Выбор припуска. При выборе припуска предварительно изучают заготовку: ее конфигурацию, состояние базовых поверхностей и подготовку отверстия к операции шлифования. При этом предварительная обработка должна обеспечивать минимальный припуск на шлифование. Увеличенный припуск необходим при шлифовании тонкостенных и длинных отверстий и заготовок, прошедших термообработку.
Неточность базовых поверхностей заготовки приводит к ее деформации при зажиме в патроне. Наибольшее влияние оказывает отклонение от цилиндричности базовой поверхности тонкостенной заготовки, отклонение от соосности базовой наружной поверхности и шлифуемого отверстия, а также от перпендикулярности базового торца к оси отверстия. Указанные отклонения вызывают необходимость увеличивать припуск на шлифование.
Рекомендуемые припуски приводятся в табл. 5.1.
Выбор размера шлифовального круга. При внутреннем шлифовании выбирают наибольший диаметр круга, обусловленный диаметром обрабатываемого отверстия. Однако при малой разнице между диаметрами отверстия и круга последний перекрывает значительную часть отверстия, из-за чего возрастает нагревание заготовки, ухудшается отвод стружки и затрудняется подвод СОЖ в зону шлифования. Это может привести к быстрому «засаливанию» круга, увеличенному упругому отжатию шпинделя. В результате точность шлифования ухудшается, возможны прижоги на шлифованной поверхности. Из практики внутреннего шлифования рекомендуется, чтобы диаметр круга DKfl был меньше на 1/3 — V4 диаметра отверстия d0, т. е. DKр = г,3 … 3/4 dD.
При выборе высоты круга учитывают те же технологические факторы: чем шире круг, тем больше площадь контакта круга с поверхностью отверстия — тем больше упругие отжатая шпинделя и нагревание заготовки. При врезном шлифовании высота круга должна быть на 2—3 мм больше длины шлифуемого отверстия.
Для шлифования с продольной подачей высота круга должна составлять 0,75—0,8 длины шлифуемой поверхности. Однако для отверстий малого диаметра и увеличенной длины ограничением в выборе высоты круга является диаметр шлифуемого отверстия, определяющий жесткость шпинделя шлифовальной бабки. Поэтому при шлифовании отверстий диаметром до 40 мм высота круга не должна
превышать диаметра шлифуемого отверстия, а для диаметров отверстий свыше 40 мм высота круга не должна превышать 50 мм.
Выбор характеристики шлифовального круга с учетом особенностей внутреннего шлифования. Основные правила выбора характеристики круга даны в пп. 1.2—1.7. Однако круги на внутришлифо — вальных станках работают в специфических условиях: крайне низкой жесткости шпинделя круга, большой площади контакта круга с заготовкой и затрудненным подводом СОЖ в зону шлифования. Эти факторы при выборе характеристики круга необходимо учитывать.
1. Влияние площади контакта круга с заготовкой. Сочетание большой площади контакта с малой жесткостью шпинделя и плохим отводом теплоты требует создания условий шлифования с минимальной силой резания и поддержанием высокой режущей способности круга, свободным отводом стружки и минимальным тепловыделением. Этим условиям отвечают мягкие высокопористые круги с повышенной крупностью режущих зерен. Мягкий круг будет способствовать самозатачиванию с постоянной заменой затупившихся зерен острыми, крупное зерно будет облегчать отвод стружки и теплоты, а высокопористая структура будет уменьшать тепловыделение в зоне шлифования. Эти особенности учтены в рекомендациях по выбору характеристики круга в табл. 5.2.
2. Влияние скоростей круга и заготовки. С повышением скорости круга его твердость увеличивается, а шероховатость шлифованной поверх-
На станках с автоматическим циклом шлифования и принудитель ной правкой круга на каждой обрабатываемой заготовке нужны круги повышенной твердости, так как ускоренная продольная подача и частая принудительная правка поддерживают высокие режущие — свойства круга.
Выбор режимов шлифования. 1. Выбор скоростей вращения круга окр изаготовки v3. Рекомендуемые окр даны в табл. 5.3. Пониженная скорость окр приводит к снижению производительности, увеличенному износу круга и повышенной шероховатости шлифованной поверхности. При повышенной скорости круг работает как более твердый — появляется опасность прижогов.
|
5.3. Окружная скорость шлифовального круга еКр, м/с. при внутреннем шлифовании различных материалов
Примечание. При шлифовании колец подшипников Окр достигает 60—80 м/с. |
При настройке станка скорость вращения заготовки v3 согласуется с принятой о1(р и должна составлять 0,015—0,03 от окр. Большие значения v3 выбираются при шлифовании материалов, склонных к прижогам. Вначале va выбирают в пределах 40—50 м мин (для средних размеров отверстий) и устанавливают на станке. Окончательно о3 корректируют во время пробного шлифования. Если шлифовальный круг оказался слишком твердым, то и3 увеличивается, и наоборот. Рекомендуемые va даны в табл. 5.4.
|
5.4. Скорость вращения заготовки v3, м/мин
|
2. Выбор продольной подачи SIip и поперечной подачи 5М. Продольная подача обычно выбирается в долях высоты круга и не должна превышать % его высоты на один оборот детали (табл. 5.5), 5I)p = S РВ (мм/об), где Sa — подача в долях ширины круга, В — ширина круга, мм.
|
5.5. Продольная подача круга
|
Число двойных ходов стола и число оборотов детали не должны составлять передаточного отношения, равного целому числу. Поперечная подача выбирается в мм на оборот заготовки t0 или в мм/мин — tM (табл. 5.6).
|
5.6. Поперечная подача круга tK, мм/мин
|
Более подробно методика расчета режимов шлифования дана на примере круглого наружного шлифования (с. 65).
Выбор метода крепления заготовки на станке. На внутришлифо — вальных станках применяют кулачковые и мембранные патроны.
Кулачковые патроны широко используют в единичном и мелкосерийном производствах, такие патроны допускают обработку заготовок разной формы и размеров.
Основным достоинством мембранных патронов является простота конструкции и изготовления, а также отсутствие быстроизнашиваемых подвижных деталей (характерных для кулачковых патронов), благодаря чему они длительно работают, сохраняя точность установки деталей на станке.
Точное центрирование и малая деформация при зажиме обеспечивают высокую размерную и геометрическую точность обрабатываемого отверстия.
Принцип действия мембранного патрона схематично представлен на рис. 5.3, а, б.
Под действием силы Р корпус мембранного патрона прогибается, вызывая раздвижение кулачков до диаметра D, (рис. 5.3, б). Поскольку Dl больше диаметра обрабатываемой заготовки d3, ее можно свободно установить в патрон. После отвода штока, прогибающего патрон силой Р, под действием упругих сил кулачки сжимаются и удерживают обрабатываемую деталь (рис. 5.3, б).
По своей конструкции мембранные патроны разделяют на винтовые и кулачковые. Винтовые патроны применяют для зажима деталей диаметром 100—300 мм, кулачковые — для диаметров 200— —400 мм.
Работа мембранного (кулачкового) патрона показана на примере шлифования отверстия и торца шестерни (рис. 5.4). Под действием штока 6 пневмоцилиндра диск мембраны 4 прогибается, вкладыши 9 разжимаются и шестерня 3 свободно входит в патрон.
При отводе штока мембрана упругими силами возвращается в исходное положение, сближает кулачки и зажимает заготовку.
Базой при установке шестерни в патрон служат делительная окружность и торец шестерни. При установке шестерни во впадины зубьев закладываются ролики 10, шестерня с роликами вставляется до упора в неподвижные пальцы 2 патрона и кулачки зажимают ее по роликам.
Для удобства установки роликов применяют сепаратор 1, в котором ролики 2 свободно вращаются на осях (рис. 5.5).
Для прямозубых шестерен применяют сепаратор с цельными роликами, а для косозубых — с роликами, навитыми в виде пружины.
Мембранный патрон устанавливают на планшайбе 7 (см. рис. 5.5), посадочное гнездо 8 которой шлифуется непосредственно на станке по установочному диаметру патрона так, чтобы он входил в гнездо без зазора, а опорный торец не имел биения.
Базовые места в патроне шлифуют также непосредственно на станке. Внутренний диаметр D вкладышей 9 шлифуют по установочному кольцу. Диаметр установочного кольца выбирают так, что бы при зажиме его в посадочном гнезде А кулачки патрона сближались по диаметру на 0,08—0,12 мм. В мембране предусмотрен паз 5 для
удаления абразивной пыли. Шлифование отверстия и торца осуществляется кругами / и 11.
Посадочное гнездо А под кольцо также шлифуют на месте по диаметру установочного кольца, когда патрон находится в сжатом состоянии. Торцовое биение кольца при установке не должно превышать 0,01 мм.
Внутренний диаметр D вкладышей шлифуют в такой размер, при котором эталонная шестерня с роликами плотно входит в кулачки.
|
Рис. 5.5. Схема установки шестерни Рис. 5.4. Схема шлифования отвер- в патрон по зубчатому венцу с по — стия и торца шестерни в мембранном мощью сепаратора с роликами патроне |
Эталонную шестерню отбирают из числа производственных шестерен с наибольшей допустимой толщиной зубьев.
На точность установки шестерни большое влияние оказывает величина, на которую расходятся кулачки патрона: чем она меньше, тем патрон работает точнее. Практически не следует выбирать эту величину более 0,7 мм по диаметру.
Точность и надежность установки шестерни в патроне зависит от числа роликов в сепараторе. Так, при установке шестерни на шести роликах погрешность уменьшается в 1,5—2,0 раза по сравнению с установкой той же шестерни на трех роликах.
Перед установкой шестерни в патрон необходимо тщательно промыть ролики, зубчатый венец и патрон, так как одной из главных причин погрешности установки является загрязнение посадочных мест абразивом и металлической стружкой.
Мембранные винтовые патроны (рис. 5.6) применяют на операциях шлифования колец шарикоподшипников. Они отличаются большим числом кулачков 6, расположенных по окружности, что способствует более точному центрированию заготовки. Вместо вкладышей на кулачках ввертываются винты 2, которые после настройки на размер фиксируются гайками /.
Шлифование на жестких опорах. Полые заготовки типа колец и втулок шлифуют без зажима в патроне, чтобы не вызвать деформацию. Лучшие результаты достигаются при шлифовании на жестких опорах — башмаках (рис. 5.7, о, б). Заготовка 2 лежит на жестких
опорах 3 и электромагнитом поджимается плоским шлифованным торцом к вращающейся планшайбе 1 шпинделя передней бабки. Сила трения между контактирующими поверхностями планшайбы и заготовки вращает последнюю. Заготовка на опорах 3 располагается эксцентрично оси вращения шпинделя. Этим создается проскальзывание между планшайбой 1 и заготовкой 2, необходимое для поджатая наружной базовой поверхности заготовки к опорам 3.
При шлифовании на жестких опорах внутренняя поверхность копирует форму наружной базовой поверхности и обеспечивает равно- стенность втулки. Шлифование на жестких опорах широко применяется при обработке колец подшипников.
Средства и техника измерения отверствия. Размеры отверстий проверяют индикаторным прибором (рис. 5.8, а). Прибор вводят в измеряемое отверстие так, чтобы штифты 1 и 4 и пластина 2 левым и правым концами 5 и 3 касались измеряемой поверхности (рис. 5.8, б). Подвижный штифт 4 через систему рычагов и измерительную часть индикаторной головки воздействует на стрелку индикатора, которая и отражает все отклонения в размерах диа-
метра отверстия. Пластина 2 под действием пружины устанавливает измерительные штифты 1 и 4 перпендикулярно оси отверстия
Штифты индикатора сменные и точно калиброваны на определенные размеры. Прибор настраивают по эталонному кольцу.
Правильность установки прибора в измеряемом отверстии проверяют покачиванием его внутри отверстия сверху вниз и наоборот (рис. 5.8, а). Таким образом, измеряют отверстие в нескольких сечениях по всей длине, фиксируя наибольшее отклонение индикатора в направлении против часовой стрелки.
Проверяют также отклонение от круглости поворотом прибора в одном сечении отверстия: прибор поворачивают несколько раз и определяют разницу между максимальным и минимальным отклонениями индикатора.
Более чувствительным прибором является пасси- метр, который обеспечивает точность измерения до 0,001 мм. Пассиметр дает точные отсчеты при незначительных отклонениях измеряемого отверстия от нормального.
В крупносерийном и массовом производствах для измерения отверстий
применяют одномерный инструмент — предельный калибр-пробку, который имеет две измерительные пробки: приемную (проходную) и браковочную (непроходную).
После того как отверстие отшлифовано, важно проверить его до снятия заготовки со станка. Вначале пробка (проходная) касается нижней кромки отверстия, затем пробка поднимается и постепенно вводится в отверстие легким усилием руки.
Во время измерения температура пробки и заготовки должна быть примерно одинаковой. Если ввести холодную пробку в нагретую заготовку, то это можно привести к усадке отверстия при остывании заготовки и заклиниванию пробки в отверстии.
На станках с ручным управлением циклом шлифования для измерения отверстия в процессе шлифования применяются индикаторные приборы, измерительные наконечники которых вводятся в зазор между кругом и стенкой отверстия. Наиболее точным является двухконтактный рычажный прибор, схема
которого показана на рис. 5.9. Измерительные наконечники 3 и 11, закрепленные на рычагах 4 и 10, скользят по поверхности отверстия заготовки. При увеличении диаметра отверстия наконечники расходятся и рычаги 4 и 10 поворачиваются вокруг осей 0г и 02. Суммарное перемещение обоих наконечников передается рычагом 7 миниметру 8.
В отличие от визуального контроля, который указывает размер шлифуемого отверстия, в задачу активного контроля
вхбдит также управление рабочим циклом шлифования. Измерительные средства прибора активного контроля непрерывно измеряют шлифуемое отверстие и по мере приближения к заданному размеру механизм активного контроля дает команду исполнительным органам станка на уменьшение поперечной подачи круга, чистовую правку, выхаживание и отвод круга. Акти вны й контрол ь осуществл яют мерительными автокалибрами и ры — чажно-следящими устройствами.
Использование автокалибров показано на примере шлифования отверстия шестерен (рис. 5.10).
. Допуск на диаметр отверстия выдерживается в пределах 0,025 мм, биение базового торца относительно оси отверстия — до 0,05 мм.
После установки детали 2 в патроне 3 оператор вручную подводит шлифовальный круг 1 до начала шлифования и включает самоход. Далее процессом управляет механизм активного контроля. Шток 5 с закрепленным на нем измерительным калибром 4 при своем возвратно-поступательном движении в полом шпинделе передней бабки подводит калибр в упор к шлифуемому отверстию с нерабочей стороны.
Калибр выполнен ступенчатым. Когда диаметр отверстия достигает размера Dlt калибр входит в отверстие своей передней частью и через рычаг 7 и шток 6 размыкает контакт в электроконтактной головке, сообщая при этом команду на правку круга. После правки шлифование продолжается. При достижении окончательного размера калибр полностью входит в отверстие, размыкает контакт, и шлифовальный круг отходит в исходное положение.
Для повышения точности работы применяют так называемые плавающие калибры. Плавание калибра обеспечивается зазором 0,5 мм между штоком и направляющей втулкой, а также зазором 0,05 мм
посадки калибра на болте. Плавающие калибры надежно обеспечивают точность измерения в пределах 7-го квалитета.
Резиновая прокладка предупреждает проникновение абразивной пыли в зазор. Для направления при входе в отверстие на калибре создана конусная заборная часть, а для уменьшения износа рабочей поверхности припаяны твердосплавные вставки.
Измерение калибрами с нерабочей стороны детали позволяет использовать
|
Рис. 5.10. Схема активного кои- Рис. 5.11. Рычажно-следящее устройство троля обрабатываемого отверстия для активного контроля обрабатываемо — с помощью автокалибра го отверстия |
круг наибольшего диаметра и этим повысить производительность процесса. Измерительная поверхность калибра для шлицевых отверстий выполняется сплошной, а для гладких отверстий-— прерывистой.
Использование рычажно- следящего устройства показано на примере шлифования желобов колец шарикоподшипников (рис. 5.11). Измерительный рычаг 2 с алмазным наконечником 1 вводится в желоб. В процессе шлифования по мере увеличения диаметра желоба шток 3 поднимается, кольцом 4 изгибает плоскую крестообразную пружину 5 и отклоняет подвижный контакт 6 при его отходе от неподвижного контакта 7 дает команду исполнительным органам станка на переход с чернового шлифования на чистовое. В этот момент зажигается сигнальная лампочка 8. По достижении заданного размера подвижный контакт 6 замыкается с неподвижным контактом 9, и процесс шлифования прекращается.
Когда применение прямого метода контроля невозможно или приводит к значительному усложнению прибора контроля, например при обработке деталей с широким диапазоном отверстий малыми партиями, с частыми переналадками, с гладкой и прерывистой поверхностью, применяется косвенный метод контроля — «до упора».
Рычажно-следящие устройства используют на операциях, где нужно обеспечить точность по 5—6-му квалнтетам, а также при шлифовании отверстий больших диаметров (100 мм и более), глубоких отверстий и внутренних сферических поверхностей.
Автокалибры применяют при точности обработки по 7-му квали — тету с диаметром отверстий до 100 мм, а также при шлифовании отверстий, имеющих шлицы и шпоночные канавки.
На менее точных операциях (по Ю-му и большим квалитетам) циклом шлифования можно управлять без устройств активного контроля, применяя косвенный метод «до упора».
Контроль конического отверстия. Коническое отверстие проверяют при помощи конусного контркалибра (пробки) 2 (рис. 5.12). На таких пробках наносятся две риски А, указывающие допуск на диаметр конуса. Коническое отверстие считают выполненным в заданный размер, если при вводе пробки в коническое отверстие заготовки / (до упора) максимальный диаметр отверстия будет находиться между двумя рисками на пробке.