Выбор метода крепления заготовки на станке

Крепление заготовки в центрах. Наиболее простым и распрост­раненным является метод установки в центрах. Большое влияние на точность и качество шлифования оказывает состояние центров станка и центровых отверстий. Точность установки заготовки при обработке зависит от точности формы и положения центров станка

и несущих поверхностей центровых отверстий заготовки. При на­ладке станка и подготовке операции шлифования необходимо учи­тывать следующее.

1. Опорная коническая поверхность центровых отверстий долж­на точно соответствовать конусу на центрах (рис. 3.2, а).

При некруглой форме центровых отверстий или неправильном угле конуса заготовка не получает достаточной опоры и, смещаясь под действием усилий шлифования, копирует неточность центровых отверстий. Если угол конуса центра превышает угол конуса несу­щей поверхности центрового отверстия (рис. 3.2, г), то контакт меж­
ду ними происходит по наибольшему диаметру несущего конуса, в обратном случае — по наименьшему (рис. 3.2, д). Если вершина центра упирается в заготовку (рис. 3.2, в), есть опасность быстрого износа или выгорания вершины центра, что может привести к выдав­ливанию обрабатываемой заготовки из центров при поперечной подаче шлифовального круга.

2. Несовмещение осей конусов вызывает неполное прилегание не­сущих поверхностей центровых отверстий заготовки к центрам стан­ка (рис. 3.2, б) и неравномерный износ центровых отверстий. Несов­мещение центров станка в горизонтальной плоскости, а также их не — параллельность относительно направления перемещения стола вы-

Рис. 3.3. Применяемые формы Рис. 3.4. Установка полой заготовки на центровых отверстий ” грибковых центрах:

I — грибковые центры, 2 — шлифовальный круг, 3 — заготовка

зывает конусность обрабатываемой поверхности (рис. 3.2, е). Эти же погрешности в вертикальной плоскости вызывают вогнутость обра­батываемой поверхности.

3. Для точных операций шлифования некруглость центровых от­верстий не должна превышать 2—4 мкм, а некруглость центров 0,5—1,0 мкм. Шероховатость поверхности для центровых отверстий должна быть Ra = 0,4-М,3 мкм, а для центров Ra — 0,1-=-0,2 мкм.

4. Применяются центровые отверстия без предохранительного конуса (рис. 3.3, а) и с предохранительным конусом (рис. 3.3, б). При повышенных требованиях к точности обработки применяют центровые отверстия с цилиндрической выточкой (рис. 3.3, в). При таких центровых отверстиях случайная забоина на торцевой поверх­ности может деформировать только поверхность предохранительной выточки, а тогда как при фаске 120~ деформация металла может за­тронуть базовую поверхность центрового отверстия.

Применяя центровые отверстия с прямолинейной образующей не­сущей поверхности, трудно обеспечить точное сопряжение конусов центрового отверстия детали с центрами станка, что ведет к сниже­нию точности обработки. Поэтому применяют также центровые от­верстия с выпуклой дугообразной образующей несущего конуса (рис. 3.3, г). Преимущества центровых отверстий такой формы — нечувствительность к угловым погрешностям, лучшее удержание смазки, снижение погрешностей и повышение точности обработки.

5. Грибковые (тупые) центры применяют для обработки полых деталей с внутренним диаметром более 15 мм и центровыми гнезда­ми в форме фаски (рис. 3.4).

6. При неподвижных центрах обеспечивается более высокая точ­ность шлифования, поэтому на вращающихся центрах обрабатывают только тяжелые заготовки или полые заготовки, имеющие узкие центровые фаски.

7. Для уменьшения износа центров необходимо, чтобы они были твердосплавными.

Крепление пустотелой заготовки на оправке для шлифования в центрах. Заготовки с точными базовыми отверсиями (допуск 0,015— —0,03 мм) шлифуют на оправках с прессовой посадкой, а с допуском базовых отверстий более 0,03 мм — на разжимных оправках.

В случае базирования по отверстию и торцу применяют оправки со скользящей посадкой (зазор 0,01—0,02 мм) и упором в торец.

Повысить точности обработки по соосности можно применением оправки с небольшой конусностью (0,01—0,015 ммна 100 мм длины). Оправки подразделяются на жесткие, разжимные, с раздвижными элементами, гидравлическим или гидропластовым разжимом. Уст­ройство и назначение этих оправок показано в табл. 3.11.

З. П. Выбор оправки для кропления полой заготовки Устройство и назначение Эскиз оправки оправки

Обрабатываемую за­готовку 4 надевают на оправку со стороны при­емного конуса 1, продви­гают ее по цилиндриче­ской части 2 и заклини­вают на конусе 3, для чего ударяют левым тор­цом оправки о деревян­ную подкладку (а). Если отверстие заготовки не­точно, то ее закрепляют по торцу. При обработке коротких заготовок на одну оправку можно на­садить несколько загото­вок (б), закрепив их гайкой. Если диаметр гайкн меньше диаметра отверстия обрабатыва­емых заготовок, под гай­ку подкладывают разрез­ную шайбу (в). Для ос­вобождения заготовки гайка слегка ослабляет­ся, шайба удаляется, а заготовка снимается с

Устройство н назначение оправки

перемещении и раздви — женни шариков заготов­ка центрируется и одно­временно поджимается к осевому упору. Для точного центрирования необходимо, чтобы шари­ки не отличались по диа­метру больше чем на 2 мкм, а установочный и центрирующий конусы были соосны. На шари­ковых оправках можно зажимать заготовки с разницей в диаметре до 5 мм

Эти оправки легче при­способить к неточной форме отверстия, в ре­зультате чего уменьша­ются погрешности при закреплении заготовки на оправке. Для разжи­ма оправки используется жидкость или пластмас­са. На корпус напрессо­вана втулка 2 и центриру­ющая втулка 4, которая стопорится винтом 6. Пространство между корпусом и втулкой за­ливается гидропластом о. Усилие зажима пере­дается плунжером 3 че­рез винт 1. Окончательно оправку шлифуют после заливки гндропласта с небольшим поджатнем его плунжером 3. Шеро­ховатость после шлифо­вания /?а=0,3^0,6 мкм. Биение по контрольным пояскам и посадочному диаметру оправки не бо­лее 2—5 мкм. Корпус оправки может одновре­менно служить н повод­ком, который заменяет хомутик

3.12. Выбор патрона для крепления заготовки, не имеющей центровых отверстий

Устройство и назначение патрона

Используются главным образом в единичном производстве, где прихо­дится обрабатывать единичные заго­товки разных размеров. Для обработ­ки заготовок с неконцентрнчнымн ба­зовыми поверхностями применяют че­тырехкулачковые патроны с незави­симым перемещением кулачков. Каж­дый кулачок / этого патрона пере­двигается своим червяком 2. Шлифу­емую заготовку устанавливают по ин­дикатору

Самоцентрирующий трехкулачко­вый патрон применяют для зажима заготовок, у которых шлифуемая на­ружная и внутренняя поверхности концентрнчны базовой поверхности. Нижний диск / выполнен в виде ко­нического зубчатого колеса, соеди­ненного с тремя зубчатками 2, уста­новленными в корпусе патрона 3 под углом 120° друг к другу. На верхнем торце диска / в спиральные канавки 6 входят три кулачка 4 своими зуб­чатыми рейками 5. При вращении ключом любой нз трех зубчаток 2 начинает поворачивать диск 1, сбли­жая или раздвигая одновременно все трн кулачка 4. Прн шлифовании заго­товки в самоцентрирующем патроне возможно несовпадение осей шлифу­емой н базовой поверхности в преде­лах 0,05—0,25 мм. Окончательную бо­лее точную выверку заготовки в пат­роне проводят также по индикатору Более быстродействующий, облег­чает труд рабочего, уменьшает время на зажнм и разжим детали. На штоке / патрона закреплена головка 2, в которой имеется трн точно обра­ботанных паза 3. Ось каждого паза направлена под углом 15° к оси пат­рона. В эти пазы входят выступы зажимных кулачков 4. Правый конец штока 1 соединен с коином поршня пиевмоцилиндра. При движении што­ка / н головки 2 вправо кулачки сближаются к центру н зажимают обрабатываемую заготовку. Патроны

Устройство и назначение патрона

с пневмозажнмом целесообразны для обработки в серийном и массовом производстве

Обеспечивают более точное базиро­вание по диаметру к торцу. Принцип работы мембранного патрона: к тор — цу упругой мембраны 1 движением штока 2 вправо прикладывается уси­лие Р, при этом мембранный диск прогибается и разводит кулачки 3. Между кулачками вставляется обра­батываемая заготовка н при отводе влево штока 2 мембрана, возвра­щаясь в исходное положение, зажи­мает заготовку усилием упругой де­формации мембранного диска. Рас­ход кулачков 3 прн прогибе мембра­ны составляет 0,2—0,5 мм. Поэтому мембранный патрон может быть ис­пользован для зажима деталей с точ­ным размером базового диаметра. Мембранный патрон применяется для зажима по наружному диаметру н отверстию

Для установки и зажима детали по базовому отверстию на планшайбе 2 передней бабки станка закреплен мембранный диск 3 с кулачками 4. Движением штока 1 назад мембран­ный диск прогибается н кулачки сбли­жаются. После установки обрабатыва­емой заготовки 5 на кулачки 4 шток возвращается в исходное положение н упругостью мембранного диска ку­лачки зажимают заготовку

Крепление заготовки в патроне. При шлифовании коротких за­готовок или не имеющих центровых отверстий, а также в тех случа­ях, когда нужно шлифовать наружный диаметр и торец, заготовки закрепляют в патроне. Основные типы патронов и область их приме­нения приводятся в табл. 3.12.

Выбор люнета для шлифования тонких и длинных заготовок. При

шлифовании тонких и длинных деталей, чтобы исключить их проги­бание и пружинение, возникающее под действием усилий шлифова­ния (рис. 3.5), необходимо применять люнеты, создающие дополни­тельную опору обрабатываемой заготовки. Применяются двух-и трехопорные типы люнетов.

Двухопорный люнет устанавливается непосредственно в зоне шлифуемой поверхности, а трехопорный — для создания центрирующей опоры по ранее шлифованной базирующей поверхно­сти заготовки. В двухопорном люнете (рис. 3.6) упоры 7 и 10 расположены по направлению действия радиальной Ру и вертикальной Рг составляющих силы шлифования (см. рис. 3.5). По мере уменьшения диаметра обрабаты­ваемой шейки в процессе шлифова­ния упоры непрерывно подводят до касания с поверхностью шейки. Кор­пус 3 люнета устанавливают на столе станка. Горизонтальный упор 7 ре­гулируется винтом 4, нижний упор Ю подводится к заготовке поворотом винта 2.

Лучшим материалом для упоров является твердое дерево, оно не остав­ляет следов на шлифуемой поверх­ности. На операциях с интенсивным съемом металла могут при­меняться башмаки из закаленного чугуна или твердого сплава.

Трехопорный люнет (рис. 3.7) имеет три индивиду­альные регулируемые опоры /, 2 и 3, расположенные по вершинам равнобедренного треугольника. Верхняя опора 3 смонтирована на
шарнирной консоли и может раскрываться при установке или снятии заготовки. Такие люнеты чаще используются для опоры длинных заготовок, закрепленных только с одного конца и требую­щих дополнительной опоры, которая не может быть обеспечена цент­ром задней бабки. Например, когда заготовка с другой стороны не имеет центровочного гнезда или когда на конце вала должен быть доступ для шлифования торца или отверстия.

Учебно-производственное задание по теме «Выбор метода крепления заготовки на станке»

Разберитесь в работе устройства для крепления заготовки на станке (см. рис. 3.2 и 3.3) и ответьте на следующие вопросы.

1. Почему опорная коническая поверхность центровых отверстий в заготовке должна точно соответствовать конусу на центрах стан­ка?

2. Нарисуйте правильную форму центрового отверстия в заго­товке и схему правильной установки заготовки на центрах станка.

3. Какие возможны варианты неправильной установки заготов­ки на центры станка и как это повлияет на геометрию и качество шлифовальной поверхности?

4. Что нужно сделать, чтобы уменьшить износ центров в процес­се шлифования?

5. Каковы преимущества и недостатки неподвижных и вращаю­щихся центров? В каких случаях и почему целесообразно применять неподвижные, вращающиеся и грибковые центры?

6. В каких случаях целесообразно применять жесткие и разжим­ные оправки при шлифовании полых заготовок?

7. Чем отличаются разжимные оправки, показанные в табл. 3.12? Какова область применения каждой из них?

8. В каких случаях необходимо применять двухопорные люнеты, как они регулируются при установке на станок и по мере уменьше­ния диаметра шлифуемой опорной поверхности?

9. Какова функция трехопорного самоцентрирующего люнета и в каких случаях его необходимо применять?

Выбор измерительных средств для операций шлифования

Заготовки, поступающие на операцию круглого шлифования пос­ле токарной обработки, обычно проверяют по наружному диаметру и линейным размерам для определения реального припуска и каче­ства подготовки детали к операции шлифования.

Наиболее простым и универсальным инструментом для этой це­ли является штангенциркуль, обеспечивающий измерение с точно­стью 0,1 мм.

В условиях серийного и массового производства, когда обраба­тываются одни и те же заготовки, размеры шлифуемых поверхностей
обычно проверяются предельными скобами-калибрами. Скоба име­ет две пары измерительных щек: нижнюю (проходную) и верхнюю (непроходную). При измерении диаметра вала берут скобку правой рукой и опускают ее на контролируемый вал нижней проходной сто­роной. Если скоба под собственным весом пройдет вниз, а непроход­ная сторона задержится на диаметре вала, то проверяемый диаметр вала считается годным.

В производственных условиях нередко бывает, что на проверя­емой шейке вала скоба в одном сеченни проходит, а в другом нет, что указывает на наличие отклонения от цилиндричности. В этом случае нужно определить величину отклонения от цилиндричности для подналадки станка.

Для этих целей служит микрометр или индикаторная скоба.

Измерение диаметра вала микрометром. Техника измерения мик­рометром показана на рис.3.8, а. Левой рукой держат микрометр за скобу 3, а правой, вращая барабан за трещотку /, подводят нако­нечник микрометрического винта 5 до касания с проверяемым диа­метром детали 6. Как только трещотка 1 начнет свободно проверты­ваться (трещать), закрепляют стопорное кольцо 4, снимают микро­метр и читают размер проверяемого диаметра по шкале (лимбу). Окружность барабана 2 разделена на 50 делений; поворот бараба­на на одно деление дает перемещение винту 5 на 0,01 мм. Один обо­рот барабана 2 соответствует перемещению микрометрического вин­та 5 на 0,5 мм. На измерительном лимбе 2 (см. рис. 3.8, б) нанесены деления, указывающие измеряемый размер в мм. Каждое деление со­ответствует 1 мм. Барабан 2 должен сделать два оборота, чтобы пере­меститься по измерительному лимбу 1 на 1 мм.

Для уяснения техники прочтения размера на рис. 3.8, б даются примеры расположения барабана 2 на измерительном лимбе 1 для двух разных размеров: 1-й размер — 7,00 мм; 2-й размер — 15,34 мм.

Измерение индикаторной скобой. В отличие от предельной ско­бы-калибра, которая отвечает только на один вопрос — «годен» или «не годен», индикаторная скоба показывает величину фактиче­ского отклонения от заданного размера.

Такая скоба опирается на контролируемую деталь 2 тремя точ­ками: микрометрическим упором 4, боковым упором 3 и нижним упором / (рис. 3.9). Этот упор подвижный и связан рычагом с инди­катором 5. Удерживая прибор за корпус 7 правой рукой, надо на­жать большим пальцем на рычаг 6, при этом нижний упор отводит­ся и прибор легко надвигается на проверяемую деталь. Скоба на-

Рнс. 3.11. Измерение трехконтактной индикаторной скобой в процессе шли­фования прерывистых поверхностей

страивается по эталону на заданный размер. Прибор быстродейству­ющий, он удобен в серийном и массовом производстве для определе­ния оставшегося припуска и величины отклонения от цилиндрич — ности шлифуемой детали.

Индикаторная скоба для измерения в процессе шлифования.

Простейшим и широко применяемым является метод измерений при помощи накидной индикаторной скобы (рис. 3.10).

Когда скоба надета на заготовку 2, нижний 3 и боковой 4 нако­нечник прижимаются к ней, так как корпус скобы 5 стремится под­няться вверх под действием противовеса 7. Чтобы скоба надежно удерживалась на детали, нижний наконечник 3 смещают относитель­но оси измерительного штока / на 5—10° по направлению к шлифо­вальному кругу 9, а заготовку при шлифовании вращают только против часовой стрелки. Имерительный шток / поджимается к шли­фуемой поверхности пружиной.

При уменьшении диаметра шлифуемой детали измерительный шток постепенно опускается, нажимая своим скосом на наконечник

индикатора 6. По индикатору следят за изменением диаметра вала. Прибор позволяет получать точность шлифовальных деталей до ±2—3 мкм.

Нижний и боковой наконечники скобы можно перемещать, это позволяет настраивать скобу на измерение валов диаметром от 10 до 300 мм. В некоторых индикаторных скобах противовес 7 заменен мас­ляным амортизатором, который служит для плавного подъема и опускания индикаторной скобы. Индикаторную скобу обычно ук­репляют на защитном кожухе 8 шлифовального круга.

При продольном шлифовании цилиндрических и конических по­верхностей, валов с выступающими шейками измерение произво­дят в одном сечении, для чего индикаторную скобу укрепляют на столе или на одной из бабок станка и она перемещается вместе со шлифуемой заготовкой.

При шлифовании шеек разных диаметров методом врезания при­меняют быстросменные индикаторные скобы, каждую из которых настраивают на размер одной шейки.

При шлифовании валов со шлицами или шпоночными канавка­ми могут быть применены обычные трехконтактные индикаторные скобы 4 (рис. 3.11), у которых измерительные наконечники заменены дугообразными башмачками / и 3. Башмачок берется так, чтобы ши­рина его была примерно в 2,5 раза больше ширины канавки или па­за на обрабатываемой заготовке 2, что не дает башмачку провалиться в канавку. Важно, чтобы подошва башмачка была выполнена по форме измеряемой поверхности. Иначе башмачок будет колебаться при измерении и показывающая стрелка прибора будет сильно рас­качиваться. Следитьза показаниями прибора станет очень трудно. Поэтому при обработке валов радиус подошвы башмачка делают равным наибольшему предельному размеру заготовки, а при обра­ботке отверстий — по наименьшему предельному размеру.

При многокруговом шлифовании нескольких шеек индикатор­ные скобы устанавливаются по двум крайним шейкам, размеры ос­тальных шеек обеспечиваются автоматически без измерения.

Индикаторные накидные скобы применяются также и для измере­ния конических поверхностей в процессе шлифования.

Учебно-производственное задание по теме

«Измерительные средства для операций шлифования»

1. Разберитесь в устройстве и технике измерения универсальным измерительным инструментом: штангенциркулем и микрометром.

2. Выполните упражнения по измерению наружного диамет­ра шеек вала штангенциркулем с точностью 0,1 мм и микромет­ром с точностью 0,01 мм.

3. Разберитесь в устройстве и принципе измерения шлифуе­мой поверхности индикаторной скобой (см. рис. 3.10).

4. Выполните упражнение по установке и настройке индика­торной скобы.

5- Выполните пробное шлифование с применением индикаторной скобы; объясните, в чем состоит преимущество работы с примене­нием индикаторной скобы.