Бесцентровые круглошлифовальные станки. Конструкции, обработка и правка

Ашкиназий Я.М.

Машиностроение, 2003 г.

1.2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

На бесцентровых кругло шлифовальных станках обрабатывают различные по форме и габаритным размерам детали, представляющие собой тела вращения: детали подшипников качения (наружные и внутренние кольца шариковых и роликовых подшипников, иголки и кольца карданных подшипников, цилиндрические и конические ролики), ступенчатые валики, гильзы, поршневые и шаровые пальцы, толкатели, штифты, гладкие оси, золотники, крупногабаритные валы, прутки, трубы и другие подобные изделия.

Станки находят применение в самых различных отраслях промышленности: подшипниковой, автотракторной, металлургической, электротехнической, сельскохозяйственном машиностроении, транспортном машиностроении и др. Столь широкое применение этих станков объясняется некоторыми преимуществами по сравнению с другими шлифовальными станками.

Основные технологические особенности круглого бесцентрового шлифования следующие:

1. Заготовка вращается свободно без закрепления в призме, образованной опорным ножом и ведущим кругом. Благодаря этому исключаются деформации детали при ее зажиме, а вращение в призме способствует исправлению отклонений от круглости шлифуемой поверхности.

2. Вращение заготовки осуществляется за счет сил трения между заготовкой и ведущим кругом. Для качественной обработки необходимо, чтобы заготовка начала вращаться до соприкосновения со шлифовальным кругом. Это в значительной степени определяет состояние ножа, который должен иметь прямолинейную базовую поверхность высокой твердости и наименьшего параметра шероховатости Ra= 0,05 ... 0,16 мкм, с тем, чтобы коэффициент трения между деталью и ножом был минимальным.

3. Обрабатываемая поверхность чаще всего является базовой поверхностью. Поэтому большое значение приобретает ее исходное состояние: прерывистые поверхности, приливы, заусеницы, большое отклонение от круглости усложняют, а иногда делают невозможной обработку на бесцентровых круглошлифовальных станках.

4. Ведущий круг выполняет функции не только устройства, вращающего заготовку, но и дополнительной опоры, значительно превышающей жесткость системы станок — инструмент — деталь. Благодаря этому на бесцентровых круглошлифовальных станках могут обрабатываться длинные и тонкие заготовки на увеличенных поперечных подачах без опасения прогибов при шлифовании.

5. Круглое бесцентровое шлифование, осуществляемое без зажима и без устройств принудительного вращения детали, не требует создания центровых гнезд и упрощает автоматизацию обработки, сокращает время на установку заготовки и снятие обработанной детали.

6. Жесткость технологической системы бесцентровых круглошлифовальных станков в 1,5—2 раза выше жесткости центровых круглошлифовальных станков, поэтому и режимы резания при круглом бесцентровом шлифовании повышают примерно во столько же раз.

Бесцентровое шлифование обеспечивает точность обработки деталей по 5—6-му квалитету. Эффективное исправление отклонения по круглости заготовки осуществляется за несколько проходов. При этом исходное отклонение от круглости с 0,3 мм может быть уменьшено до 0,0025 мм.

В табл. 1.5 приведены сравнительные данные, характеризующие бесцентровые круглошлифовальные станки с ЧПУ и без него. Сравнение проведено по 100-балльной системе с центровыми круглошлифовальными станками.

Ряд станков данного типа, существенно отличающихся друг от друга по компоновке, конструктивному решению узлов, степени гибкости, автоматизации загрузки, контроля, правки и других элементов, разработан для эффективной комплексной обработки конкретных деталей.

При небольших годовых программах выпуска деталей, когда требуются частые переналадки, эффективно применение станков с ЧПУ. В массовом и крупносерийном производствах, в поточных и автоматических линиях более выгодны высокоавтоматизированные станки с узкими и широкими кругами и нерегулируемой системой управления. Это накладывает повышенные требования к выбору необходимой модели станка, требует тщательной проработки условий эффективного использования его технологических возможностей. Станки с ЧПУ используют индивидуально для шлифования мелких и средних партий заготовок.

1.5. Сравнительные данные анализа эффективности бесцентровых круглошлифовальных станков по 100-балльной системе

* Оценивается при шлифовании на проход.

Примечание. За 100 баллов принята универсальность центрового круглошлифовального станка с ручным управлением, работающего в условиях мелкосерийного производства.

В поточных и автоматических линиях следует применять специальные станки, отвечающие требованиям конкретной обработки. Например, компоновка станка с неподвижным суппортом и подвижными бабками является предпочтительной при обработке длинных изделий типа прутков и штоков, так как при этом резко сокращается время, необходимое на подналадку транспортных устройств при износе кругов и базирующих элементов.

Из станков высокой точности с узким шлифовальным кругом, предназначенных для врезного шлифования, наилучшие результаты показывают станки с неподвижной шлифовальной бабкой, выполненной за одно целое со станиной, и подвижной бабкой изделия.

При обработке деталей сложной конфигурации и прутков, при большой программе выпуска и повышенных требованиях к качеству шлифования, целесообразным является применение специальных автоматизированных станков, изготовляемых только для обработки изделий одного вида. Специальные станки оснащают транспортно-загрузочными устройствами, устройствами правки шлифовального круга алмазными роликами, ведущего круга — единичным алмазом или другими узлами и системами, позволяющими свести до минимума вспомогательное время, повысить производительность и точность шлифования.

При выборе необходимой модели бесцентрового круглошлифовального станка следует учесть также, что в зависимости от массы заготовки станки могут быть с горизонтальной и наклонной линией центров кругов. Станки с наклонной компоновкой эффективнее при обработке тяжелых деталей. При этом большая часть массы заготовки приходится на ведущий круг, сила сцепления заготовки с кругом возрастает, а трение на ноже уменьшается — деталь вращается в зоне обработки без шлифования.

При подборе и заказе типа станка необходимо учесть, что станки с узким кругом более легки в обслуживании и наладке, не требуют больших затрат времени на смену кругов, т.е. их эксплуатация не сложна. Использование станков с широкими кругами требует организации на заводах специальных участков по подготовке шлифовальных шпинделей к работе (сборка и проточка абразивных кругов, во многих случаях балансировка и т.д.).

Бесцентровое шлифование имеет ряд ограничений в применении. Основные из них следующие: сложность получения круглости высокой точности; ограниченные возможности получения концентричности обработанной поверхности относительно центровых отверстий; сложность шлифования деталей, не имеющих замкнутой цилиндрической обрабатываемой поверхности (наличие лысок на всей длине детали и т.п.).