Специализированные и специальные внутришлифовальные станки

Специализированные и специальные внутришлифо­вальные станки применяют обычно на заводах с круп­носерийным и массовым производством. В авто-

тракторной промышленности на таких станках шли­фуют отверстия зубчатых колес и втулок, в подшипни­ковой— отверстия и желоба колец подшипников. Эти станки должны обеспечивать высокую производитель­ность, что достигается в первую очередь за счет авто­матизации как цикла шлифования, так и вспомога­тельных переходов.

Специализированные и специальные внутришлифо — вальные станки подразделяют на две группы: патрон­ные и бесцентровые. Станки первой группы выпускают на базе универсальных станков гаммы ЗК или ЗМ, и они являются их модификацией. Они имеют харак­терную для универсальных станков компоновку. Гам­ма специализированных станков моделей ЗК225Вс, ЗК227Вс, ЗК228Вс, ЗК229Вс оснащена патронами с механизированным приводом и приборами для визу­ального контроля диаметра отверстий.

Полуавтоматы ЗК225Б, ЗК227Б, ЗК228Б, ЗК229Б управляются приборами активного контроля и обес­печивают стабильность размеров обрабатываемых отверстий до 0,003—0,004 мм.

Для шлифования отверстий глубиной до 500 мм в цилиндрах и гильзах предназначен специализирован­ный станок с ЧПУ модели ЗМ227ГВФ2. Станок с ЧПУ модели ЗМ227УВФ2 предназначен для шлифования отверстий в шпинделях и пинолях, имеющих длину до 1250 мм. Двухшпиндельный станок с ЧПУ модели ЗМ227БФ2 позволяет вести обработку по программе отверстия диаметром от 20 до 150 мм одновременно с прилегающим к нему торцом.

Основным изготовителем патронных специализиро­ванных станков является Саратовский станкострои­тельный завод им. 60-летия СССР. Им выпущено зна­чительное число модификаций станков с индексом СШ. Характерными моделями этого завода являются станки СШ111 и СШ113, предназначенные для шли­фования цилиндрического или конического отверстия деталей типа зубчатых колес и втулок, и станки СШ99 и СИП 14—для одновременного шлифования цилин­дрического отверстия и наружного торца деталей ти­па зубчатых колес и втулок. Станки СШ111 и СШ99— полуавтоматы, СШ113 и СШ 114 — автоматы.

Все модели выполнены на общей базе с использо­ванием агрегатных узлов, что обеспечивает единообра­зие конструкторских решений основных узлов И КОМ­

поновки, а также облегчает освоение, обслуживание и ремонт станков.

Их гидропривод значительно упрощен в сравнении с универсальными внутришлифовальными станками. Станки выпускают налаженными на обработку конк­ретных изделий.

Рис. 1.11. Наладка виутришлифовалыюго автомата на одновре­менное шлифование отверстия и торца зубчатого колеса

В отличие от известных способов последователь­ного шлифования отверстия и торца на станках моде­лей СШ99 и СШ114 шлифование осуществляют одно­временно с одного установа изделия, что увеличивает производительность и точность. Шлифование торца заканчивают вместе с черновым шлифованием отвер­стия. Наладка шлифовальных шпинделей показана на рис. 1.11,

Шлифование отверстия и торца производят при повышенных скоростях непрерывных подач, осуще­ствляемых кулачковыми механизмами подач с приво­дом от регулируемого электродвигателя постоянного тока, что позволяет заранее настроить требуемые ско­рости черновой и чистовой поперечной и продольной подач. Стол станка служит для подвода шлифоваль­ной бабки в зону резания и отвода ее в нерабочее положение, а также для продольного перемещения круга при правке.

Во время шлифования стол не перемещается, а стоит на жестком упоре со шлифовальной бабкой в рабочей позиции. Продольное возвратно-поступате­льное движение внутришлифовального круга осуще­ствляет каретка, несущая внутришлифовальный шпин­дель. Для повышения производительности обработки применен метод врезного шлифования отверстия с небольшим продольным осциллированием круга. Каретка с кругом осциллирующее движение получает от эксцентрикового вала, приводимого во вращение электродвигателем через специальный редуктор. Число двойных ходов каретки с кругом равно частоте вращения эксцентрикового вала, а величина осцилля­ции — удвоенной величине эксцентриситета.

Контроль размеров диаметра и длины отверстия в процессе шлифования осуществляется автоматиче­ски от вершины алмаза, что позволяет применять внутришлифовальный круг и оправку наибольшего диаметра и обеспечивает тем самым наибольшую жесткость шпиндельного узла. Точность размера диа­метра прошлифованного отверстия находится в преде­лах 0,02—0,03 мм, а расстояния от базового до про­шлифованного торца — в пределах 0,05—0,06 мм.

Для обеспечения высоких режущих свойств круга в течение всего цикла в зависимости от величины припуска и марки стали предусмотрены одинарная и двойная принудительные правки внутрншлифоваль — ного круга. Правку торцешлифовального круга произ­водят после каждого цикла или через несколько цик­лов по счетчику в зависимости от требуемой точности.

Производительность станков составляет 50— 60 шт./ч в зависимости от размеров изделия, его ма­териала и величины припусков. Основные данные станков приведены в табл. 1.7.

Автоматы модели СШ114 для одновременного шли­фования отверстия и торца работают по следующему

циклу. Шпиндель изделия вращается непрерывно. Автооператор с заготовкой поворачивается в сторону патрона и перемещается вдоль него; происходит зажим заготовки, после чего автооператор выходит из патро­на и поворачивается в исходное положение. Стол пе­ремещается влево до упора. Одновременно в ту же сто­рону перемещается автооператор и захватывает новую заготовку. Включаются подача охлаждающей жидко­сти, осцилляции круга, быстрый радиальный подвод изделия к внутришлифовальному кругу и продольная подача торцешлифовального круга в заготовке.

После чернового шлифования отверстия и шлифо­вания торца продольная подача шлифовальной бабки прекращается, происходит выхаживание торца и заканчивается черновое шлифование отверстия. Далее следуют быстрый отвод изделия от внутришлифоваль — ного круга и поперечная подача алмаза к внутришли­фовальному кругу на заранее установленную величину, прекращение осцилляции, правка внутришлифоваль — ного круга (за двойной ход стола) и возврат меха­низма продольной подачи в исходное положение. Затем возобновляется осцилляция круга, происходят быстрый подвод изделия, переключение на чистовое шлифование отверстия с последующими выхажива­ниями, после чего стол отводится в исходное положе­ние. Одновременно перемещается автооператор с но­вой заготовкой, а готовое изделие выталкивается из предварительно разжатого патрона. Прекращаются подача охлаждающей жидкости и осцилляция внутри- шлифовального круга. Механизм поперечной подачи возвращается в исходное положение. Через определен­ное число циклов происходят продольная подача торце­шлифовального круга к алмазу (на заранее установ­ленную величину) и правка круга. Далее цикл повто­ряется.

На рис. 1.11 показан патрон этого станка для крепления цилиндрического зубчатого колеса при загрузке его с помощью автооператора без останова вращения шпинделя изделия. При перемещении тяги

I вправо стакан 2 деформирует мембрану 5 с тремя кулачками 6, которые расходятся, освобождая изделие, выталкивающееся плунжером 10 при движении тяги

II вправо. Когда оператор вводит в патрон очередную заготовку, подпружиненные ловители 8 попадают во впадины зубчатого венца и увлекают заготовку вместе с оправкой автооператора во вращение.

При дальнейшем продольном перемещении авто­оператора заготовка поджимается к базовому торцу упора 9, а зубья 7 входят во впадины венца. При пе­ремещении тяги 1 влево мембрана освобождается, и кулачки 6 через зубья 7 зажимают заготовку. Авто­оператор отводится влево, оставляя заготовку в пат­роне. Для обеспечения большей жесткости кулачки 6, мембрана 5, планшайба 3 и противовесы 4 выполнены в виде сварной конструкции; противовесы предотвра­щают самораскрывание патрона при вращении, урав­новешивая центробежную силу его кулачков.

Бесцентровые внутришлифовальные станки созда­ны для обработки деталей типа колец и втулок. Поса­дочные отверстия внутренних колец и дорожки каче­ния наружных колец подшипников шлифуют на авто­матах этого типа методом врезания.

Станки для шлифования дорожек качения (жело­бов шарикоподшипников) называют желобошлнфо — вальными и снабжают качающимися бабками изделия.

Одно из отличий бесцентровых станков от патрон­ных состоит в схеме базирования. Заготовку при об­работке в них не центрируют, а прижимают шлифо­вальным кругом к опоре приспособления. Такая схема базирования обеспечивает одинаковую толщину про­шлифованного кольца во всех точках его окружности. Из-за того что в процессе шлифования выдерживают одинаковое расстояние от точек окружности отверстия до наружной базовой поверхности, происходит копиро­вание отверстием формы наружной поверхности кольца. Поэтому на бесцентровых внутришлифовальных стан­ках обрабатывают детали, имеющие точную цилиндри­ческую наружную поверхность. Использование такой схемы базирования позволяет существенно сократить вспомогательное время обработки каждого кольца, так как отпадает необходимость в закреплении заготовки. По этой же причине упрощается задача загрузки-вы­грузки деталей, станки удобнее автоматизировать.

В бесцентровых станках схема базирования может быть реализована в двух вариантах: на роликах и на жестких неподвижных опорах (башмаках).

Конструкция роликового устройства показана на рис. 1.12. Заготовка 1, скатываясь по лотку 5, падает на два опорных ролика 15 и 18, первый из которых ведущий. Третий ролик 4 — прижимной. Ведущий ро­лик установлен на шпинделе 11, приводимом во вра­щение от редуктора шкивом 13. Осевое положение об­рабатываемого кольца 1 в зоне шлифования опреде­лено упором в стакан 2 шпинделя 3, расположенного параллельно шпинделю ведущего ролика. Управление механизмом загрузки-выгрузки осуществляет кулачок 9, посаженный на вал 12, проходящий внутри пустоте­лого шпинделя ведущего ролика. Поворот вала с ку­лачком выполняют от гидравлики станка через муфту

А-А Рис. 1.12. Устройство для базирования деталей на роликах

14. Рычаг 10, сидящий на одном валу с кулачком, под­нимает прошлифованное кольцо и сбрасывает его в лоток выгрузки. После этого кулачок поднимает тол­кателем 8 отсекатель 6, пропуская очередное кольцо в зону шлифования. Отсекатель опускается при по­мощи пружины 7. Настройку положения всего бази­рующего устройства относительно оси шлифовального круга производят поворотом плиты 17 в горизонталь­ной плоскости и наклоном основания 16 в вертикаль­ной плоскости.

Базирование детали на жестких опорах показано на рис. 1.13. К корпусу бабки изделия крепят башмак 2 с двумя твердосплавными опорами 1, на которые укладывают обрабатываемое кольцо 3. Опорным тор­цом кольцо притягивают к торцу электромагнитного патрона. При вращении патрона кольцо должно на­дежно прижиматься к опорам. С этой целью его ось располагают эксцентрично к оси вращения патрона. Настройку требуемого эксцентриситета производят регулировочными винтами 4. В процессе шлифования

происходит проскальзывание кольца по торцовой по­верхности патрона. Общий вид автомата для шлифо­вания подшипниковых колец с базированием их на жестких опорах показан на рис. 1.14.

На левой части стани­ны 17 расположена бабка изделия 1, на правой — шлифоваль­ная бабка 11. Над шли­фовальной бабкой раз­мещен пульт управле­ния 6, справа — элек­трошкаф 8 и гидропа­нель с баком 12 (пози­циями 9 и 10 обозначе­ны соответственно лимб механизма компенса­ции и упоры управления механизмом подачи шлифо­вальной бабки).

Электрошпиндель помещен в пиноль 13 шлифо­вальной бабки. Механизм правки 5 расположен за шлифовальным кругом 14. По лотку 19 загрузочного

устройства 2 обрабатываемую заготовку 4 подают на опоры башмачного устройства 15 и в процессе шлифо­вания магнитным патроном 3 приводят во вращение. Контроль диаметра обрабатываемого отверстия осуще­ствляют прибором активного контроля 16, табло 7 которого поднято над шлифовальной бабкой. Из зоны шлифования готовое изделие транспортируют по лотку 18.

Точностные данные

бесцентрово-шлифовальных автоматов

Таблица 1.8 Показатель Модель 3484В 3485В Отклонение размера диаметра про­шлифованного отверстия, мм, не более 0,006 0,008 Шероховатость поверхности Ra, мкм 0,4 Некруглость прошлифованного от- Не более, чем у базовой верстия поверхности Средняя конусность, мм 0,002 0,003 Радиальное биение относительно базовой поверхности, мм 0,003 Биение относительно базового тор­ца на высоте 10 мм, мм 0,002 Огранка Не более, чем у базовой поверхности волнистость, мм 0,001 0,0012 Производительность автомата при припуске 0,3—0,4 мм на диаметр, шт./ч 250 100 Примечание. Точность и производительность стайка модели 3484В показаны для колец шарикоподшипников с диаметром шлифо­вания 30 мм и высотой 19 мм, станка модели 3485В—для колец шари­коподшипников с диаметром шлифования 100 мм и высотой 34 мм.

Точностные данные бесцентрово-шлифовальных ав­томатов, предназначенных для обработки колец наи­более применяемых подшипников, указаны в табл. 1.8. Модель 3484В предназначена для шлифования колен с диаметром отверстия 25—85 мм, а модель 3485В — для колец с диаметром отверстия 60—125 мм.

Большинство бесцентрово-шлифовальных станков оснащены электрошпннделями. Это вызвано необходи­мостью получения высоких значений частот вращения абразивного круга, особенно при обработке отверстий небольшого диаметра. При частоте вращения шпин­деля свыше 20 000 об/мин ременная передача начи­нает работать хуже из-за неблагоприятного соотноше­ния диаметров шкивов на двигателе и шпинделе. Элек­трошпиндели выпускает Московский завод скоростных прецизионных электроприводов с частотой вращения от 6 до 250 тыс. об/мин.

Электрошпиндель модели Ш (рис. 1.15) предста­вляет собой электродвигатель трехфазного перемен-

Рис. 1.15. Электрошпиндель модели Ш внутришлифовального станка

ного тока, в вал 4 которого ввинчена оправка 2 шли­фовального круга 1. Вал вращается в высокоточных радиально-упорных шариковых подшипниках 3, уста­новленных попарно в переднем и заднем щитах кор­пуса 7. На вал напрессован короткозамкнутый ротор. Обмотка статора охлаждается проточной водой, по­даваемой в полость 6 корпуса. Подшипники смазы­ваются масляным туманом, поступающим через ка­нал 5. Питание электрошпинделей производится от преобразователей частоты (до 1200 Гц). Пропорцио­нально частоте питания возрастает частота вращения шпинделя. В комплект принадлежностей станков обычно входит несколько шпинделей с разной номи­нальной частотой вращения.

При эксплуатации электрошпинделя возможны на­рушения его нормальной работы, что может приводить к появлению дефектов шлифования (табл. 1.9).

Электрошпиндели модели ЭШГ (рис. 1.16, а) осна­щены гидростатическими подшипниками, что обеспе­чивает им ряд преимуществ перед электрошппнделем модели Ш на подшипниках качения. Они имеют луч­шее демпфирование в опорных узлах, меньшую

Дефекты шлифования, вызванные нарушениями работы электрошпинделя, и методы их устранения Таблица 1.9 Де фект Причина Метод устранения Лучистая поверхность В подшипниках имеется зазор; шарико­вый подшипник изношен; вал шпинделя под действием сильного удара смещен назад Перебрать шпиндель в соответствии с ру­ководством по эксплуатации электро — шпииделя Шлифовальный шпиндель закреплен в корпусе стойки слабо Надежно закрепить шпиндель в корпусе стойки Шлифовальный круг твердый или загряз­нен Чаще править, употреблять мягкий круг Следы ряби или дробле­ния Шлифовальный круг твердый или загряз­нен Чаще править, употреблять мягкий круг Шпиндель перегружен Уменьшить подачу Кольцо или шарик шарикоподшипника по­вреждены Заменить поврежденный подшипник Загрязнение одного из подшипников Разобрать шпиндель и чистить подшип­ник Лучистая поверхность со следами дробления Один из подшипников поврежден Заменить поврежденный подшипник

	Шлифовальный круг или заготовка сла­бо закреплены	Проверить закрепление круга и заготовки
	Некруглый шлифовальный круг из-за не­достаточной правки	Увеличить число ходов при правке круга
Шлифовочные трещины, ожоги на обработанной	Подвод охлаждающей жидкости слиш­ком мал и неравномерен	Отрегулировать подачу охлаждающей жидкости
поверхности	Шлифовальный круг мелкозернистый и твердый	Заменить на более крупнозернистый или мягкий круг
	Слишком большая глубина резания	Уменьшить глубину резания
Винтовые линии	Скорость стола слишком велика	Уменьшить скорость стола
	Шлифовальный круг нецилиндричен и ре­жет одной кромкой	Увеличить число ходов при правке круга
	Мало охлаждающей жидкости	Увеличить подачу жидкости
Появление резкого звука	Шпиндель перегружен	Уменьшить подачу
при шлифовании	Шлифовальный круг твердый и мелкозер­нистый	Заменить круг на более мягкий и крупно­зернистый
Появление глухого нерав­номерного звука на холо­стом ходу шпинделя	Шариковые подшипники повреждены	Разобрать и заменить подшипники

чувствительность к неуравновешенности шлифоваль­ного круга, более высокую точность вращения, боль­шую удельную мощность (отношение эффективном мощности к диаметру вала).

Схема гидростатического подшипника показана на рис. 1.16, б. Тщательно очищенное масло подают под давлением (30—40) 105 Па через отверстия 2 в кар­маны 1, откуда оно проникает в зазор между валом и подшипником. Образующаяся таким образом мас­ляная пленка предотвращает контактирование рабо­чих поверхностей вала и подшипника. Конструкция подшипника обеспечивает еамоустановку оси вала в заданное положение при изменении внешней радиаль­ной нагрузки. При возрастании радиальной силы ре­зания увеличивается зазор между валом и подшипни­ком со стороны приложения силы и уменьшается с противоположной стороны. Увеличение зазора приво­дит к понижению давления в кармане, а уменьше­ние— к повышению давления. Из-за разности давле­ний в противоположных карманах возникает сила, восстанавливающая правильное положение вала. Гидростатические подшипники позволяют снизить ра­диальное биение шпинделя до 0,1 мкм.

Осевые усилия воспринимает задний подпятник шпинделя. Для компенсации теплового удлинения вала, а также для защиты от случайных перегрузок его выполняют плавающим.

Для работы шпинделя необходимы система мас — лообеспечения, включающая в себя источник внешнего давления с контрольно-регулирующей аппаратурой для подачи масла к подшипникам, система воздухо — обеспечения для подготовки и подачи воздуха к уп­лотнениям и на охлаждение ротора, система водообес — печения для охлаждения статора, система электро­снабжения с преобразователем частоты.

Серия шпинделей модели ЭШГ включает в себя четыре типоразмера. Их технические характеристики даны в табл. 1.10.

В станках с автоматическим циклом шлифования после обработки каждой детали гидросистема отводит шлифовальный круг в постоянное исходное положе­ние. Перемещение круга вперед в каждом цикле так­же постоянно. Но после обработки каждой детали диа­метр круга становится меньше из-за износа и снятия слоя абразива при правке. Чтобы врезаться в следую­щую деталь, круї должен пройти вперед расстояние,

большее предыдущего на величину потерянного

слоя, или он должен быть отведен назад на соответ­ственно меньшую величину. В станках реализовано второе решение. В механизм поперечной подачи шли­фовальной бабки встраивают устройство, уменьшаю­щее отвод круга после обработки каждой детали на размер потерянного слоя абразива. Этот дополни­тельный механизм устроен следующим образом

(рис. 1.17). В корпусе 2 на подшипниках установлен

вал 9, который соединяет­ся с ходовым винтом ме­ханизма поперечной по­дачи станка. На валу смонтированы храповой механизм 7, соединенный с валом шпонкой, и води­ло 8 с собачкой 1, свобод­но вращающееся на валу. Зубчатое колесо водила сцеплено со шток-рейкой 3 гидроцилиндра 4. При работе станка шток-рейка стоит в крайнем левом положении, отключая хра­повой механизм. Собач­ка выведена из зацепле­ния с храповым колесом. При перемещении шток-рейки вправо водило зацепляется собачкой за храповое ко­лесо, поворачивая его и вал 9 на определенный угол. Поворот вала 9 вызывает соответствующий поворот

вершины необходимо корректировать. При таком ме­тоде шлифования достигают точности отверстия до 0,02 мм.