штампового корпуса автозавода: В. Л. Ля­ховым, Б. А. Булановым, П. Е. Рябуха, Э. И. Фиш, М. А. Голов­киным.

При освещении передовых методов работы лекальщиков на­шего завода автор пользовался помощью лекальщиков:

П. И. Ковалева, А. Я. Чешкова, Н. И. Еранова, А. Е. Архипен — кова, В. Г. Матяева, И. Н. Брюханова, Е. 3. Горбунова и Я. И. Балашова.

Очень большую помощь в создании книги оказал профессор, доктор технических наук Э. И. Фельдштейн, принимавший не­посредственное участие в обобщении и изложении всех материа­лов. В изготовлении чертежей автору помогали конструкторы В. Л. Ляхов, М. А. Головкин и Ю. Н. Рязанов.

В переиздании книги большую помощь оказали инженеры Е. Я. Глинер, В. Я. Фролов и М. А. Максимов.

Автор выражает всем перечисленным товарищам свою искреннюю благодарность.

Я. КАМЫШЕВ.

На ряде машиностроительных заводов механизация лекаль­ных работ внедряется еше очень слабо. Это пытаются нередко объяснить отсутствием специального оборудования, без которого якобы невозможно механизировать труд лекальщиков.

Как видно из дальнейшего, оборудование, применяемое для профильного шлифования, немногочисленно и не отличается сложностью конструкции.

Шлифовальные станки. Для шлифования изделии несложного профиля (шлифование углов, плоскостей и пазов) обычно ис­пользуются плоскошлифовальные станки модели 372 Б Москов­ского станкостроительного завода, а для шлифования профилен средней сложности — плоскошлифовальные станки модели ЗБ 71М Витебского станкостроительного завода имени Кирова.

В инструментально-штамповом корпусе Горьковского автоза­вода шлифование профилей и пазов производится на плоско­шлифовальных станках модели С-541 собственной конструкции и изготовления. По конструкции эти станки аналогичны станкам ЗБ 7IM, но имеют механическую подачу стола. Они очень удоб­ны и обеспечивают высокую производительность при шлифова­нии профильных калибров средних размеров, фасонных резцов, а также фасонных деталей для прессформ, штампов и приспо­соблений.

При шлифовании профильных калибров мелких размеров (например, небольших шаблонов, сборных и шлицевых калиб­ров) хорошо себя зарекомендовали и широко применяются плоскошлифовальиые станки легкого типа модели С-827, также собственной конструкции и собственного изготовления (фиг. 2).

Они значительно легче, чем станки ЗБ 71М, подача стола у них механическая, но в большинстве случаев, в соответствии с усло­виями работы, она производится вручную. Эти станки имеют магнитную плиту, постоянно закрепленную на столе.

Плоскошлнфовальные станки легкого типа дали возможность широко механизировать лекальные работы, облегчить труд ле­кальщика и заменить трудоемкие доводочные операции тонким шлифованием. Дополнительная оснастка этих станков специаль­ными приспособлениями позволяет шлифовать шаблоны с любым профилем, обеспечивая очень высокую точность.

Плоскошлифовальные станки закреплены за лекальщиками и являются их постоянным рабочим местом. Кроме того, каждый лекальщик имеет индивидуальный верстак с тисками (фиг. 3), расположенный вблизи станка; на верстаке размещаются пове­рочная плита, набор рабочего и контрольно-измерительного ин­струмента.

Оптические станки для профильного шлифования. В настоя­щее время советские станкостроительные заводы выпускают оптические профилешлифовальные станки модели 395 М (фиг.

4) . Они предназначены для шлифования плоских и круглых из­делий со сложными контурами, ограниченными прямыми линия­ми, дугами окружностей « другими кривыми.

Шлифуемое изделие закрепляется на столе, который вручную перемещается в любых направлениях в горизонтальной и верти­кальной плоскостях. Станок снабжен специальным оптическим

устройством, проектирующим кон — тур обрабатываемого изделия на экран с увеличением в 50 раз. Этот контур совмещается с чертежом, выполненным в масштабе 50: 1, ко­торый помещается на экране. Обра­ботка производится посредством Щ перемещения шлифовальной голов­

ки вдоль шлифуемого контура. ДЯс Оптический профилешлифоваль-

ньпі станок модели 395 М имеет следующие рабочие характерн-

а) наибольший размер непосред — ственнон обработки — 10хЮ мм; ТЧ и g) наибольший размер обраба­

тываемой плоскости при комбини­рованной обработке с помощью концевых мер — 150 X 60 мм;

в) наибольшая толщина обраба­тываемого изделия—48 мм;

г) наибольший диаметр шлифо­вального круга —125 мм;

д) число оборотов шлифоваль­ного круга в минуту — 3500;

е) размер экрана—500X500 мм.

Установка для размагничивания. Так как при шлифовании

на магнитной плите изделия намагничиваются, то необходимо после этого производить их размагничивание. Для этой цели используется установка, показанная на фиг. 5. Она представляет собою деревянный каркас в форме катушки с большим отвер­стием, на который наматывается электрический провод. Сечение провода и число витков зависят от размеров каркаса и от напря­жения тока (обычно установка питается током с напряжением 220—380 в н частотой 50 герц; в этом случае при размерах отверстия 200 X 130 X 150 мм используют провод ПБД диамет­ром 2,44 мм).

Включение установки для размагничивания осуществляется с помощью магнитного пускателя (типа П1-А).

При прохождении через обмотку переменного тока внутри катушки создается переменное магнитное поле. Благодаря этому изделие, помещенное в отверстие катушки, полностью размагни-

чивается.

Описанная установка очень проста и может быть легко изго­товлена на любом заводе.

Фиг. 5. Установка для размагничивания изделий.

При современном уровне техники машиностроения одним из важнейших вопросов, определяющих успех освоения произ­водства новых объектов и совершенствования существующей технологии, является обеспечение технологического процесса необходимыми измерительными инструментами и контрольными приспособлениями. Насыщение процесса производства доста­точным количеством калибров, шаблонов и других измеритель­ных инструментов, построенных на проверенной практикой систе­ме допусков, и организация на этой основе технического конт­роля позволяют успешно разрешить проблему взаимозаменяемо­сти отдельных деталей машин в условиях массового и серийного производства.

Работникам инструментально-штамповых цехов, технологам и конструкторам машиностроительных предприятий известно, что самой трудоемкой номенклатурой в инструментальном про­изводстве является изготовление профильного инструмента слож­ной конфигурации.

К нему относятся шаблоны, лекала, шлицевые калибры, ко­пиры, пуансоны, матрицы к штампам, прессформам и ряд дру­гих видов инструмента, точность которых в связи с бурным развитием техники очень возросла.

На многих предприятиях до настоящего времени этот инстру­мент изготовляется по устаревшей технологии с применением ручного труда высококвалифицированных слесарей-лекалыци — ков. Помимо того, что такой способ дорог, длителен и трудоемок, он подчас не обеспечивает требуемой точности и отделки, предъ­являемых современным машиностроением.

На практике мы уже встречаемся с такой сложностью и точ­ностью инструмента, которых ручным способом достичь нельзя.

Вот почему крайне необходимо шире распространять и внед­рять на всех предприятиях машиностроения, приборостроения и металлообработки метод профильного шлифования. На Горь­ковском автомобильном заводе этот метод применяется с 1931 г..

а за последние 3—4 года и на других многих предприятиях г. Горького, Москвы, Тулы, Ленинграда, Харькова и т. д.

Профильное шлифование, как технологический процесс, вообще нс новость. На некоторых заводах в небольших масшта­бах оно производится на специальных дорогостоящих оптиче — — синь профнлешлнфовальных станках.

Однако обработка на них очень медленна и возможности весьма ограничены как по габаритам шлифуемых изделий, так и по разновидностям их формы.

На ряде заводов профильное шлифование (также в неболь­ших масштабах) производится способом перемещения шлифуе­мого изделия относительно шлифовального круга, либо путем упрощенного способа заправки профиля на шлифовальном круге.

При этом шлифовщик применяет специальные приемы, зави­сящие от его индивидуальных способностей. Однако окончатель­ного размера, заданного чертежом, достичь трудно и после шли­фовки неминуема ручная доводка. Оба вышеуказанных способа профильного шлифования доступны не для всех предприятий н не могут иметь массового характера. Метод же профильного шлифования, разработанный, применяемый и широко внедрен­ный на Горьковском автозаводе, позволяет:

1) обрабатывать профиль любой сложности на обычном простом плоскошлифовальном и круглошлифовальном станке (габариты изделия до 700 мм);

2) шлифовать профиль не только на плоскостях, но и по периферии окружности (как наружной, так и внутренней);

3) получить на станке окончательный размер без всякой ручной доводки.

Этот метод доступен каждому машиностроительному пред­приятию. По установившейся на большинстве заводов техноло­гии сложный фасонный инструмент: шаблон, матрица, калибр, копир—обрабатывается вручную. Слесарь-лекальщик подгоняет под нужный размер и контур на «сырой» или улучшенной заго­товке, оставляя какой-то припуск на деформацию после терми­ческой обработки. Окончательный же размер достигается после термообработки кропотливой доводкой н «выхаживанием» вручную (оселком, притиром или машинкой) поштучно.

Поскольку при ручном способе изготовления критерием год­ности шаблонов, контршаблонов и выработок является оцени­ваемая на глаз величина световой щели[1], постольку контроль профиля в большой степени является субъективным.

Громадное преимущество в этом отношении имеет описывае­мый метод профильного шлифования, позволяющий изготовить на станке инструмент или — деталь из термически обработанной на высокую твердость заготовки без деформации.

Вторым основным преимуществом является большая произ­водительность и высокая точность этого процесса. Проследим это на следующем примере.

На фиг. I показан сравнительно несложный профильный шаблон с трапецеидальными впадинами и система выработок, необходимых для его изготовления ручным способом[2].

Фиг. 1. Шаблон с трапецеидальными впа­динами, контршаблон н выработки, необхо­димые при ручном изготовлении: РШ—рабочий шаблон; КШ—контршаблон; Выр.— выработка.

Выработка № 1 необходима для получения угла наклона всех четырех наклонных гранен шаблона и контршаблона и для измерения глубины впадин и выступов. Выработка № 2 служит для получения полного профиля впадины. Выработка № 3 дает возможность выдержать точную величину шага между впадина­ми и выступами шаблона. Выработка № 4 применяется при из­готовлении выступов контршаблона.

После термической обработки профиль шаблона доводится мелкозернистыми абразивными брусками, а также с помощью чугунных притиров; при этом используются те же выработки, что

и при обработке «сырого» шаблона. Следовательно, для обра­ботки профиля рассматриваемого шаблона необходимо дополни­тельно изготовить контршаблон, четыре выработки н два чугун­ных лритнра (на предварительную и на окончательную до­водку).

Для изготовления трех таких шаблонов ручным способом потребуется 25—30 часов работы высококвалифицированного лекальщика (5-го разряда). Если же обрабатывать эти шаблоны на плоскошлнфовальном станке профилированным кругом (см. главу II), то потребуется всего 3 часа работы лекальщика 3-го разряда. Высокая точность профиля будет обеспечена без контр­шаблона и выработок.

Замена ручного труда лекальщиков профильным шлифова­нием на станках сделала возможной коренную рационализацию всего комплекса вопросов лекального дела.

Каковы основные результаты этой рационализации?

Прежде всего, механизация и связанный с нею огромный рост производительности труда. Кроме того, механическая обра­ботка создает условия для более уверенного достижения задан­ной точности, чем это имеет место при ручной работе. Помимо этих преимуществ, связанных с механизацией вообще, новые методы изготовления шаблонов имеют и другие преимущества, обусловленные спецификой лекальной обработки.

К ним относится ликвидация всех длительных вспомогатель­ных работ по изготовлению контршаблонов, выработок и прити­ров, которые не только значительно увеличивают продолжитель­ность и стоимость изготовления шаблонов, но и вносят известный элемент условности, в качество работы, так как все погрешности, имеющиеся на выработках, контршаблонах и притирах, сказы­ваются на точности самих шаблонов. Именно поэтому два оди­наковых шаблона, изготовленные одним и тем же работником по старым методам, как правило, отличаются друг от друга в значительно больших пределах, чем это имеет место при совре­менной технологии, когда вместо всех перечисленных вспомога­тельных инструментов (изготовляемых в каждом отдельном случае, п только для этого случая) применяются стандартные калибры, синусные линейки и индикаторы. Применение индика­торов имеет также и большое психо-физиологическое значение благодаря тому, что освобождает лекальщика от крайне утоми­тельного напряжения зрения, неизбежного в прежних условиях работы. Вместо кропотливой точной разметки производится гру­бо приближенная разметка, дополняемая точной установкой обрабатываемого шаблона на шлифовальном станке.

Наконец, следует отметить, что при изготовлении шаблонов и профильных инструментов на шлифовальных станках в боль­шой мере устраняются серьезные затруднения, вызываемые при ручной доводке деформациями металла в результате термиче­ской обработки. Возможность оставления «а окончательное шли­фование достаточно больших припусков позволяет учесть эти деформации.

Новые методы изготовления профильных инструментов, рас­членяющие обработку на ряд последовательных, заранее рассчи­танных операций, открывают широкие возможности для техни­ческого нормирования лекальных работ и их организации па основе разделения труда. В частности, высококвалифицирован­ные рабочие должны быть закреплены только за наиболее ответ­ственными операциями профильного шлифования, а все предва­рительные операции, например разметка, слесарная обработка, сборка, должны выполняться другими рабочими меньшей квали­фикации.

Таким образом, отличительными особенностями современ­ной технологии изготовления профильных инструментов яв­ляются:

1) механизация производства, обеспечивающая значитель­ное повышение производительности труда;

2) замена специальных вспомогательных измерительных ин­струментов нормальными калибрами и другими стандартными измерительными приборами;

3) замена точной разметки приближенной;

4) освобождение рабочего от перенапряжения зрения при разметке и доводке профиля по размерам;

5) повышение точности работы и уверенное достижение за­данной точности;

6) возможность разделения труда и технического нормиро­вания.

Следует отметить, что все эти ценные преимущества могут быть реализованы в том случае, когда вместе с техническим вооружением (станочное оборудование, калибры, измерительные приборы и т. п.) возрастает и теоретическая подготовка рабочих, без чего невозможно производить необходимые математические расчеты, являющиеся принципиальной основой современной технологии лекальной обработки.

Профильное шлифование может осуществляться тремя спо­собами:

1) на специальных оптических профилешлнфовальных стан­ках;

2) на плоскошлифовальных станках непрофилированным (плоским) кругом при помощи специальных приспособлений, обеспечивающих соответствующее перемещение изделия относи­тельно круга в процессе шлифования;

3) на плоскошлифовальных (а также круглошлифовальных) станках профилированными кругами, на которых посредством специальных приспособлений с большой точностью заправляется профиль (или отдельные участки профиля), обратный профиль изделия.

Фиг. 2. П. юскошлифовальный станок с магнитной плитой.

 

Первые два способа профильного шлифования достаточно подробно описаны в литературе.[3]

В настоящей книге, на основе практического опыта инстру­ментальных цехов Горьковского автомобильного завода, осве­щается главным образом третиіі способ профильного шлифова­ния, для осуществления которого не требуется специального или сложного оборудования и который доступен любому машино­строительному предприятию.

Описываемые в книге методы профильного шлифования находят широкое применение не только в ннструментально-штам — повом производстве, но н при изготовлении разнообразных дета­лен сложной формы, например шлицевых валов и втулок, дета­лен насосов и т. д

Особенно большой интерес освоение профильного шлифова­ния представляет, в частности, для экспериментальных цехов, заводов и научно-исследовательских институтов, так как оно позволяет с высокой производительностью и надлежащей точ­ностью обрабатывать сложные детали без изготовления спе­циальных дорогостоящих инструментов.

Для профильного шлифования применяются шлифовальные круги из электрокорунда, на керамической связке. Особенно хорошие результаты — высокая стойкость и хорошая чистота шлифовальной поверхности — получаются при работе кругами из электрокорунда белого (ЭБ).

Для прорезания выемок в вершинах внутренних углов на профиле шаблонов и для вырезания приближенного профиля из целого куска закаленной стали (если предварительная обра­ботка профиля на «сырой» заготовке не производилась) приме­няются прорезные круги толщиной от 1 до 3 мм также из элект­рокорунда, но на вулканитовон связке.

Сведения о твердости и зернистости шлифовальных кругов для различных операции изготовления шаблонов и профильных инструментов, а также о рекомендуемых режимах шлифования приводятся в табл. 1.

Каждый лекальщик имеет набор шлифовальных кругов различной твердости и зернистости в количестве 20—25 штук. Шлифовальные круги не надеваются непосредственно на шпин­дель станка, а предварительно зажимаются в специальных планшайбах (между картонными прокладками). Эти план-

ХАРАКТЕРИСТИКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ И РЕЖИМЫ ШЛИФОВАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ШАБЛОНОВ И ПРОФИЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

	Характерної, круга	Режимы шлифования
Вид обработки	твердость	зерни­ стость	глубина (на один проход) в мм	скорость продоль­ной пода­чи стола в м/мин
Шлифование плоскостей				10-13
предварительное * . . .	СМ1—СМ2	46	0,02-0,03
То же окончательное. .	»	60	0,602—0,004	5—6
Прорезанне выемок и вы-
резание профиля у шаблонов	ст	60-80	0.10—0,15	5—6
Шлифование профиля шаб-				10—13
лонов предварительное. . .	СМ1-СМ2	60-80 ■
То же окончательное. , . Шлифование профиля фа­сонных резцов, пуансонов и матриц на плоскошлифоваль-	СМ2	100—180	При предва­рительном шлифова­нии	5-6
ных станках предварительное	СМ1—СМ2	46	0,020-0,050 при оконч.	10—13
То же окончательное. . . Шлифование профиля круг-	СМ1-СМ2	60-80	шлифова­ нии 0,004 -0,008
лых пуансонов на кругло-
шлифовальных станках. . .	СМ2	60		5-6
Шлифование шлиц (у шли­цевых калибров) предвари-				8—10
тельное……. г	СМ 1—СМ2	60-80	0,01—0,03
То же окончательное. . 1	С. 1	120	),002—0,005	5-6 1

Примечания; 1. Поперечная подача при шлифовании плоскостей (в мм/дв. ход.)-‘ предварительном — 0,30 ширины круга (ширина круга — не более 20 мм); окончательном—0,25—0,30.

2. При предварительном шлифовании плоскостей часто работают с глу­биной до 0,1 мм, уменьшая при этом поперечную подачу’ до 2—3 мм/ дв. ход.

шайбы вместе с кругом закрепляются на шпинделе станка. У лекальщика имеется не менее 10 таких планшайб.

Благодаря этому достигаются следующие преимущества:

1) точное положение круга на шпинделе станка (отсутствие биения);

2) экономия шлифовальных кругов, так как они уже заправ­лены под различные профили (радиусы и углы в различных ком­бинациях) и при шлифовании лекальщик подбирает круг, имею­щий профиль и размеры, близкие к требуемым, в результате чего значительно уменьшается срезание шлифовального круга при заправке профиля;

3) сокращение затрат времени при установке шлифовального круга на шпиндель, так как не требуется балансировка круга;

4) экономия инструментов, применяемых для правки шлифо­вальных кругов.