Наладка и эксплуатация бесцентровых шлифовальных станков - Константинов К.Н., Прохоров А.Ф., Волков Л.П.

Author: Константинов К.Н. Прохоров А.Ф. Волков Л.П.
Tags: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы станки шлифование станкостроение издательство машиностроение шлифовальные станки
Year: 1976
Similar
Наладка и эксплуатация шлифовальных станков
Наладка шлифовальных станков. Учебник для технических училищ
Шлифовальные станки
Text
                    АФПржоро^КН.Кожтант^шз, Л.ЛВолко2 НАЛАДКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СТАНКОВ
Chipmaker.ru
к. Ф. Прохоров, К. Н. Константинов, Л. П. Волков

Chipmaker.ru
НАЛАДКА
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
БЕСЦЕНТРОВЫХ
ШЛИФОВАЛЬНЫХ
СТАНКОВ
аавэда
*‘*.РЛА ЛИ.ЫВС
Москва
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1976
6П4.6.08
П78
УДК 621.924.046 A 62-77
Chlpmaker.ru
Редактор инж. Ю. Н. Канин
Рецензент инж. В. П. Бондарев
Прохоров А. Ф., Константинов К. Н., Волков Л. П.
П78 Наладка и эксплуатация бесцентровых шлифо-
вальных станков. М.» «Машиностроение», 1976.
192 с ил.
В книге освещены вопросы наладки и эксплуатации бесцентро-
вых шлифовальных станков, их автоматизации. Особое внимание уделено
оборудованию с широкими кругами, специальным конструкциям и стан-
кам с базированием на жестких опорах. Рассмотрены дефекты, возни-
кающие при обработке, причины их образования и способы устране-
ния Даны практические рекомендации по подготовке станков к работе
и их эксплуатации.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников машин
строительных заводов.
038(01)-76 Н8'76
6П4.6.08
Анатолий Федорович Прохоров, Константин Николаевич Константинов,
Леонид Павлович Йолков
НАЛАДКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
БЕСЦЕНТРОВЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ
Редактор издательства Л. И Воронина
Технический редактор Т И. Андреева Корректор О. Е. Миши
Переплет художника Е. Н. Волкова
Сдано в набор 10/Х 1975 г Подписано к печати 19/XII 1975 г Т-18282.
Формат 60Х ЭО1/^ Бумага типографская 3. Усл. псч л 12	Уч.-изд	12,85
Тираж 14 000 экз. Заказ 559 Цена 75 коп
Издательство «Машиностроение»,
107855, г. Москва. Б-~3. !'й Басманный пер. д ]
Ленинградская типография № 6 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
193144, Ленинград, С-144, ул. Моисеенко, 10
© Издательство «Машиностроение», 1976 р,
ВВЕДЕНИЕ
Благодаря высокой производительности, достижению необ-
ходимого качества изделий, легкости автоматизации станков и их
включения в автоматические линии и потоки бесцентровое шлифо-
вание стало основным финишным процессом обработки деталей
типа тел вращения в массовом и крупносерийном производстве.
Это — один из прогрессивных технологических процессов, попу-
лярность которого неизменно растет.
Номенклатура типоразмеров деталей, обрабатываемых методом
бесцентрового шлифования, очень широка: от прутков и труб до
иголок карданных подшипников, от крупногабаритных колец
тепловозных подшипников до деталей приборов. Несомненны
и значительны преимущества бесцентрового шлифования по
сравнению с обработкой в центрах и патронах. В частности, можно
указать на снижение вспомогательного времени, связанного с уста-
новкой, выверкой и снятием детали; уменьшение припуска на шли-
фование в связи с тем, что базирование детали на бесцентрово-
шлифовальных станках происходит по обрабатываемой поверх-
ности и погрешности геометрической формы распределяются сим-
метрично по диаметру. При бесцентровом шлифовании можно-
шире применять повышенные режимы резания, так как обраба-
тываемая деталь не прогибается под действием сил резания. Важно
и то, что на таких станках обеспечивается большая стабильность
размеров в партии обработанных деталей. По производительности
бесцентровый круглошлифовальный станок сравним с 6—10-ю
внутришлифовальными станками; 3—4-я многошпиндельными то-
карными автоматами; 3—4-я круглошлифовальными центровыми
станками. Они просты по конструкции и на многих из них можно-
получать детали сложного профиля, минуя токарную обра-
ботку.
Классический метод бесцентрового шлифования ныне серьезно
видоизменился. Конструкции высокопроизводительных станков
развиваются, с одной стороны, в направлении значительного уве-
личения высоты шлифовального и ведущего кругов (со 150 до
800 мм), с другой,— все большее применение находит базирова-
ние на жестких опорах. Основную часть выпускаемых бесцентро-
вых шлифовальных станков составляют станки-автоматы и полу-
автоматы, которые дают возможность использовать преимущества
этого прогрессивного метода обработки.
3
К настоящему времени вопросы кинематики и динамики про-
цесса бесцентрового шлифования изучены достаточно глубоко,
благодаря чему значительно повышены производительность и,
особенно, точность таких станков. Возрастающие требования
к точности шлифования, усложнение конструкций и наладки стан-
ков требуют более фундаментальных знаний причин и явлений,
влияющих на формообразование поверхностей обрабатываемых
деталей, на качество их поверхности и товарный вид.
В данной книге на основе краткого обобщения основных поло-
жений современной теории формообразования при бесцентровом
шлифовании даны практические рекомендации по эксплуатации
станков. Рассмотрены вопросы подготовки оборудования к ра-
боте, основные этапы наладки, особенности использования станков
для обработки типовых деталей. Значительное место уделено де-
фектам при бесцентровом шлифовании, причинам их образования
и методам устранения, даны некоторые рекомендации по восста-
новлению и наладке базовых деталей и узлов станков. Широко
известные теоретические положения подробно не освещаются
(при необходимости можно обратиться к указанному первоисточ-
нику). Справочный материал, относящийся к выбору шлифоваль-
ных кругов, смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и т. п.,
сведен к минимуму: даны лишь основные критерии и направления
по подбору этих параметров.
В книге обобщены достижения отечественной и зарубежной
науки и практики в данной области, а также приведены резуль-
таты авторских исследований и многолетних наблюдений за рабо-
той бесцентрово-шлифовальных станков на многих машинострои-
тельных заводах страны.
Глава I
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И КОМПОНОВКИ
БЕСЦЕНТРОВЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ
На бесцентровых шлифовальных станках обрабатывают раз-
личные по форме и габаритам 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, тол-
катели, штифты, гладкие оси, золотники, крупногабаритные валы,
прутки и др. В настоящее время для различных отраслей про-
мышленности разработан ряд станков, существенно отличающихся
по компоновке, конструктивному решению некоторых узлов и сте-
пени автоматизации. При небольших программах выпуска деталей,
когда требуются частые переналадки, следует применять станки
с узким кругом и малой степенью автоматизации. В массовом же
и крупносерийном производстве в составе поточных и автомати-
ческих линий более выгодны высокоавтоматизированные станки
с узкими и широкими кругами, в том числе специальные, пред-
назначенные для обработки одной определенной детали.
При выборе модели станка необходимо тщательно изучить его
технологические возможности. Для шлифования мелких партий
заготовок следует выбирать станок, компоновка которого обеспе-
чивает доступность к зоне обработки. Этому требованию удовле-
творяют станки с узким кругом, горизонтальной линией центров
и невысокой степенью автоматизации. В составе поточных и авто-
матических линий при обработке длинных деталей типа прутков
целесообразны специальные станки с неподвижным суппортом
и подвижными бабками, так как в этом случае резко сокращается
время, потребное на подналадку при износе кругов и базирующих
элементов. Из станков высокой точности с узким шлифовальным
кругом, предназначенных для врезного шлифования, лучшие
результаты обеспечивает компоновка с неподвижной шлифоваль-
ной бабкой, выполненной за одно целое со станиной, и подвижной
бабкой изделия.
При обработке деталей сложной конфигурации и прутков
когда программа выпуска велика и требования к качеству шлифо
вания высоки, целесообразно использовать специальные автома
тпзированные станки, которые оснащаются оригинальными транс
портно-загрузочными устройствами, приборами правки шлифо
вального круга с алмазными роликами и другими узлами, позво-
ляющими свести к минимуму вспомогательное время, повысить
производительность и точность шлифования. Следует учитывать
и вес обрабатываемой детали. Например, при обработке тяжелых
деталей следует применять станки с наклонной компоновкой.
На выбор типа станка влияют также эксплуатационные показа-
тели. Станки с узким кругом удобны в работе и наладке, не тре-
буют больших затрат времени На смену кругов. Станки с широким
кругом, кроме большей трудоемкости, требуют организации спе-
циальных участков по подготовке шлифовальных шпинделей
к работе — сборке и проточке комплекта абразивных кругов,
динамической балансировки кругов в сборе со шпинделем и т. д.
Вместе с тем бесцентровое шлифование имеет ряд ограничений
в применении. Основные из них следующие: сложность наладки
при высоких требованиях по круглости; невозможность получе-
ния концентричности шлифуемой поверхности относительно пред-
варительно обработанных центровых отверстий и шеек; сложность
шлифования деталей, не имеющих замкнутой цилиндрической
обрабатываемой поверхности (наличие лысок на всей длине де-
тали и т. п.).
КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ
Обработка на бесцентровых круглошлифовальных станках
производится тремя методами (рис. 1): методом продольной по-
дачи — сквозное; поперечной подачи — врезанием; шлифование
до упора.
При шлифовании методом продольной подачи круги определен-
ного профиля все время находятся на одинаковом расстоянии один
Рис. 1. Схемы бесцентрового круглого шлифования:
а — сквозного, б — врезанием, в — до упора
от другого (рис. 1, а). Проходя между ними по ножу, деталь с0-
шлифовывается на величину, равную припуску на диаметр. Попе-
речная подача каждого из кругов осуществляется только
компенсации его износа. Продольная подача заготовки проц3„
6
водится за счет поворота ведущего круга на определенный угол.
При шлифовании методом врезания деталь опирается на нож и
вращается ведущим кругом (рис. 1,6). Съем металла происходит
в результате подачи ведущего круга в поперечном направлении
на величину припуска. После окончания процесса ведущий круг
отходит и производится смена заготовки. Применяют станки, у ко-
торых ведущий круг неподвижен, а подача по аналогичному циклу
осуществляется шлифовальным кругом. Для фиксации в осевом
направлении заготовка 1 прижимается торцом к упору 2. Прижим
создается поворотом ведущего круга 3 в вертикальной плоскости
на небольшой угол (а5 = 0° 30'). Бесцентровое шлифование до
упора занимает промежуточное положение между сквозным и
врезанием (рис. 1, в): заготовка 1 сначала обрабатывается при про-
дольной подаче, а при встрече ее торца с упором 2 ведущий круг 3
отходит назад (по стрелке Д) и деталь освобождается.
Бесцентровые круглошлифовальные станки отличаются прежде
всего расположением линии центров (условной прямой между
центрами ведущего и шлифовального кругов), а также типом узлов,
осуществляющих рабочие и вспомогательные перемещения. В зави-
симости от расположения линии центров станки бывают с гори-
зонтальной компоновкой (такое расположение линии центров наи-
более характерно для большинства мелких и средних станков)
и наклонной (характерна для средних и крупных станков, пред-
назначенных для обработки тяжелых деталей). Обычно угол на-
клона линии центров к горизонту у последних станков — до 30°,
однако в некоторых конструкциях встречаются и большие углы.
Существуют также станки с вертикальным расположением линии
центров, у которых шлифовальная бабка располагается над веду-
щим кругом. При такой конструкции детали ступенчатой или фа-
сонной формы можно шлифовать на проход в поперечном направ-
лении, однако из-за ряда недостатков эти станки широкого при-
менения не получили. Использование станков с наклонной ком-
поновкой для обработки тяжелых деталей объясняется тем, что
они обеспечивают надежное вращение деталей при входе в зону
шлифования и выходе из нее. Однако их эксплуатация более
сложна: станки высоки, большую трудность представляет защита
зоны шлифования и окружающей среды от утечек и разбрызгива-
ния охлаждающей жидкости.
Для осуществления поперечной подачи и настройки на задан
ный размер в бесцентровых круглошлифовальных станках при-
меняют следующие способы:
1.	Перемещение ведущего круга и суппорта с опорным ножом
относительно неподвижно закрепленной на станке шлифовальной
бабки. Бабка ведущего круга может перемещаться как совместна
с салазками, на которых закреплен суппорт опорного ножа, так
и относительно салазок. Данная компоновка имеет существенный
недостаток: необходимость переналадки транспортно-загрузочных
устройств при износе шлифовального круга.
2.	Перемещение суппорта с опорным ножом и шлифовального
круга по отношению к неподвижно закрепленной на станине
бабке ведущего круга. К недостаткам данной конструкции отно-
сятся пониженная жесткость бабки шлифовального круга, необ-
ходимость подналадки транспортных устройств после износа веду-
щего круга.
3.	Перемещение шлифовального и ведущего кругов относи-
тельно неподвижно закрепленного на станине суппорта ножа.
Обе бабки регулируются независимо одна от другой. Подача и
компенсация износа шлифовального круга производится перемеще-
нием бабки этого круга, бабка ведущего круга подается только при
наладке на новый размер обрабатываемой детали и при износе
круга. Такая компоновка принята для большинства бесцентровых
и круглошлифовальных станков, она позволяет быстрее и более
экономично автоматизировать процесс. Однако жесткость бабок
шлифовального и ведущего кругов в данном случае пониженная.
Схемы основных компоновок станков для бесцентрового круг-
лого шлифования, применяемых в промышленности, показаны
на рис. 2. Станок с компоновочной схемой по рис. 2, а имеет не-
подвижную шлифовальную бабку 1 и подвижные суппорт ножа 2
и бабку 3 ведущего круга, линия центров горизонтальная. При
той же горизонтальной линии центров в схеме по рис. 2, б по-
движны обе бабки, а нож жестко закреплен. В схеме по рис. 2, в
также при подвижных бабках шлифовального и ведущего кругов
8
и неподвижном ноже линия центров наклонная. На рис. 2, г пока-
зана компоновочная схема станка с неподвижными бабкой 3 ве-
дущего круга и ножом 2 и подвижной бабкой 1 шлифовального
круга. Линия центров здесь вертикальная; устройство 4 предо-
храняет обрабатываемую де-
таль от выпадания в про
цессе обработки.
В последние годы по-
явился ряд принципиально
новых схем бесцентрового
шлифования и, следователь-
но, компоновок специальных
станков. Так, на Московском,
заводе автоматических ли-
Рис. 3. Компоновочные схемы специальных бесцентровых круглошлифо-
вальных станков
ний им. 50-летия СССР для обработки прутков большого дщ
метра и длины (до 20 м) изготовлен станок с двумя ведущими кру
гами 2 (рис. 3, а), выполненными в виде наборов дисков, и одним
шлифовальным /, расположенным сверху. Опорного ножа в кон-
струкции нет. Такая компоновка обеспечивает надежное вращение
тяжелого прутка в процессе шлифования. Осевая подача осуще-
ствляется за счет разворота бабки ведущего круга в горизонталь-
ной плоскости на определенный угол. Для шлифования фасонных
валов методом врезания заводом изготовлен специальный станок
с одной бабкой шлифовального круга 1 (рис. 3, б). Заготовка бази-
руется на неподвижном суппорте ножей 3.
9
Через цанговый зажим за конец обрабатываемого вала пере-
дается вращение от специального привода 4, который имеет воз-
можность радиального смещения и осевого перемещения, обеспе-
чивающего поджим шлифуемой детали к торцовому упору. Фир-
мой «Schumag» (ФРГ) разработан специальный станок с двумя
шлифовальными кругами 1 (рис. 3, в), вращающимися в противо-
положных направлениях. Ведущий круг отсутствует, поэтому для
привода изделия применены две пары подающих роликов 5,
расположенных на входе и выходе из рабочей зоны. Деталь бази-
Рис. 4. Схема подачи шлифовальной бабки бесцен-
трового круглошлифовального станка качанием:
/ — шлифовальный круг; 2 — бабка шлифовального
круга; 3 — механизм подачи в домкратом; 4 — ©аь ка-
чания бабки
руется на ноже 3. Этот станок предназначен для обработки прут-
ков малого диаметра. Дальнейшим видоизменением этой компо-
новки является замена одного из шлифовальных кругов допол-
нительным опорным ножом, что позволяет обрабатывать прутки
малых диаметров с повышенной точностью. Есть такие специаль-
ные конструкции станков, где для осуществления продольной
подачи при шлифовании фасонных деталей применены вместо
ведущих абразивных кругов стальные барабаны с винтовой дорож-
кой, поперечный профиль которой соответствует форме шлифуе-
мой детали в осевом сечении. Вращаясь, барабан за один оборот
продвигает деталь в продольном направлении на расстояние,
равное шагу винтовой дорожки.
При существующих различиях в компоновках и конструкциях
ряда узлов для большинства бесцентровых круглошлифоваль-
них станков характерны общие решения, обеспечивающие полу-
чение заданных параметров шлифуемых деталей. Привод шпинделя
шлифовального круга, вращающегося со скоростью в пределах
35—80 м/с, выполняется от электродвигателя переменного тока
через ременную передачу Чаще всего станки имеют нерегулируе.
мый привод, т. е. по мере износа круга скорость резания сни-
ю
жается, но в отдельных моделях как отечественного, так и зарубеж^
него производства применен регулируемый привод, при котором
обеспечивается постоянство скорости резания независимо от из-
носа круга за счет изменения числа оборотов шпинделя. Деталь
вращается от ведущего круга, шпиндель которого имеет привод,
как правило, от электродвигателя постоянного тока или гидро-
мотора. Рабочая скорость вращения ведущего круга — в пределах
15—300 об/мин, регулирование бесступенчатое, скорость его вра-
щения при правке— в пределах 250—1000 об/мин в зависимости
от типа станка. Ведущий круг обеспечивает не только вращение
детали, но и сообщает последней движение вдоль оси, т. е. осевую
подачу или поджим к торцовому упору.
Поперечная подача в станках осуществляется механизмом по-
дачи. Он должен обеспечивать следующие основные перемещения
бабке шлифовального (ведущего) круга: а) наладочные — вручную
от маховика или механически от привода; б) выполнение заложен-
ного автоматического цикла обработки, включающего выход на
размер после отвода круга от детали и после правки круга с учетом
его износа (компенсация после правки), а также быстрый подвод
и отвод круга при работе методом врезания.
Автоматические циклы бесцентровых круглошлифовальных
станков различаются в зависимости от метода обработки. На про-
ходных' станках автоматический цикл составляет: подвод шли-
фовального круга к детали на форсированной подаче до обеспече-
ния заданного размера обрабатываемой детали; периодическая
подналадка в процессе шлифования; отвод круга на правку и авто-
матическая компенсация его износа после правки. На врезных
станках для черновой и чистовой обработки в автоматический
цикл входят: быстрый подвод шлифовального круга — форсиро-
ванная подача — черновая подача — чистовая подача — быстрый
отвод; периодическая подналадка и правка с автоматической ком-
пенсацией износа круга. На врезных доводочных станках авто-
матически осуществляются: быстрый подвод шлифовального
круга — форсированная подача — выхаживание; периодическая
правка с автоматической компенсацией износа круга. Компенсация
износа шлифовального круга и рабочие подачи выполняются путем
перемещения бабки шлифовального или (при компоновке станка
с неподвижной бабкой шлифовального круга) ведущего круга.
Перемещение бабок производится поступательно по направляю-
щим скольжения (качения) или посредством получившего в по-
следнее время применение (в станках завода автоматических линий
им. 50-летия СССР, 'Витебского станкозавода им. С. М. Кирова,
фирмы «Schumag» и др.) метода качания (поворота) бабки, обеспе-
чивающего наиболее простыми средствами малые величины (им-
пульсы) подачи круга на изделие (0,0005—0,002 мкм). Такая
схема подачи показана на рис. 4.
Бабка ведущего круга должна обеспечивать три установочных
перемещения:
11
А.	Поступательное — при наладке с одного типоразмера об-
рабатываемой детали на другой и при компенсации износа веду-
щего круга (производится, как правило, по направляющим сколь-
жения).
Б. Поворот в горизонтальной плоскости (в некоторых кон-
струкциях станков он осуществляется бабкой шлифовального
круга). В станках, работающих на проход, таким образом коррек-
тируется форма рабочей зоны. В станках, работающих по методу
врезания, поворотом устраняется разноразмерность диаметров
обрабатываемых шеек и их конусообразность.
В.	Поворот в вертикальной плоскости для подачи изделия на
станках, работающих на проход, и для поджима к торцовому бази-
рующему элементу на станках, работающих по методу врезания.
Благодаря различиям в конструкции бабок ведущего круга пово-
ротное перемещение в вертикальной плоскости может осуще-
ствляться частью корпуса бабки, в котором смонтирован шпин-
дель, или всей бабкой, имеющей цилиндрическую направляющую.
Устройство для правки шлифовального круга включает в себя
ряд узлов, которые должны обеспечивать возвратно-поступатель-
ное движение каретки вдоль образующей круга, поступательное
перемещение алмаза на круг и перемещение копирования. Воз-
вратно-поступательное движение может осуществляться от гидро-
цилиндра или электромеханического привода с перемещением
каретки правильного устройства при помощи винтовой пары,
тросика, ленты и пр. Подача алмаза на круг производится отдель-
ным электромеханическим приводом, храповыми механизмами
или вручную маховиком в крайних положениях правильного
устройства. Перемещение копирования осуществляется, как пра-
вило, подпружиненным корпусом, смонтированным на направля-
ющих качения. Копирные линейки устройств для правки круга
могут иметь наладочные перемещения вдоль образующей круга и
угловое перемещение для изменения формы зоны шлифования.
Линейки могут быть с постоянно заданным и регулируемым про-
филем. При врезном шлифовании сложных профилей могут при-
меняться составные копирные линейки [131.
На рис. 5, а показана копирная линейка с постоянным профи-
лем для бесцентровых круглошлифовальных станков, работающих
по методу врезания. Рабочий профиль линейки соответствует кон-
фигурации обрабатываемой детали. Взаимное положение отдель-
ных составляющих профиля достигается только лекальной довод-
кой. На рис. 5, б схематично показана конструкция регулируемой
копирной линейки станка, налаженного на шлифование на про-
ход круглых деталей типа колец подшипников, втулок и др.
Копирная линейка выполнена разрезной, благодаря чему воз-
можно регулирование взаимного положения ее отдельных уча-
стков. На рис. 5, в приведена конструкция копира, обеспечива-
ющего получение на его рабочем участке стрелы прогиба 4—5-го
порядка малости по отношению к длине этой части. В конструкцию
12
копира входит рама 2 со вставленным механизмом регулировки 4
микровинта, перемещающегося в гайке 3 и скользящего по ша-
рику 7 в опорном сухаре 5. Стороны рамы имеют различную длину,
форму и площадь сечения. Рабочая поверхность 6 рамы — пло-
ская. Для того, чтобы получить на этой поверхности необходимую
величину стрелы прогиба, микровинт поворачивают на определен-
ный угол, в результате чего он выворачивается из гайки 3 и сколь-
зит по шарику 7 в опорном сухаре 5. Расстояние между штиф-
тами 1 увеличивается, при этом происходит упругая деформация
рамы 2 и поверхность 6 прогибается.
Устройства для правки ведущих кругов конструктивно выпол-
нены аналогично, однако существуют и некоторые отличия.
Так, в приборе правки ведущего круга отсутствует механизм
автоматической подачи алмаза на круг, так как его правка про-
изводится значительно реже шлифовального и автоматизация
этого процесса неэкономична. Алмаз крепится таким образом,
чтобы его можно было регулировать по высоте для ликвидации
искажения размеров и формы ведущего круга. Устройство для
правки ведущего круга устанавливается под углом (на клин)
или имеет разворот в вертикальной или горизонтальной плоско-
13
стях для образования на круге профиля, обеспечивающего кон-
такт по линии между деталями и ведущим кругом (для станков,
работающих на проход).
СТАНКИ С БАЗИРОВАНИЕМ НА ЖЕСТКИХ ОПОРАХ
Бесцентровые круглошлифовальные станкиу с базированием
на жестких опорах имеют ряд особенностей в конструкции и ком-
поновке, так как они предназначены для обработки методом вреза-
ния колец подшипников и аналогичных деталей. Шпиндель шли-
фовального круга при этом выполняется консольным, привод
детали осуществляется от торцовой опоры с магнитным патроном.
Замена жесткими опорами вращающегося ведущего круга обеспе-
Рис. 6. Компоновочные схемы бесцентровых круглошлифовальных станков
с базированием на жестких опорах
чивает следующие преимущества: повышается точность базиро-
вания за счет устранения неточности формы и биения ведущего
круга; увеличивается жесткость благодаря отсутствию деформа-
ций узла шпинделя ведущего круга; деталь более устойчива при
обработке из-за прижима ее к торцу шпинделя изделия, а также
за счет возможности регулирования силы прижима.
На рис. 6 показаны компоновки станков с базированием на
жестких опорах. Здесь шлифовальный круг 3 вращается вокруг
своей оси со скоростью цш; деталь 2, установленная на башмачном
приспособлении /, имеет вращение со скоростью цд в направлении,
обеспечивающем попутное шлифование. Съем припуска осуще-
ствляется за счет перемещения детали с поперечной подачей sn.
Для обеспечения наибольшей жесткости и виброустойчивости
бабка шлифовального круга выполняется неподвижной относи-
тельно станины. Подача врезанием (sn) может выполняться как
по прямолинейной (см. рис. 6, а), так и по круговой (см. рис. 6, б)
траектории вокруг оси 4. Башмачное устройство для бесцентрового
круглошлифовального станка показано на рис. 7. К корпусу 6
бабки изделия крепится фиксируемая установочными штифтами
подбашмачная плита 7, а к последней — плита 9, на которой смон-
14
А-А
Рис. 7. Устройство для базирования ко-
лец на башмаках круглошлифовального
станка
тированы два корпуса 1 башмаков 2. Корпуса 1 имеют угловое
регулировочное перемещение по дуговому пазу в плите 9.
Положение башмаков 2 относительно корпусов регулируется
в радиальном направлении. Башмаки 2 центрируют обрабатывае-
мое кольцо 5. В осевом направлении кольцо фиксируется стака-
ном 4, установленным на магнитном патроне шпинделя детали 3.
Регулировочные винты 8 служат для установки эксцентриситета
путем соответствующих перемещений плиты 9. Изделие (кольцо)
получает вращение от магнитной торцовой опоры. Привод изде-
лия выполняется как от элек-
тродвигателя переменного
тока, так и от двигателя по-
стоянного тока. Регулирова-
ние скорости детали соответ-
ственно ступенчатое в первом
случае и бесступенчатое во
втором. Вращение круга осу-
ществляется от электродви-
гателя переменного тока че-
рез ременную передачу со
скоростью 50—80м/с. Устрой-
ство для правки устанавли-
вается на станину или бабку
шлифовального круга.
На станке выполняется
также ряд вспомогательных
движений. Для снятия на-
тяга по окончании шлифова-
ния и освобождения зоны
обработки, чтобы обеспечить
загрузку-выгрузку, осуще-
ствляется быстрый отвод (отскок) круга от обрабатываемой по-
верхности. Он производится специальным механизмом, встроен-
ным в цепь подачи. Для сохранения постоянства времени цикла
обработки и стабильности получения размера при работе «по пути»
компенсируется износ шлифовального круга. В этих станках
механизмы компенсации выполняются самостоятельным узлом
и входят в цепь подачи. Подналадка шлифовального круга на
размер осуществляется в тех случаях, когда круг еще сохраняет
свои режущие свойства и форму, но произошел его размерный
износ и деталь имеет увеличенный размер. Механизм подналадки
встраивается в цепь механизма подачи станка. Алмаз подается
на шлифовальный круг по мере износа последнего отдельным меха-
низмом. Его устанавливают на устройстве для правки, тогда
он перемещает только пиноль, в которой крепится алмаз, или на
станине, и в этом случае перемещает все устройство. Этот меха-
низм часто делают унифицированным с механизмом компенсации.
Для получения формы круга цилиндрической, конической или
15
комбинации из них, а также представляющей сопряжение прямых
линий и дуги правка производится по копиру. Чтобы получить
профиль круга в виде тора, например, при шлифовании желоба
кольца шарикоподшипника, алмаз совершает возвратно-враща-
тельное движение в диапазоне, меньшем 180°, когда его вершина
сориентирована относительно оси вращения устройства для правки
на величину радиуса/
Взаимное расположение торцовой опоры и правильного устрой-
ства определяет положение шлифуемого профиля относительно
торца детали. Так как устройство для правки установлено на
станине неподвижно, а пиноль шпинделя изделия, на котором
крепится магнитная торцовая опора, имеет осевое перемещение,
такое регулирование осуществляется шпинделем изделия. Угловое
положение детали относительно оси шлифовального круга регу-
лируется поворотом бабки изделия.
ВНУТРИШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ
На бесцентровых внутришлифовальных станках обработку
можно вести двумя методами: на проход — для открытых отвер-
стий — и врезанием — для закрытых отверстий и фасонных по-
верхностей (рис. 8). Применяется попутное шлифование. Для
Рие. 8, Методы бесцентрового внутреннего
шлифования;
a на проход; б врезанием
снятия припуска круг и
деталь имеют относитель-
ное перемещение (подачу
$п), направление переме-
щения — перпендикулярно
оси круга. При шлифова-
нии на проход круг и де-
таль имеют относительное
перемещение (осцилля-
цию), направление пере-
мещения — параллельно
оси круга.
При бесцентровом вну-
треннем шлифовании бази-
рование обрабатываемой детали может быть выполнено двумя спосо-
бами: на роликах или на жестких опорах. Базирование на роликах
применяют для деталей типа колец и втулок. Обрабатываемая
деталь 3 (рис. 9, а) центрируется на ведущем ролике 4 и опорном
ролике /, к которым она прижимается нажимным роликом 2.
В осевом направлении деталь 3 опирается на стакан 5 торцовой
опоры. Деталь получает вращение от ведущего ролика. При бази-
ровании узких колец на роликах выполняется центрирующий
поясок. Поясок имеет форму цилиндра при установке деталей
с наружной цилиндрической поверхностью или форму радиуса,
смещенного с оси симметрии пояска, для деталей с наружной ко-
нической поверхностью. При базировании на роликах одновре-
16
менно двух колец с коническим отверстием (рис. 9, б) ведущий
ролик выполняют двухступенчатым и применяют по два опорных
и нажимных ролика, вращающихся независимо на своих подшип-
никах.
Обрабатываемая деталь и шлифовальный круг вращаются
от отдельных приводов. Высокоскоростным приводом, сообща-
ющим кругу скорости порядка 50—70 м/с, может быть электродви-
гатель промышленной частоты (50 Гц) с плоскоременной передачей
или высокочастотный электрошпиндель (200—800 Гц и более).
Рис. 9. Схема базирования обра-
батываемой детали на роликах
б)
Необходимую скорость резания подбирают сменой шкивов пере-
дачи, заменой электрошпинделей или изменением частоты питаю-
щего их тока. Привод изделия выполняется от электродвигателя
переменного или постоянного тока. Скорость вращения регули-
руется в пределах 25—100 м/мин в первом случае ступенчато
при помощи сменных шкивов или зубчатых колес и бесступен-
чато во втором. Наиболее распространено ступенчатое регули-
рование. При базировании на роликах длинных втулок (у кото-
рых диаметр меньше длины) ведущий и опорный ролики имеют по
два пояска одинакового размера, а прижим детали осуществляется
двумя отдельными роликами.
При базировании на жестких опорах обрабатываемая деталь
центрируется по наружному диаметру на двух башмаках 1 и 2
(рис. 10), закрепленных на подбашмачной плите 3, а в осевом на-
правлении упирается в опорную часть магнитного патрона. Вра-
щение деталь получает от магнитной торцовой опоры. Для надеж-
ного центрирования ось торцовой опоры имеет эксцентриситет
относительно оси изделия, установленного на башмаках. Усилие
прижима детали к магнить
выбирается таким, чтобы о<
ведущему ролику
хадц^моторном
Sz Z : 17
режиме. Движение подачи врезания sn может осуществляться как
по прямолинейной, так и по круговой траектории, от круга или от
обрабатываемой детали. При прямолинейной траектории движе-
ние корпуса (бабки изделия или шлифовальной бабки) произво-
дится по направляющим качения.
В настоящее время получают также распространение направ-
ляющие скольжения с гидростатическими опорами. При круговой
траектории движение подачи происходит за счет качания корпуса
вокруг оси, расположенной параллельно оси шлифовального
круга. Скорость подачи регулируется механизмом подачи, испол-
нительным элементом которого,
Рис. 10. Устройство для базирования
колец на башмаках внутришлифоваль-
ного станка
как правило, является ходовой
винт. Регулируется скорость
подачи электродвигателем по-
стоянного тока или с помощью
расхода жидкости гидропри-
вода. Относительное движение,
параллельное оси круга, может
приобретать изделие или сам
круг. В первом случае, когда
перемещается стол, применяют
направляющие скольжения, в
частности, с гидростатическими
опорами. Во втором случае, ко-
гда движется пиноль, в которой
смонтирован шлифовальный
шпиндель, используют направ-
ляющие качения с предвари-
тельным натягом. При шлифо-
вании на проход приводом слу-
жит гидроцилиндр, а при врез-
ном шлифовании закрытых отверстий с прямолинейной образующей
используют специальный механизм—осциллятор. Осциллятор
имеет регулировку величины хода в пределах 0—5 мм и регу-
лировку скорости хода, т. е. количества двойных ходов в минуту.
Ряд вспомогательных движений и наладочных перемещений
обеспечивает нормальную работу станка. Так, при движении,
параллельном оси круга, производятся вывод круга из обрабаты-
ваемой детали в исходное положение для производства операции
загрузки-выгрузки или его установка в позицию правки. При
вспомогательном движении, перпендикулярном оси круга, осу-
ществляются быстрый отвод (отскок) шлифовального круга от
обрабатываемой поверхности или его быстрый подвод. Оба эти
перемещения выполняются, как правило, с помощью специаль-
ного механизма, встроенного в цепь механизма подачи. В том же
направлении, что и подача врезания, шлифовальный круг пере-
мещается, когда необходимо компенсировать его износ. Это дви-
жение выполняется с помощью специального механизма компен-.
сации или механизма подачи.
18
Шлифовальный круг на внутришлифовальных станках, как
правило, подвергается правке в каждом цикле. Это вызвано малой
стойкостью круга, имеющего небольшие размеры. С улучшением
качества абразивных кругов правка может проводиться через не-
сколько циклов. Эта операция обеспечивает восстановление режу-
щих свойств и формы круга. Характер относительных движений
Рис. 11. Компоновочные схемы бесцентровых внутришлифовальных станков:
а — движения подачи и осевое выполняются кругами; траектория — прямолинейная;
б движение подачи осуществляется изделием, осевое — кругом; траектории — пря-
молинейные; в #₽ круг совершает оба движения по круговой траектории
алмаза и круга при правке зависит от формы последнего. Цилин-
дрический круг правится алмазом при возвратно-поступательном
перемещении в осевом направлении подвижного элемента (стола
или пиноли). В процессе фасонной правки (торовой поверхности
для шлифования желоба) прибор правки совершает возвратно-
вращательное движение относительно неподвижно установленного
круга. Съем абразива при правке определяется величиной ком-
пенсации.
Для получения заданной точности обработки необходимо вы-
полнить ряд наладочных перемещений, обеспечивающих правиль-
19
ное взаимное положение узлов. Во-первых, требуется совместить
центры круга и обрабатываемой детали. В наиболее распростра-
ненных конструкциях станков это достигается путем перемещения
корпуса шлифовального круга (бабки) в вертикальной плоскости
или под определенным углом наклона с последующей фиксацией,
В станках с подачей качанием изменяется положение по вертикали
оси поворота корпуса шлифовальной бабки. При обработке кони-
ческих и цилиндрических отверстий с выпуклой образующей
предусматривается размерное смещение центров детали и круга.
Во-вторых, нужно отрегулировать относительное угловое поло-
жение осей обрабатываемой детали и шлифовального круга в пло-
скости подачи (горизонтальной плоскости). Эта регулировка опре-
деляет конусность отверстия, имеющего прямолинейную образую-
щую, или биение фасонного профиля относительно базового торца
детали, например, желоба наружного кольца шарикового подшип-
ника. Операция выполняется путем поворота бабки изделия или
плиты, на которой она установлена, либо изменяется положение
торцовой опоры. В некоторых станках поворачиваться может
корпус шлифовальной бабки. В-третьих, регулируют относитель-
ное угловое положение осей изделия и шлифовального круга
в плоскости, перпендикулярной плоскости подачи (вертикальной
плоскости). На станках, приспособленных для обработки кониче-
ских и цилиндрических отверстий с выпуклой образующей, эта
регулировка определяет выпуклость образующей, а также конусо-
образность. Она выполняется за счет поворота плиты, на которой
установлена бабка изделия. На станках, не имеющих такой регу-
лировки, данное взаимное положение осей устанавливается при
монтаже. Наиболее распространенные компоновки внутришли-
фовальных станков в зависимости от характера выполнения отно-
сительных перемещений показаны на рис. 11.
Глава II
ПРИНЦИПЫ И ОСОБЕННОСТИ
БЕСЦЕНТРОВОГО ШЛИФОВАНИЯ
Любой станок для бесцентрового шлифования состоит из трех
основных рабочих элементов: шлифующего, направляющего и
ведущего деталь (регулирующего). Взаимное расположение этих
элементов, обеспечивающее осуществление процесса шлифования,
определяет компоновку станка. Скорость вращения детали за-
дается ведущим элементом. Она значительно меньше, чем скорость
шлифующего элемента.
Скольжение режущей поверхности шлифовального круга
относительно детали, возникающее в результате разности их ско-
ростей, обусловливает процесс резания. При бесцентровом шли-
фовании отсутствует жесткая кинематическая связь обрабатывае-
мой детали с направляющими и ведущим элементами и шлифоваль-
ным кругом. Базирование происходит по шлифуемой поверх-
ности, и деталь располагает большим числом степеней свободы.
Нормальное течение процесса резания обеспечивается, когда
деталь прижата к базирующим элементам. Поэтому при снятии
припуска происходит смещение оси детали. При проходном шли-
фовании деталь, смещаясь, поворачивается в пространстве, и
следовательно, ее ось не остается параллельной своему первона-
чальному расположению. В результате, если не применять спе-
циальные меры, точность взаимного расположения поверхностей
после бесцентрового шлифования, как правило, оказывается ниже,
чем достигнутая на предшествующих операциях. Например, при
обработке деталей типа колец может возрасти неперпендикуляр-
ность их наружной поверхности к торцам, а при шлифовании
втулок может нарушиться концентричность наружной и внутрен-
ней поверхностей.
БАЗИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ
Шлифовальный и ведущий круги современных бесцентрово-
шлифовальных станков представляют собой, как правило, абра-
зивные инструменты, отличающиеся один от другого характери-
стиками. В качестве ведущих чаще всего используют мелкозерни-
стые твердые круги на вулканитовой связке, однако они могут
быть и стальными, чугунными или алюминиевыми. Их режущие
свойства по сравнению с шлифовальными кругами более низкие,
частота вращения невелика.
21
Векторы скоростей вращения шлифовального (ищ) и веду-
щего (ив) кругов за счет наклона оси последнего расположены под
углом. При работе сквозным методом теоретические значения
окружной (ид) и осевой (so) составляющих скорости обрабатывае-
мой детали рассчитываются по формулам (рис. 12):
ид==УвСО8а5; So=fBsinas,
где as — угол наклона ведущего круга. Действительные окруж-
ная и осевая составляющие скорости детали отличаются от тео-
ретических из-за наличия скольжения между деталью и ведущим
Рис. 13. Схема действия сил при круглом бес-
центровом шлифовании
Рис. 12. Распределение
скоростей при круглом
шлифовании на проход
кругом. Обычно скорости детали больше теоретических значений.
Изменение реальных скоростей детали зависит от материала
ведущего круга, его формы и состояния поверхности, массы и
материала детали, компоновки станка, режимов обработки, со-
става СОЖ и многих других факторов. Окружное и осевое сколь-
жение приводят к тому, что скорости детали могут отличаться
от их теоретических значений на величину от 1 до 30%. Это не-
обходимо учитывать при расчете производительности станка:
so = kvB Sin as,
где k — коэффициент, учитывающий проскальзывание между ве-
дущим кругом и деталью.
В процессе обработки на деталь действует со стороны шли-
фовального круга сила резания, которая вызывает соответствую-
щие реакции базирующих элементов.
Наружное шлифование. Схема распределения сил в основной
рабочей схеме бесцентрового круглошлифовального станка без
учета разворота ведущего круга в вертикальной плоскости пока-
22
зана на рис. 13. Условия равновесия сил и моментов к случаю
установки оси детали выше линии центров кругов:
2 X = — /?! + R2 cos а + Рок sin а—/?3 sin (р-+
4- cos (|3------+ Oslo (р-------2- — %) =0;
= — Pp + T?2sina — Рок cos а +cos (|3-----£-) +
+ И1 #з sin (Р — -у ) — Geos (р-— Х) = 0,
S Мо = — Рок —	4-Рр = 0.
Путем несложных преобразований можно получить зависимость
между силой резания Рр и необходимым для осуществления про
цесса резания значением Рок:
Рр sin a — cos a + sin (a + P) + cos (a + 0) J —
p	— G sin (a + 0 — X)
*OK	1	•
1 H--sin (a + P) + cos (a + p)
P-i
Для дальнейших рассуждений ограничимся случаем, когда
центр детали лежит на линии центров кругов и ведущий круг не
повернут в вертикальной плоскости. Тогда при 21 = 0
Ppd-^ + GHi
ок 1 +
Величина составляющих силы резания при бесцентровом шли-
фовании ограничена свойствами и возможностями шлифовального
круга как режущего инструмента, а также соображениями тех-
нологии. Этим определяется максимальное значение силы реза-
ния, возникающей в процессе шлифования, а следовательно, и
радиальной силы: ведущий круг может передать на деталь окруж-
ную силу Рок	гДе Иг — коэффициент трения между де-
талью и ведущим кругом. Так как величина R} ограничена, то
ограничена и величина Рок. Однако при шлифовании деталей
большой массы может случиться, что ведущий круг не преодолеет
силы трения детали о направляющую линейку (опорный нож).
Деталь не будет вращаться, если не создать для этого специальных
условий.
Основной путь.— увеличить силу дополнительным прижа-
тием детали к ведущему кругу с помощью какого-либо приспо-
собления или использования массы самой детали. Применение
пружинных прижимов не дает возможности вести точную обра-
ботку и затрудняет эксплуатацию станка. Более целесообразным
представляется увеличение силы прижима за счет использования
23
массы детали. Для этого линию центров располагают наклонно
под углом 0, который обычно не превышает 30Q Тогда
__ G^cosO —Рр(1 — iij
ок — 1+И1
Анализируя эту зависимость, можно дать определение, что
такое тяжелая деталь. Для осуществления процесса резания не-
обходимо, чтобы cos 0 > Рр (1 — Нт)- Следовательно, тяже-
лая деталь, применительно к бесцентровому шлифованию, опре-
деляется не только весом, но и режимами обработки. Так для чи-
Рис. 14. Схема действия сил при
внутреннем бесцентровом шлифовании
Рис. 15. Схема действия сил при кру-
глом шлифовании на жестких опорах
стового шлифования тяжелой будет деталь меньшего веса по
сравнению с черновым шлифованием.
На станках с наклонным расположением линии центров веду-
щий круг работает, «помогая» шлифовальному вращать деталь.
Такой режим работы ведущего круга, когда направления танген-
циальной составляющей силы резания и Pw совпадают, назы-
вается моторным. Но на станках с горизонтальным расположением
линии центров кругов характер работы ведущего круга может
меняться в зависимости от мгновенного значения составляющих
силы резания. При сравнительно больших величинах составля-
ющих силы резания деталь увлекается шлифовальным кругом во
вращение. Ведущий круг вместе с опорным ножом тормозит ее.
В результате деталь приобретает скорость вращения, несколько
большую теоретической. Когда же величина составляющих силы
резания уменьшается и становится недостаточной для увлече-
ния детали во вращение, тогда роль ведущего круга меняется —
он начинает вращать деталь. При этом меняется и знак скольже-
ния, т. е. деталь начинает вращаться со скоростью, несколько
меньшей, чем окружная составляющая скорости ведущего круга.
Ведущий круг является попеременно источником вращения
детали и тормозящим элементом. На переходе от тормозного ре-
жима к моторному лежит нулевой режим. При этом окружная
24
сила на ведущем круге Рок меняет свое направление, однако изме-
нение режима работы не влияет на направление продольного дви-
жения деталей в рабочей зоне.
Внутреннее шлифование. Рассмотрим рабочую схему внутри-
шлифовального бесцентрового станка (рис, 14). Деталь 2 бази-
руется на регулирующем 4 и поддерживающем 5 роликах, к кото-
рым она поджимается нажимным роликом 1. Радиальная состав-
ляющая силы резания направлена со шлифовального круга 3
на регулирующий ролик. Примем следующие обозначения: Р2
и Р3 — касательные силы; Т?2 и R3 — нормальные давления;
6 — толщина стенки детали.
Полагая, что деталь при обработке вращается равномерно,
можно написать следующие условия равновесия:
SMo = Рр {Г - 6) - Рок г - Р* - Р3г = 0;
2 У = Рр + G + sin а + Р2 cos а — 7?3 sin 0 Р3 cos 0 —
- Рок = 0.
Примем для упрощения, чго а = 0. После ряда преобразова-
ний получим
Рр -----[(sin а — Pi cos а) — рг] — р,/?'
^ок	sin а — рх (1 + cos а)	’
где G' = 2R2 sin а + G.
Отсюда видно, что составляющие силы нажимного ролика,,
суммируясь с весом детали, как бы значительно ее «утяжеляют».
При внутреннем шлифовании, как и при наружном, принципи-
ально могут быть три режима работы регулирующего ролика.
Однако обычно давление нажимного ролика выбирают таким,
чтобы моторный режим сохранился на протяжении всего цикла
работы.
Шлифование на жестких опорах. В отличие от обработки на
станках с ведущим кругом при шлифовании на жестких опорах
в мгновенном центре детали действует, кроме силы тяжести, еще
и сила поджима Q. Она вызывается эксцентричным расположе-
нием оси изделия к оси вращения магнитного патрона под неко-
торым углом Ze. Сила Q зависит от величины эксцентриситета е,
силы прижима детали к торцовой опоре N, угловой скорости
вращения со, проскальзывания между деталью и планшайбой Дсо
и коэффициента трения между ними f:
Q = fN ( 1	2,602 + 1 ) •
где
25
Схема действия сил при шлифовании на жестких опорах пред-
ставлена на рис. 15. Равновесие сил в среднем сечении детали:
= — /?i— Q sin Хе + sin 0 4- /?3 cos 0 +
+ р,]/?2 sin а + R2 cos а = 0;
= —Рр — Qcos Хе — G — pt7?3 cos 0 +
4- /?3 sin Р — Н1^2 cos а + /?2 sin а = 0.
Из этих уравнений после ряда преобразований, пренебрегая
величинам второго порядка малости, находим
Рр [(щ cos р — sinР) Лр 4- |1г sin р 4- cos р] 4-
о __	4- (Bi sin р 4- cos р) G 4- Q cos (Р 4- Хе)
К2“"	sin(a-p)	’
Рр [(pq cos a— sin a) Ap4-p-i sin a 4- cos a] 4-
s*n a + cos a) G 4- Q cos (a 4- Xe)
3 ““	sin (P — a)	*
Момент, который необходимо создать магнитным патроном для
обеспечения равномерного вращения детали,
Как правило, электродвигатели приводов изделия башмачных
станков работают в тормозном режиме и только в случае обра-
ботки тяжелых колец вращают деталь, помогая силе резания.
ФОРМООБРАЗОВАН И Е
Формообразование при бесцентровом шлифовании деталей
существенно отличается от обработки в центрах. В шлифовальных
центровых станках деталь приобретает форму цилиндра, диаметр
которого определяется расстоянием от точки касания шлифоваль-
ного круга с заготовкой до линии центров станка. При бесцентро-
вом шлифовании создается впечатление, что на таких станках
нельзя влиять на круглость детали, так как хотя диаметр заготовки
и зависит от расстояния между шлифовальным кругом, ножом
и ведущим кругом это не гарантирует получение точной цилиндри-
ческой формы. Для того, чтобы понять как достигается круглость
заготовки при шлифовании, рассмотрим факторы, влияющие на
формообразование.
Круглое бесцентровое шлифование. Простейшим случаем яв-
ляется тот, когда центр заготовки лежит на одной линии с цен-
трами ведущего и шлифовального кругов, а опорный нож не имеет
скоса. При этом рабочие поверхности кругов и ножа образуют
как бы три стороны прямоугольника. Каждый раз при соприкосно-
вении какой-либо грани на заготовке с ведущим кругом на диа-
26
Рис. 16. Форма поперечного сечения де-
тали
метрально противоположной поверхности заготовки образуется
срез. В данном случае обработанная деталь может иметь постоян-
ный диаметр во всех сечениях, но не быть цилиндрической.
На рис. 16 показана такая форма поперечного сечения детали,
которая носит название трехгранности. Если теперь центр детали
поднять над линией центров станка, то соприкосновение грани
заготовки с ведущим кругом приведет к образованию на ее поверх-
ности лыски, которая будет расположена не диаметрально про-
тивоположно погрешности заготовки, ее вызвавшей. Этот эффект
усиливается при использовании опорных ножей со скошенной
базовой поверхностью. Таким образом, заготовка, которая во
время шлифования вращается, постепенно приобретает форму
многоугольника, приближаю-
щегося к форме цилиндра.
До недавнего времени на-
ладка станков для получения
круглых изделий проводи-
лась в лучшем случае с ис-
пользованием эмпирических
зависимостей. Было замечено,
например, что погрешности
заготовки быстрее исправ-
ляются при большем превы-
шении заготовки над линией
центров кругов и при большем числе оборотов изделия. Но
конкретных рекомендаций для наладки станков на детали опре-
деленного вида не было. Факторы, влияющие на формообразова-
ние деталей при бесцентровом шлифовании, изучены достаточно
полно [8—11, 16, 17, 18]. Они происходят главным образом
из-за геометрических и динамических особенностей процесса бес-
центрового шлифования.
Влияние геометрических параметров наладки станка на форму
поперечного сечения изделия. В основе объяснения влияния распо-
ложения базирующих элементов на некруглость лежит пред-
посылка, что, когда при бесцентровом шлифовании контур обра-
батываемой детали находится в контакте с базирующими элемен-
тами и шлифовальным кругом, мгновенные условия шлифования
определяются текущими значениями погрешности формы детали
в этих точках контакта. Погрешности детали в точке касания со
шлифовальным кругом непосредственно влияют на величину мгно-
венного натяга системы, определяющего мгновенный съем металла.
Влияние погрешностей в точках касания с базирующими элемен-
тами определяется соответствующими коэффициентами или пере-
даточными отношениями, показывающими, во сколько раз изме-
нение мгновенного натяга больше, чем вызвавшая его погрешность
заготовки. Мгновенный натяг является суммой погрешностей
формы детали в трех точках контакта, взятых с учетом переда-
точных отношений.
27
Реально возможны четыре схемы расположения базирующих
элементов и шлифовального круга относительно центра обрабаты-
ваемой детали (рис. 17). Схемы на рис. 17, а и б соответствуют
расположению центра детали выше линии центров станка
(угол + а), а на рис. 17, в, г — ниже (угол — а). На рис. 17, а, в
угол скоса ножа обращен в сторону шлифовального круга
(р <	, а на рис. 17, б, а — в сторону ведущего круга	.
Наибольшее распространение получили схемы обработки по
рис. 17, б, г. Первую применяют для обработки деталей типа ко-
лец, пальцев, втулок; вторую — главным образом при шлифовании
Рис. 17. Схемы располож ния бази-
рующих элементов и шлифовального
круга
Рис. 18. Геометрические соотношения
при бесцентровом шлифовании
прутков и т» п. Известны попытки использования для базирова-
ния при обработке и схемы по рис. 17, в, когда необходимо шлифо-
вать, например, валы с большой исходной кривизной оси. Схема
на рис. 17, а практически малопригодна и не встречается в станках.
Геометрические соотношения при бесцентровом шлифовании,
когда деталь расположена ниже линии центров, иллюстрированы
рис. 18. Передаточные отношения единичных погрешностей от
базирующих элементов на шлифовальный круг определяются
по формулам:
; __ sin (3 _ e ; _ sin а
11 ~~ sin (а 4- Р) ’ *2 — sin (а + Р) ’
где и /2 — передаточное отношение погрешности соответ-
ственно от ведущего круга и от опорного ножа.
Если погрешность передается на шлифовальный круг хотя бы
частично, то передаточное отношение положительно, если от
круга, то отрицательно. Во всех схемах базирования передаточ-
ное отношение от ведущего круга положительно, а от ножа для
схем по рис. 17, б, г отрицательно, для схем по рис. 17, а, в поло-
жительно.
Величина мгновенного перемещения центра детали (точки О)
на шлифовальный круг равна сумме проекций на ось О А смещений
28
центра детали, вызванных погрешностями формы обрабатывае-
мой поверхности:
б = Дл + Ч &в ± *2
где Дл, Дв, Де — величина погрешности детали в точке ее ка-
сания соответственно со шлифовальным кругом, с ведущим кру-
гом, с опорным ножом.
Для удобства исследования вопросов формообразования попе-
речного сечения аналогично [8, 10] воспользуемся представлением
профиля обрабатываемой детали в виде окружности, на которую
наложены синусоидальные погрешности различных периодов.
Как известно, отдельные изменяющиеся по синусоидальному за-
кону погрешности носят название гармонических составляющих
или гармоник. Некруглость обрабатываемой поверхности может
быть описана равенством
S Рп = 2 Сп COS (Пф„ + фп),
п=2
где п — порядковый номер гармоники; Сп — амплитуда п-й гар-
моники профиля; срп — текущий угол; — угол сдвига фаз
между гармоническими составляющими различных периодов.
Процесс формообразования поперечного сечения будем изучать
отдельно для каждой гармоники: pn = Сп cos nq>n. При этом
фазовый угол характеризующий расположение n-й гармоники,
отсчитываемый от некоторого произвольного начального направ-
ления, можно опустить.
Влияние гармонических погрешностей профиля зависит от
углов наладки станка а и |3 (см. рис. 18). Суммарное влияние
п-й гармоники на величину мгновенного натяга можно предста-
вить равенством [5]
8п = Сп [cos nep + iх cos п (л + а) ± Z2cosn(tt —13)].
Эта величина также является гармоникой с кратностью и,
как сумма трех гармоник одного периода. Чрезвычайно суще-
ственным обстоятельством для геометрических соотношений, опре-
деляющих исправление исходных погрешностей, является не-
совпадение фазы исходной погрешности с фазой суммарного влия-
ния п-й гармоники, т. ,е. между максимумом погрешности и макси-
мумом натяга существует сдвиг фаз. Для оценки относительного
влияния гармоник удобно ввести безразмерную величину
-^- = Л COS (nep —0J,
(угол взят с отрицательным знаком, так как вращение детали
по схеме на рис. 18 происходит по часовой стрелке). Величины
амплитуды Ап и фазового угла 0П проявления гармонической
29
погрешности (эти величины однозначно определяют условия шли-
фования) найдем из выражений [5]:
V п
где
Un = 1 + hcos п (л 4- а) + i2 cos п (л — р);
Vr. = —sin п (л + а) — ц sin п (л — р).
На исправление исходной погрешности влияет составляющая
вектора Ап, направленная вдоль вектора исходной погрешности
Ua = cos 0Л. Величина Un определяет статический коэффи-
циент исправления, показывающий во сколько раз быстрее исправ-
ляется п-я гармоника по сравнению со случаем центрового шли-
фования, когда центр детали не меняет своего положения. При за-
данном значении модуля Ап исправление существенно зависит от
величины фазового угла 0П. Когда этот угол равен 90°, noi реш-
ность формы шлифуемой детали будет оставаться неизменной;
если угол 0„ по модулю превысит 90°, то Ап примет отрицатель-
ное значение и при шлифовании будет наблюдаться увеличение
погрешности формы детали. Наилучшими наладками станка сле-
дует считать такие, которые обеспечивают положительные значе-
ния статического коэффициента исправления для всех гармоник.
Полностью удовлетворить этому условию невозможно. Однако
при правильной наладке можно добиться того, чтобы коэффи-
циенты исправления принимали отрицательные значения лишь
для высших номеров (п > 50) гармоник.
Для оценки влияния параметров наладки — углов а и р —
на условия исправления исходных погрешностей заготовки и для
выбора оптимальных значений этих углов удобно пользоваться
картой периодической погрешности формы детали, на которой
в координатах аир нанесены области; границы их соответствуют
значению коэффициента исправления Un = 0. Внутри этих об-
ластей погрешности не только не исправляются, но даже могут
усиливаться.
Коэффициент исправления для n-й гармоники можно выра-
зить как
г >	1 . sin Р	,	. ч sin а	.
и = 1 + -т——4-q- cos п (л 4- а) ч- ——и- cos п (л — 3).
1 sin (а 4- Р) v 1	/ — sin(a + P) v 17
Границы замкнутых зон соответствуют' уравнению Un = 0,
которое после преобразований примет вид
cos а cos л (л + а) | cos р ± cos п (л — р) _
sin а	'	sin р
Карта периодических погрешностей формы детали для воз-
можных схем базирования при бесцентровом круглом'шлифовании
представлена на рис. 19. Базированию по рис. 17, а соответствует
часть карты с координатами а = 0-т-9(Г и р = 0 4-90°; по рис. 17, б
зо
a = 0—90°, p = 90-180°; по рис. 17, e a = — (0-90°), p = 0-90°
и по рис. 17, г — a = —(0—90°), p = 90—180°. Пользоваться
картой несложно. Графическим или расчетным путем определяют
геометрические параметры выбранной наладки и на карту наносят
точку. Ее расположение относительно замкнутых зон показы-
вает, как будет исправляться или, наоборот, не исправляться,
Рис. 19. Карта периодической погрешности формы детали при круглом бес-
центровом шлифовании
а усиливаться погрешность заготовки или образовываться погреш-
ность другого периода,. Рассматривая данную карту, можно от-
метить, что при шлифовании по схемам рис. 17, п, г возникают
условия образования многих погрешностей, в первую очередь
трех- или семигранностей.
Использование геометрических наладок с параметрами a =
= —(0 4-5°) и р = 110—130° на универсальных станках при шли-
фовании прутков не дает возможности получать детали высокой
точности. Для этих работ практически удобны наладки с a =
— -(3—6°) при р = 90—93°, т. е. при величине угла скоса
31
ножа, равной 0—3е, вместо обычно применяемых опорных ножей
с углом скоса 15—30° Для станков общепринятой компоновки
с расположением центра шлифуемого изделия выше линии центров
станка можно рекомендовать следующие наладки:
№ наладки	1 2 3
а0	11 7,5 2
127	127	120
Наладка № 3 практически удобна при силовом (черновом и
обдирочном) шлифовании; наладка № 2 — при получистовой и
чистовой обработке деталей малого веса; наладка № 1 рекомен-
Рис. 20. Круглограммы обработанных деталей
дуется при доводочном шлифовании. Следует учесть, что при ис-
пользовании наладки № 3 возможно образование на деталях
пяти- и семигранностей, при наладке № 2 — семи- и двадцати-
гранностей, при наладке № 1 — восьми- и четырнадцатигран-
ностей.
При работе с расположением базирующих элементов, когда
углы аир меньше -у- (см. рис. 17, в), можно рекомендовать
достаточно большое число наладок для исправления многих гар-
моник. Наиболее благоприятными являются наладки с пара-
метрами а = 0н-6° и р = 0 ч-65° В интервале р = 34 4-64° при
а = 0-7-6° медленно должны исправляться 7-я и 9-я гармоники.
Можно рекомендовать и наладку с а = 21 4-23° и р = 45° Если
исходная погрешность не является четырех- или шестигранностью,
то конструктивно удобна наладка с параметрами а = 31° и р =
= 40°.
Коэффициент исправления овальности — основной погреш-
ности формы поперечного сечения калиброванных прутков —
достаточно высок. Примеры круглограмм, полученных при ис-
32
пользовании различных схем базирования и различных параме-
тров наладки, показаны на рис. 20. На рис. 19 представлены
области усиления погрешностей поперечного сечения гармоник
до четырнадцатигранности включительно. Более подробные
карты периодических погрешностей формы изделия при бесцентро-
вом шлифовании (до п = 50) есть в работе [8].
Формообразование деталей при обработке на жестких опорах
аналогично процессу при сквозном бесцентровом шлифовании
[1, 11 ]. Характерной особенностью этого процесса является видо-
изменение геометрии самой базовой поверхности как в пределах
одного оборота, так и от оборота к обороту детали. Базовая по-
верхность при этом непрерывно обновляется, что создает усло-
вия к ее скруглению. В большинстве инструкций и рекомендаций
по наладке станков с жесткими опорами используют специфиче-
ское обозначение углов наладки, которое сохранено и в данной
работе (рис. 21)*: ф = р — а; Р' = л — р. Теоретическая и экспе-
риментальная проверки [1, 8, 11] установили, что практически
пригодных наладок не так уж много. В области ф ф- р' < л имеется
три зоны положительных значений статических коэффициентов
исправления погрешностей. Первая область характеризуется
величинами ф, близкими к 100°, вторая включает значения ф,
близкие к 120°, и третья — значения ф, близкие к 130°
Наладка первой области ф = 100° и Р' = 60° плохо исправ-
ляет шести- и двенадцатигранность, а также 8-ю, 10-ю и 19-ю гар-
моники. Эта наладка не отличается высокой стабильностью, и до-
статочно небольших колебаний углов наладки, чтобы в про-
цессе формообразования появились погрешности формы в виде
шести- и двенадцатигранностей. Во второй области лучшей сле-
дует считать установку жестких опор под углами ф = 120° и
Р' = 50° При этом хорошо исправляются трех-, пяти- и семи-
гранности. Эта наладка обладает достаточной стабильностью.
Третья область характеризуется большим числом наладок с су-
щественно положительными коэффициентами формообразования.
Лучшими из них являются: ф = 130° и Р' = 42°; ф = 128° и
Р' = 40°; ф = 132е и Р' = 37е Перечисленные выше наладки
аналогичны наладкам для сквозного шлифования.
Внутреннее бесцентровое шлифование. В отличие от патрон-
ного метода обработки, где получение заданной точности деталей
мало зависит от погрешности формы базовой поверхности, при
прйменении бесцентрового шлифования погрешности формы базы
прямо влияют на точность обрабатываемого отверстия. Устанав-
ливаемые обычно на заводах допуски на огранность базовой по-
верхности не отвечают требованиям, предъявляемым к обраба-
тываемой поверхности, что в значительной мере затрудняет широ-
кое внедрение бесцентровых станков, усложняет их наладку.
Основные трудности в наладке станков возникают главным об-
разом из-за отсутствия обоснованных наладочных параметров
и из-за непонимания процесса формообразования.
2 А. Ф. Прохоров	33
Рассмотрим принципиальную схему бесцентрового шлифова-
ния отверстий на жестких опорах (рис. 22). Деталь при обработке
базируется по наружной поверхности на неподвижных опорах А
и В, расположенных под различными углами относительно точки
контакта детали со шлифовальным кругом. В процессе шлифова-
ния при вращении детали мгновенные значения ошибок базовых
радиусов \гА и Дгв вызывают плоское перемещение мгновенного
центра вращения детали из точки О в точку О' Это перемещение
приводит к тому, что на шлифуемой поверхности отверстия будут
образовываться погрешности формы, отличающиеся в общем слу-
Рис. 21. Схема круглого шлифования
на жестких опорах
Рис. 22. Схема шлифования от-
верстия на жестких опорах
чае от исходной погрешности отверстия. Кроме огранности базо-
вой поверхности на геометрическую точность обработки будет
оказывать влияние и исходная погрешность шлифуемого отвер-
стия, характеризуемая отклонениями радиуса Дгвн, которая,
складываясь с погрешностью, вызываемой базой, приводит к об-
разованию сложного геометрического контура.
Перемещения мгновенного центра вращения детали Дх не-
посредственно влияют на изменение натяга в динамической си-
стеме деталь—шлифовальный круг и соответственно на съем
металла с обрабатываемой поверхности. В процессе бесцентро-
вого шлифования на жестких опорах имеют место два натяга.
Постоянный натяг создается поперечной подачей шлифовального
круга на один оборот детали с целью обеспечения заданного при-
пуска на обработку. Переменный натяг в пределах одного оборота
детали возникает за счет перемещения мгновенного центра детали,
вызванного геометрическими погрешностями базовой поверхности.
Этот переменный натяг приведет в процессе шлифования к пере-
менному, по углу поворота детали, съему металла и, следова-
тельно, к искажению геометрической формы отверстия. Так как
деталь при обработке делает много оборотов, съем металла в зави-
симости от суммарной подачи осуществляется постепенно.
34
С помощью приемов гармонического анализа, которые были
описаны при изучении формообразования при круглошлифоваль-
ной обработке, процесс формообразования при бесцентровом вну-
треннем шлифовании можно характеризовать некоторой комплекс-
ной функцией [11]
/7„ = Кпе‘в = Кп (cos 0„ + / sin 0„).
Данная комплексная характеристика является гармонической
функцией, а параметры Кп и 0П будут соответственно ее амплиту-
дой и фазой. Амплитуда Кп является показателем того, в каком
отношении амплитуда гармонической погрешности базовой по-
верхности будет переноситься на обрабатываемое отверстие,
а фаза 0П — показателем того, на какой угол перенесенная на
отверстие гармоническая погрешность будет повернута по отно-
шению к погрешности, ее вызвавшей. Параметры Кп и 0П для
каждой гармоники зависят только от расположения жестких опор,
т. е. от углов ф и Р' (а ф- Р). Поэтому функцию Пп) представля-
ющую собой статическую характеристику процесса переноса
погрешности базы при внутреннем шлифовании на отверстие на-
зывают комплексной функцией переноса. Соответственно модуль Кп
называют амплитудным коэффициентом переноса, а фазу 0П —
фазовым переносом погрешности базы на обрабатываемое отвер-
стие. В зависимости от значений амплитудного коэффициента
переноса могут быть различные варианты формообразования по-
верхности отверстия. В отдельных случаях погрешность базы
будет воспроизводиться на отверстии, в других нет.
Проведенный теоретический анализ [1, 11] оценки различных
вариантов наладок показал, что при положительных и отрица-
тельных углах наладки Р' получаются два режима переноса базо-
вой погрешности на отверстие. Жесткий режим соответствует
шлифованию при малых значениях Р' =0ч-5°, а нежесткий —
при углах р' > 10° В жестком режиме шлифовальный круг на-
ходится почти против опоры А (см. рис. 22) и радиальное давле-
ние направлено на опору, поэтому погрешности базовой поверх-
ности почти полностью переносятся на поверхность отверстия.
Когда р' < 5°, наладки при различных углах ф, в смысле про-
цесса формообразования, равноценны, и любые углы ф = 90, 100,
НО и 120° могут быть рекомендованы для практического исполь-
зования. Лучше брать ф = 110 -г-1200, так как при этом дости-
гается более устойчивое базирование детали. Жесткий режим
целесообразно применять для шлифования отверстий внутренних
колец подшипников, так как в этом случае базовая поверхность
(желоб или дорожка) имеет высокую геометрическую точность.
Нежесткий режим шлифования соответствует значениям угла
Р', большим 10°, отсчитываемым как в положительном, так и в от-
рицательном направлениях. При этом шлифовальный круг сдви-
нут от опоры на значительное расстояние, в связи с чем суще-
ственно изменяется характер переноса погрешности базы на
\*
35
отверстие. В частных случаях можно получить круглое отверстие
на основе некруглой наружной базовой поверхности.
Согласно теории, минимальный перенос погрешностей базы
на отверстие можно получить при таком расположении опор,
когда комплексная функция переноса при гармонических погреш-
ностях равна нулю. Как показал расчет, для всех гармоник такой
наладки не существует. Однако для конкретных гармонических
погрешностей, перенос которых нежелателен, можно расчетным
путем найти наладку, исключающую воспроизведение нежела-
тельной гармоники. Нежесткие режимы шлифования целесооб-
разно применять для обработки отверстий или базовой дорожки
наружных колец подшипников, так как здесь нужно получить
точную круглую внутреннюю поверхность на базе неточной на-
ружной поверхности.
Теоретические и экспериментальные исследования позволили
определить наивыгоднейшие варианты формообразования. Ва-
риант ф = 90° и Р' = 45° характеризуется копированием 7, 9,
15, 17-й гармоник и нейтрален к 4, 8, 12, 16 и 20-й гармоникам,
которые не влияют на геометрическую точность обработки от-
верстия. Гармоники 2, 6, 10, 14 и 18-я переносятся с амплитуд-
ным искажением и фазовым сдвигом. Следовательно, на этой на-
ладке при гармонических'погрешностях базы, кратных четырем,
обработанное отверстие получится круглым. При наладке ф =
= 120° и Р' = 30° копируются 11 и 13-я гармоники, переносятся
со сдвигом фаз 2, 4, 5, 7, 10, 14, 16, 17, 19 и 20-я гармоники. Не ока-
зывают влияния на формообразование внутренней поверхности
гармоники, кратные трем — 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21-я и т. д. При ва-
рианте ф = 90°, Р' = 45° копируются 7, 8, 9, 15, 16 и 17-я гармо-
ники, сдвигаются по фазе 3, 4, 5, 11, 12, 13, 19 и 20-я гармоники.
Гармонические погрешности типов 2, 6, 10, 14 и 18-гранности на
процесс формообразования влияния не оказывают. Приведенные
наладки дают хорошие практические результаты, когда при шли-
фовании требуется исключить влияния овала и трехгранности
базовой поверхности.
ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Приведенные выше рассуждения объясняют влияние на формо-
образование поперечного сечения при бесцентровом шлифовании
геометрических параметров наладки. Но часто геометрически пра-
вильно налаженный станок дает неудовлетворительные резуль-
таты по круглости. Разные данные по точности поперечного сече-
ния получаются и на станках различных типов. Это объясняется
особенностями процесса бесцентрового шлифования, которые
заключаются в том, что отсутствует жесткая кинематическая
связь детали с базирующими элементами станка и шлифовальным
кругом, образующими упругую рабочую схему станка. Нормаль-
ное протекание процесса шлифования обеспечивается непрерыв-
36
ным силовым прижатием детали к базирующим элементам. Бази-
рование осуществляется по обрабатываемой поверхности и деталь
имеет несколько степеней свободы. При возникновении возмуща-
ющих сил, например, из-за огранности заготовки, биения кругов,
на
Н,
процесс
16, 17].
[2, 8, 10,
ряд работ
внешних источников и т. п., изменяется относительное положение
детали и элементов упругой системы станка, деталь смещается
в направлении возможных перемещений. Это приводит к измене-
нию воздействия упругой системы на рабочие процессы.
Исследованию влияния динамических факторов
формообразования посвящен
В этих работах подчерки-
вается существенное влия-
ние динамических факто-
ров на точность обработки,
даются рекомендации по
проектированию и наладке
бесцентровых станков.
Указаны исходные данные
по соотношению масс и
жесткостей основных уз-
лов станка для их проекти-
рования и изготовления.
На первоначальных этапах
наладки станков рекомен-
дуется определять зоны и
запас устойчивости для оп-
тимальных геометрических
наладок с помощью по-
строения амплитудно-фа-
зово-частотных характери-
стик (АФЧХ) динамиче-
ской системы (рис. 23). Эти исследования дают возможность опре-
делять в первом приближении частоту вращения детали при шли-
фовании, на которых процесс обработки должен быть сходя-
щимся, т. е. амплитуда огранности должна уменьшаться.
Задача динамической наладки бесцентрово-шлифовальных стан-
ков сводится к отысканию граничных значений частоты возму-
щающего воздействия, при которых коэффициенты формообразо-
вания имеют наибольшйе положительные значения для заданного
ряда гармонических погрешностей. Оценку запаса устойчивости
для определенно выбранной геометрической наладки проводят
с помощью амплитудно-фазово-частотной характеристики станка,
которую рассчитывают или определяют экспериментально. На базе
коэффициентов формообразования и фазовых углов 0П находят
опасные для данной наладки гармоники. Для каждой гармоники
рассчитывают отрезок Aq и откладывают по вещественной оси.
Под углом 0? проводят мнимую ось I—/. Из этого построения
получаем область положительных динамических коэффициентов
37
формообразования, которая располагается между вещественной
и мнимой осями. Точки пересечения АФЧХ мнимой осью дают
предельные значения частот, при которых возможно динамическое
возбуждение станка. Затем выбирают частоту вращения детали.
Подробно с построением и анализом АФЧХ можно ознакомиться
в работах [2, 8, 10, 11 ]. Следует отметить, что определение АФЧХ
экспериментальным путем, ее расчет и анализ требуют весьма
высокой теоретической подготовки исследователя, возможности
использования современных средств вычислительной техники.
При современном оснащении крупных заводов виброизмери-
тельной аппаратурой для бесцентровых станков можно рекомен-
довать следующий способ первоначального определения опти-
мальных чисел оборотов для каждой наладки. Он позволяет с до-
статочной точностью обойтись без трудоемкого снятия АФЧХ
станка, а пользоваться только амплитудно-частотной характери-
стикой (АЧХ). Этот метод успешно применяется в течение ряда
лет на Московском заводе автоматических линий им. 50-ле-
тия СССР. Сущность этой методики снятия АЧХ станка заклю-
чается в следующем. На станине станка устанавливают вибратор,
воздействующий на станок в направлении, перпендикулярном
осям кругов. В качестве вибраторов может быть использован,
например, электродвигатель постоянного тока типа ПЛО-62.
На выходной конец вала электродвигателя закрепляют эксцен-
трично массу, например, порядка 100 г на радиусе 50 мм, центро-
бежной силы которой достаточно для того, чтобы «раскачать»
станок. Переменная сила, возбуждаемая вращающейся массой,
Qb6=“
' е
где vr—скорость вращения груза, см/с; т—масса груза, г;
ге — радиус эксцентриситета массы, см.
Плавное изменение скорости вращения осуществляется изме-
нением напряжения на якоре в пределах 1400—5000 об/мин, что
соответствует диапазону частот 24 f 85 Гц. Наибольший
эффект дает установка датчиков 1 и 2 (рис. 24) на бабках шлифо-
вального или ведущего шпинделей в направлении действия ра-
диальных сил резания. Колебания, возбуждаемые вибратором,
можно измерять пьезоэлектрическими датчиками, усиливать и за-
писывать осциллографом или считывать со шкального прибора
виброизмерителя. Для удобства отсчета амплитуд и расшифровки
осциллограмм рекомендуется изменять частоту вибратора в пре-
делах 3—5 Гц. По результатам показаний прибора необходимо
оценить стабильность результатов от опыта к опыту.
Графическое построение АЧХ проводится по результатам
осциллографирования. Так как величина возмущающего усилия
есть функция скорости, то величины фиксированных амплитуд
следует привести к единичному возмущению. Пример АЧХ станка
мод. СЛ510 показан на рис. 25. В диапазоне исследуемых частот
38
на этой характеристике имеются две резонансные зоны: 35—40
и 65—68 Гц. К наиболее «благоприятным» условиям работы станка,
с точки зрения получения деталей с минимальным отклонением
Рис. 24. Схема определения амплитудно-частотной характери-
стики
от круглости, следует отнести те, при которых частота возмущаю-
щего воздействия находится дальше от резонансных зон для любой
Рис. 25. Экспериментальная амплитудно-частотная характеристика
возмущающего воздействия близка или совпадает с резонансными
зонами. Практические результаты сводятся к подбору геометри-
ческих наладок и оборотов детали с таким расчетом, чтобы воз-
мущающие частоты при шлифовании были возможно дальше от
39
собственных частот основных элементов станка. При этом возму-
щающая частота подсчитывается по формуле
а для наладки станка частота вращения ведущего круга по формуле
_____________________________
^вк £)	•
^вк
Поясним это примером для приведенной АЧХ станка мод.
СЛ510. Станок обрабатывает детали диаметром от 20 до 100 мм.
Диапазон изменения частоты вращения ведущего круга диаме-
тром 400 мм — 15—75 об/мин. Как говорилось выше, имеется три
практически пригодные геометрические наладки для шлифова-
ния выше линии центров. Для наладки с параметрами а = 2°
и р = 120° наиболее вероятно при обработке образование 3, 5
и 7-й гармоник, которые и определят частоту возмущающего
воздействия. Для различных диаметров деталей в диапазоне обо-
ротов ведущего круга она может быть различной от 3 Гц (диа-
метр 100 и пв = 15 об/мин) до 140 Гц (диаметром 20 и пв =
= 60 об/мин). Также можно определить частоту вероятного воз-
мущающего воздействия при обработке, например, для наладки
с а = 7,5° и [3 = 127°, где опасны 14 и 20-я гармоники.
Если по оси ординат АЧХ отложить обороты детали, а по
оси абсцисс частоту возмущающего воздействия, то для установ-
ленных опасных гармоник можно провести прямые, пересекающие
запрещенные (на рис. 25 они заштрихованы) и «благоприятные»
зоны для работы станка. В зависимости от геометрических наладок
выбирают обороты детали, на которых динамические факторы
будут оказывать минимальное влияние на процесс формообразова-
ния. Например, для детали диаметром 70 мм при наладке с опас-
ной 5-й гармоникой у станка СЛ510 следует выбирать частоту вра-
щения детали в диапазоне 500—700 об/мин, т. е. частота вращения
ведущего круга 30 об/мин, для детали диаметром 80 мм при
опасной 20-й гармонике лучшая частота вращения детали
160 об/мин, а ведущего круга 32 об/мин.
Анализ АЧХ дает возможность в первом приближении обосно-
вать и требования к приводу ведущего круга — по его жесткости,
по требуемому диапазону регулирования, по точности установки
и фиксации требуемых оборотов. Как говорилось, ведущий круг
бесцентрового станка работает в сложных условиях знакоперемен-
ных нагрузок, проскальзывания детали и т. п. Основное требова-
ние к приводу — это жесткость его характеристики под нагрузкой.
Требования к жесткости привода ведущего круга (изделия)
практически до сих пор окончательно не установлены. Приводи-
мые рекомендации — от 3 до 15% от номинала устанавливаемой
скорости. Дальнейшие рассуждения подтвердят сложность реше-
ния вопроса о назначении допустимых колебаний оборотов веду-
40
щего круга под нагрузкой и невозможности назначения какой-либо
определенной величины, так как она будет зависеть от динамиче-
ских свойств станка и параметров наладки.
Обратимся вновь к приведенному выше примеру (см. рис. 25).
На графиках видно, что при опасной 5-й гармонике частота вра-
щения детали должна находиться в пределах 520—680 об/мин.
при 14-й— 190—250, а при 20-й— 130—180. Для среднего диа-
метра детали (40 мм) частоты вращения ведущего круга для при-
веденных случаев должны быть в пределах 52—68, 19—25, 13—
18 об/мин, т. е. при наладке с опасной гармоникой низкого по-
рядка допустима достаточно большая ошибка в установке частоты
вращения ведущего круга. При обработке же деталей малого
диаметра с опасными номерами гармоник более 10 требуется воз-
можность установки скорости вращения ведущего круга с точ-
ностью до долей его оборота.
Следует отметить, что из-за наличия большого числа факто-
ров, влияющих на формообразование при бесцентровом шлифо-
вании, выводы из анализа АФЧХ или АЧХ по частоте вращения
детали могут носить лишь характер рекомендаций, которые сле-
дует уточнить при наладке конкретного станка. Как и при всех
методах обработки, на точность бесцентрового шлифования ока-
зывают влияние и другие источники вибрации, такие как рядом
работающее [ударное оборудование, неуравновешенность шпин-
делей и роторов электродвигателей, некачественная сборка и т. п.
Устранение источников этих колебаний весьма важно для полу-
чения стабильного процесса шлифования.
Глава III
ПОДГОТОВКА БЕСЦЕНТРОВЫХ СТАНКОВ
К РАБОТЕ
Первоначальная наладка бесцентровых станков является тру-
доемким процессом, определяющим дальнейшие эксплуатационные
показатели работы машин. Ей предшествует комплекс работ по
распаковке, транспортировке оборудования, подготовке фунда-
мента, установке на фундамент. От правильности выполнения этих
работ сокращаются сроки наладки на холостом ходу, под нагруз-
кой, повышается эксплуатационная надежность и долговечность
станков.
УСТАНОВКА СТАНКОВ
Установка станка влияет на основные показатели работоспо-
собности: точность обработки и качество обрабатываемой поверх-
ности, сохранение точности во времени, производительность.
Для нормальной работы бесцентровых шлифовальных станков
большое значение имеет правильно изготовленный фундамент.
Назначение фундамента — воспринимать вес машины и равно-
мерно передавать его на грунт, воспринимать и гасить колебания,
возникающие в станке, а также предохранять станок от внешних
колебаний. Поэтому станки устанавливают на твердое основание
с большой площадью. Такое основание-фундамент изготовляют
большей частью из бетона и железобетона.
Оборудование станочных линий может быть смонтировано как
на индивидуальных фундаментах, так и на общей бетонной плите.
Обычно на индивидуальные фундаменты ставят тяжелое (массой
более 5 т) и прецизионное (особо точное) оборудование. Индивиду-
альные фундаменты бывают простыми — в виде толстой местной
плиты — и сложными — с металлическим каркасом, подземными
туннелями и приямками. Толщину фундамента определяют в зави-
симости от качества грунта, веса и условий работы станка. Для
крепления оборудования на фундаменте используют подливку
цементного жидкого раствора, анкерные или заливные фундамент-
ные болты различных форм. Фундаментные болты применяют тогда,
когда только подливка цементного раствора оказывается недоста-
точной. На рис. 26 показаны способы установки и закрепления
оборудования на фундаменте. Анкерный болт 4 (рис. 26, а), у кото-
рого плита 7 находится в отверстии фундамента 6, при необходи-
мости может быть опущен до упора его головки в дно отверстия,
благодаря чему верхний конец болта не будет выступать и мешать
42
Рис. 26. Способы установки и закрепле-
ния оборудования на фундаменте
фундамента заводят болты и затем
перемещению оборудования. Винт / служит для изменения поло-
жения по высоте станка 3 и используется в сочетании с проклад-
ками 2. Здесь же применена подливка цементного раствора 5 после
выверки и установки. Хорошо приготовленный раствор обеспечи-
вает плотное соединение опорной плоскости станины с поверх-
ностью фундамента.
На рис. 26, б показан за-
ливной болт S, наглухо (по-
сле установки) залитый в фун-
дамент. Этот болт нельзя
вынуть из отверстия или опу-
стить при перемещении обо-
рудования. Глухие заливные
болты применяют для соеди-
нения с фундаментом тех ма-
шин, которые работают спо-
койно, без ударов или резких
толчков. Их заливают в фун-
даменте как до, так и после
монтажа оборудования. В
первом случае требуется
очень точная (в пределах
~1 мм) установка по шабло-
ну болтов в фундаменте и их
заливка цементным раство-
ром с тем, чтобы обеспечить
попадание болтов в соответ-
ствующие отверстия в стани-
не станка. Во втором случае
задача упрощается. В фун-
даменте заранее изготовляют
отверстия (ЮОхЮО мм, глу-
биной 300—400 мм) под за-
ливные болты. После монта-
жа и установки оборудова-
ния в отверстия станины и
заливают их цементным раствором. Положение оборудования
по высоте регулируют с помощью специальных башмаков, у ко-
торых клиновая часть 9 (см. рис. 26, б) может перемещаться
от винта 10, или (см. рис. 26, в) с помощью подкладок 11 и
клиньев 12. Горизонтальность опорных поверхностей станин,
шпинделей и прочих узлов определяют по уровню. Изготовление
фундаментов для станков и вспомогательных устройств, например,
загрузочных, с разметкой необходимых отверстий под заливные и
анкерные болты производится по фундаментному чертежу, образец
которого показан на рис. 27.
Для оборудования устанавливаемого на бетонный фундамент
(плиту), рекомендуются цанговые фундаментные болты (рис. 26, г).
43
В бетонном основании сверлят отверстие диаметром, равным диа-
метру цанги 15. Вместо деревянной шашки-кубика вставляют ана-
логичный [по размерам металлический кубик 13 с отверстием,
обеспечивающим проход фундаментного болта 14. После установки
А—А
Глуб.
О ОО -
100*100

Станок
I О' •	- .’О’  о о
о -' -о'.	- О ••
«Й'й J
Приямок для бачка
слава масла
Рис. 27. Фундаментный чертеж
оборудования производят затяжку фундаментного болта. Цанга
надежно обеспечивает крепление оборудования к фундаменту
Применяют также различные конструкции виброизолирующих
опор и ковриков (рис, 28). ЭНИМСом разработаны и серийно выпу-
Рис. 28. Типовые виброизолирующие опоры
скаются промышленностью резинометаллические виброизолирую-
щие опоры и резиновые виброизолирующие коврики, которые
позволяют осуществлять бесфундаментную установку станков, име-
ющих отношение длины станины к высоте сечения, равное 4 : 5,
и вес до 10—15 т. На рис» 28, а, б показаны опоры типа ОВ-ЗО и
ОВ-31, состоящие из специальной гайки 3, соединенной с верхней
44
крышкой опоры 1 с помощью гофрированной пружины 2, которая
не допускает проворачивания относительно опоры, но не препят-
ствует ее поступательному перемещению при ввинчивании болта.
При наличии у станка опорных лап или ниш с отверстиями при-
меняют проходные болты (см. рис. 28, а), а при отсутствии отвер-
стий — опорные болты (см. рис. 28, б). При монтаже станка на
виброизолирующих опорах не допускается установка простановоч-
ных втулок между опорной поверхностью станины и верхней
частью опоры, так как при этом снижается устойчивость станка.
Необходимо надежно закреплять контргайки 4 на опорах, а также
повторно выверять станок по уровню через три-четыре дня после
его установки на опоры.
Резиновые виброизолирующие коврики типа КВ1 и КВ2 (см.
рис. 28, в) предназначены для монтажа станков с применением же-
лезобетонных фундаментов, однако возможна установка ков-
риков непосредственно под станки. В этом случае регулирова-
ние по высоте на прокладках осуществляется клиновым башмаком
или винтом. Допускается использовать в качестве прокладок мас-
лобензостойкую техническую листовую резину средней и повышен-
ной твердости.
При производстве фундаментных работ необходимо учитывать
прокладку коммуникаций гидравлики, электрики, сжатого воз-
духа и смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Современные бес-
центрово-шлифовальные станки являются сложными автоматизи
рованными агрегатами. Они часто оснащаются отдельными элек-
трошкафами, гидростанциями и специальными загрузочными
устройствами, индивидуальными установками подачи СОЖ, кото-
рые соединены со станком в единый комплекс. Расстановка всех
перечисленных устройств у станка, их взаимные связи, а также
точки подвода энергии (электричества, сжатого воздуха и СОЖ)
указываются на плане фундамента станка и его загрузочных уст-
ройств. Обязательно проводятся работы по заземлению станков
в соответствии с установленными нормами.
Перед монтажом станков особое внимание необходимо уделить
правильности их распаковки и транспортирования. Распаковывать
станок следует в цехе, где он будет установлен и желательно на
площадке, обслуживаемой подъемным краном. Упаковочная
пленка снимается перед самым монтажом. Транспортируют станок
в распакованном виде согласно схеме, имеющейся в руководстве
по эксплуатации. Грузоподъемность подъемных средств, канатов
и тросов должна соответствовать весу машины, указанному в ру-
ководстве и на упаковочном ящике. При транспортировке необхо-
димо предохранять от повреждений кожухи и выступающие части
станка. Для этого в соответствующие места устанавливают под
канаты войлочные прокладки или деревянные бруски с войлоч-
ными прокладками. При отсутствии кранового оборудования транс-
портировку производят на катках, подкладываемых под основание
станины, или на металлических листах с помощью тягача,
45
Установленный на подготовленный фундамент станок подлежит
выверке в продольном и поперечном направлениях с помощью
уровня, помещаемого на базовые поверхности (платики) станка.
Уровень применяют с ценой деления 0,02 мм на 1 м. Загрузочные
устройства монтируют на фундаменте в соответствии с установоч-
ным чертежом руководства. Загрузочные и транспортные устрой-
ства к бесцентровым круглошлифовальным станкам, работающим
на проход, должны тщательно выставляться в поперечном направ-
лении. Это особенно важно при последовательной работе двух и
более станков. Тогда применяют выверку положения всех станков
и загрузочных устройств посредством натянутой струны (тонкой
проволоки) по оси линии транспортирования детали.
ИСПЫТАНИЯ СТАНКОВ НА ХОЛОСТОМ ХОДУ
После установки на место станок готовится к пуску в соответ-
ствии с указаниями руководства по эксплуатации. Порядок этой
работы зависит от конструктивных особенностей и типа станка,
но обязательно включает перечисленные ниже этапы.
Подготовительные работы
Расконсервация. Очистку узлов станка от антикоррозийной
смазки чаще всего выполняют с помощью уайт-спирита или керо-
сина. Затем их протирают насухо, на металлические части, не
имеющие покрытия (окраски, хромирования и т. п.), тонким слоем
наносят индустриальное масло.
Подключение электропитания станка. Работы выполняет элек-
троналадчик. Прежде всего необходимо убедиться в хорошем со-
стоянии и соединении электроаппаратуры, установленной на
станке: путевых выключателей, кнопочных станций и электродви-
гателей. Особенно это важно для элементов электрооборудования,
работающих от сети напряжением 380 В. Базовые поверхности
таких элементов и станины не должны иметь прослоек (краски
и т. п.) или их следует заземлить специальным проводом. Нужно
проверить соединение станка с заземляющей шиной цеха, предо-
хранители, заземление, работу схемы, кнопок, путевых вы-
ключателей и блокировок (при отсоединенных электродвигате-
лях во избежание поломок), правильность направления вращения
(при снятых ремнях, цепях и т. п.), которое указано на кожухе
или первом вращающемся звене привода.
Заполнение маслом гидросистемы и системы смазки. Применять
следует минеральные масла, марки которых указаны в таблице на
станке или в руководстве по его эксплуатации. Рекомендуемые
для замены отечественные и зарубежные марки масел приведены
в табл. 1. В гидробаки и баки смазки заливают чистое, предвари-
тельно отфильтрованное масло. Затем нужно заполнить маслом
трубопровод и удалить из гидросистемы воздух. Предохранитель-
ные клапаны насосов должны быть полностью открыты, чтобы
трубопровод заполнялся маслом при наименьшем давлении во из-
46
Таблица 1
Рекомендуемые для замены масла отечественного и зарубежного производства
Марки масел производства		Марки масел производства	
отечественного	зарубежного	отечественного	зарубежного
Масло для высо- коскоростных механизмов Л (велосит)	Shell Tellus ОЧ И	Смазка УН (ва- зелин техниче- ский)	Shell Otina Com- pound
		Защитная смазка НГ-203, НГ-204	Shell Ensis Com- pound 352 AN—VV576
Масло для высо- коскоростных механизмов Т (вазелиновое)	Shell Tellus Oil 13 и 15		
		Смазка ЦИАТИМ-201	Aeroshell Grease 1 DTD—866, 4DTD—825A Texaco Low Tem- perature Grease 1890 RCX-169 Gragoyle Grease A A
Индустриальное 12	(веретен- ное 2)	Shell Tellus Oil 21 Shell Vitrea Oil 21 Shell Turbo Oil 21		
Индустриальное 20	(веретен- ное 3)	Shell Tellus Oil 27 Shell Vitrea Oil 27		
		Смазка ЦИАТИМ-202	Aeroshell Grease GBDTD-783 Texaco RCX-169
Индустриальное 30 (машинное Л)	Shell Tellus Oil 29 Shell Vitrea Oil 29 и 31 Shell Tonna Oil 29 Shell Turbo Oil 29		
		Смазка ЦИАТИМ-203	Aeroshell Grease 6B—78 DTD-783-844806 Aeroshell Grease 5A-14 Shell Ratinax A, C, H, RB Alvaria EPl and 2 Texaco RCX169
Индустриальное 45 (машинное С)	Shell Tellus Oil 37 Shell Vitrea Oil 37		
		Смазка бензино- стойкая БУ	Shell Cenota Grea- se A Shell Lu ina Grea- se A Aeroshell Grease 10A
Турбинное 22 (Л)	Shell Turbo Oil 27		
Трансформаторное	Shell Diala Oil B, BX		
47
бежание растворения воздуха в масле. После этого открывают
краны для выпуска воздуха, установленные в наивысших точках
трубопровода, и ослабляют накидные гайки на концах магистраль-
ных труб, чтобы находящийся в магистральных трубах воздух мог
выйти наружу вместе с маслом. Затем включают электродвигатели
гидронасосов до тех пор, пока из-под кранов и гаек не пойдет чи-
стое масло, после чего краны закрывают и затягивают гайки.
Необходимо также выпустить воздух из рабочих гидроцилин-
дров (через специальные краны и пробки или после ослабления
накидных гаек). После полного заполнения трубопровода в баки
доливают масло до уровня, указанного на маслоуказателе, и закры-
вают пробками заливочные горловины.
Проверка работы системы смазки станка. Перед пуском необ-
ходимо смазать все точки станка в соответствии с таблицей руко-
водства по эксплуатации. Особое внимание нужно уделить смазке
шлифовального шпинделя, как наиболее ответственного узла, а
а также шпинделя ведущего круга или детали для станков с базиро-
ванием ее на жестких опорах. В современных бесцентровых стан-
ках шлифовальный шпиндель и шпиндель ведущего круга выпол-
няются на опорах скольжения, преимущественно гидродинамиче-
ских. Наладку для их смазки выполняют в следующей последова-
тельности: 1) перекрывают дроссели, регулирующие давление
масла в опорах; 2) включают насос; 3) напорным золотником регу-
лируют давление перед дросселями на 4 кгс/см2; 4) дросселями
устанавливают давление в сливных магистралях, равное 0,2—
0,4 кгс/см2; 5) регулируют реле давления так, чтобы оно срабаты-
вало при давлении масла в опорах 0,1—0,2 кгс/см2. Последнему
следует уделять особое внимание, так как это реле включено в цепь
управления вращением шпинделя и обеспечивает его безаварийную
работу.
При наладке гидростатических опор шпинделя необходимо
проверить давление масла в подводящей магистрали и кармане
подшипника, которое должно быть примерно в 2 раза меньше давле-
ния в подводящей магистрали. При этом шпиндель должен легко
вращаться от руки. На тех станках, где имеется маслоуказатель
шпиндельных опор, по нему наблюдают за равномерностью подачи
масла. При правильно отрегулированной смазке опор в маслоука-
зателях, установленных на передней части станка, поток масла
идет свободными струями, а на световом табло загорается соответ-
ствующая лампочка или символ.
При наладке смазки опор качения быстроходных шпинделей
(электрошпинделей) внутришлифовальных станков необходимо
отладить установку масляного тумана, для чего регулируют
поступление масла (число капель в минуту указано в руководстве
к станку) и давление воздуха, необходимого для его распыления.
Соединение электродвигателя с исполнительными механизмами.
При этом производят натяжение всех ременных и цепных передач,
которые, как правило, ослабевают во время транспортирования.
48
Заполнение индивидуального бака охлаждения СОЖ. Марку
СОЖ применяют согласно рекомендации, приведенной в техноло-
гической карте обработки детали. Подсоединяют насос, магнитный
сепаратор или фильтр очистки к электропитанию. Соединяют трубы
насоса и подачи СОЖ в станке, а также сливную магистраль из
станка с баком.
После проведения всех подготовительных работ можно перехо-
дить к испытанию станка на холостом ходу. Цель этих испытаний
состоит в проверке работоспособности узлов после транспортиро-
вания и хранения на складе и настройке основных движений
станка.
Первоначальный пуск станка. Перед пуском нужно ознако-
миться и изучить назначение всех органов управления, выполнить
все указания руководства, относящиеся к первоначальному пуску
в разделах «Электрооборудование», «Гидросистема», и «Система
смазки»; проверить работу системы смазки и механизмов станка.
Последнее выполняют в определенной последовательности, зави-
сящей от типа станка.
Бесцентровые станки, работающие на проход. Перед обкаткой
шпинделей предварительно включают систему смазки и в течение
15—20 мин прокачивают масло через опоры. Затем включают шпин-
дели шлифовального и ведущего кругов (последнего в режиме
«работа» с наименьшей частотой вращения). Обкатывают шпин-
дели в течение 1—3 ч. Шпиндель ведущего круга желательно до-
полнительно обкатать в режиме «правка», т. е. на максимальной
частоте вращения. В период обкатки проверяют нагрев узлов и
масла на сливе. Для быстроходных шпинделей температура на-
грева не должна превышать 60°, а для шпинделя ведущего круга
40° С.
Частоту вращения ведущего круга проверяют во всем диапа-
зоне оборотов согласно характеристике станка. Изменение числа
«рабочих» оборотов круга должно осуществляться бесступенчато.
Перемещение приборов правки контролируют в наладочном ре-
жиме. Рывки при движении прибора не допускаются. Скорость его
движения должна плавно регулироваться в указанном в характе-
ристике станка диапазоне и в крайних положениях прибора обес-
печивать правку круга по всей высоте. Необходимо проверить
перемещение алмаза, т. е. соответствие делений лимба величинам
перемещения при дозированной подаче, например, храповым меха-
низмом, отдельным электродвигателем с редуктором или другим
приводом, а также движение, соответствующее профилю копирной
линейки.
Затем проверяют насколько легко и плавно перемещаются бабки
станка от маховиков. Сила на маховике для подналадки размера,
например, бабки шлифовального круга не должна превышать
8 кгс, а на маховике для установки диаметра обрабатываемой де-
тали — 16 кгс. При перемещении бабок вручную выясняют, как
срабатывают блокировки крайних положений (конечные выклю-
49
чатели). После этого проверяют работу кнопок управления «Впе-
ред»—«Назад» в наладочном режиме.
Механизмы подачи бесцентровых станков, работающих на про-
ход, обеспечивают «Отвод» — «Подвод» на настраиваемую величину
и «подналадку», могут также осуществлять компенсацию износа
круга (в некоторых конструкциях есть специальный механизм ком-
пенсации, который кинематически связан с механизмом подачи).
При проверке необходимо оценить стабильность этих величин при
многократном повторении и диапазон их настройки в соответствии
с характеристикой станка. Конструктивные решения этих механиз-
мов могут быть различны, но следует иметь в виду, что стабиль-
ность отвода-подвода не должна превышать 0,010—0,015 мм,
подналадки — не более 0,2 величины подналадки в зависимости
от ее импульса (0,020—0,0005 мм), компенсации — не более
0,005—0,006 мм.
В станках-автоматах механизм правки шлифовального круга
работает в автоматическом цикле. По команде от кнопки «Правка»,
от реле времени (на проходных станках) или счетчика циклов (на
врезных станках) должна осуществляться следующая последова-
тельность движений: отвод рабочей бабки; остановка ведущего
круга (на проходных станках); остановка устройств загрузки-вы-
грузки; подача смазки в направляющие устройства правки (при
наличии централизованной системы); подача алмаза на круг
(0,02—0,05 мм); проход прибора правки вперед; вторая подача
алмаза на круг; проход прибора правки назад; срабатывание меха-
низма компенсации; команда на начало нового цикла работы
станка.
Бесцентровые станки, работающие врезанием. По методу бази-
рования детали такие станки имеют два конструктивных испол-
нения: 1) на ноже и ведущем круге; 2) на жестких опорах и торцо-
вой опоре, преимущественно с магнитным патроном. На станках
второго исполнения обычно обрабатывают детали типа колец и
втулок, у которых диаметр больше длины. Шпиндели шлифоваль-
ного и ведущего кругов обкатывают так же, как и на станках, ра-
ботающих на проход. У станков с базированием на жестких опорах
определяют плавность вращения шпинделя изделия, нагрев опор.
На станках, имеющих бесступенчатое регулирование чисел обо-
ротов, проверяют весь диапазон скоростей шпинделя изделия.
Устройства для правки имеют поступательное рабочее движе-
ние по копиру или вращательное — для обработки торовых по-
верхностей (желобов шариковых подшипников). Их перемещение,
а также бабок, проверяют аналогично станкам, работающим на
проход. Дополнительно к функциям на последних станках меха-
низмы подач врезных станков обеспечивают перемещение детали
или шлифовального круга в цикле обработки на форсированной,
черновой и чистовой скоростях подач. Как правило, величины
подач регулируют бесступенчато. Поэтому дополнительно прове-
ряют диапазон их регулирования согласно прилагаемому руковод-
50
ству, а для станков, работающих без прибора активного контроля
(по пути), — стабильность конечных положений после черновой
и чистовой подач. Стабильность положения после чистовой подачи
не должна превышать 0,010—0,015 мм.
Автоматический цикл обработки можно условно разделить на
полный и сокращенный. Сокращенные циклы бывают черновыми и
доводочными. Доводочный цикл, применяемый для окончательной
обработки дорожек качения подшипников с целью получения
поверхности не менее 9-го класса чистоты, имеет следующие осо-
бенности: шлифование ведут мелкозернистым кругом на вулкани-
товой связке со скоростью резания 15—22 м/с; после форсирован-
ной подачи производят выхаживание, продолжительность которого
регулируется реле времени; максимальный съем металла в этом
цикле — не более 0,03 мм на диаметр.
Полный (чистовой) цикл для круглошлифовального станка
имеет следующую последовательность: разгрузка-загрузка детали;
подвод круга на форсированной подаче к зоне шлифования; шли-
фование на черновой, а затем на чистовой подаче; выхаживание;
отвод круга; правка круга (одна на 3—15 циклов, периодичность
правки настраивается с помощью реле времени или счетчика цик-
лов); компенсация износа круга; периодическая подналадка.
После проверки работы механизмов необходимо установить за-
данные величины и скорости подач, скорость и величину хода уст-
ройства для правки, отрегулировать механизм загрузки. Вклю-
чить станок в автоматическом цикле. Шлифовальный круг при
проверке автоматического цикла на холостом ходу необходимо
снять. Контролируют также последовательность работы всех.меха-
низмов и время (скорость) всех элементов цикла в соответствии
с циклограммой. Автоматический цикл требует многократной
проверки.
Бесцентровые внутришлифовальные станки. На таких станках
применяют как приводные шпиндели шлифовального круга, так и
электрошпиндели. Обычно опоры шпинделей выполняют на под-
шипниках качения, но в настоящее время применяют и подшип-
ники скольжения (гидро- и аэростатические). Прежде чем начать
обкатку шпинделя, необходимо убедиться в правильности смазки
его опор. Шпиндели с гидростатическими опорами обкатывают
так же, как и на станках, работающих на проход. Электрошпин-
дели, как правило, имеют водяное охлаждение корпуса, поэтому
перед их включением необходимо подключить систему подачи
охлаждения. Шпиндель изделия, когда базирование осущест-
вляется на жестких опорах, проверяют как и на врезных станках.
При базировании на роликах контролируют плавность вращения
ведущего ролика и свободное без заедания вращение шпинделя
торцовой опоры, опорного и нажимного роликов.
На станках, где обрабатываются отверстия с прямолинейной
образующей, применяют устройство для правки с неподвижным
алмазом, а при обработке торовых поверхностей алмазу сообщают
51
вращательное движение. Их работу, а также перемещения бабки
изделия (при осуществлении подачи деталью) или бабки шлифо-
вального круга (при подаче бабкой шлифовального круга) прове-
ряют по аналогии со станками, где обработка ведется методом на
проход. Соответственно, как и на врезных станках, выясняют пра-
вильность функционирования механизма подачи.
Шлифовальный круг внутришлифовального станка может
иметь три положения в автоматическом цикле; исходное, рабочее
и правки. Первое и третье положения могут быть совмещены. Пере-
мещение круга осуществляется столом или пинолью. Для проверки
работы необходимо установить кулачки управления ходом стола
(или пиноли).
Кулачки расставляют в соответствии с циклом работы станка.
Расход круга в зоне обработки нужно отрегулировать так, чтобы
при осцилляции он перекрывал всю шлифуемую поверхность. При
этом кромка круга должна выходить за торец шлифуемого кольца
на 5—10 мм при шлифовании гладких отверстий. Когда шлифуются
закрытые отверстия, т. е. с бортами, обычно применяют специаль-
ное механическое устройство для сообщения столу возвратно-по-
ступательного движения — осциллятор. В таких случаях величину
хода устанавливают по шкале осциллятора, а положение круга
в зоне обработки налаживают специальным опорным винтом,
который, будучи укрепленным на столе, упирается в диск осцил-
лятора. После этого проверяют скорость перемещения стола (или
пиноли) во всем диапазоне, а также положения круга.
Наиболее распространен следующий цикл работы внутришли-
фовального станка: разгрузка-загрузка детали; подвод крута
в зону шлифования, быстрый подвод (подскок) и форсированная
подача; шлифование на черновой подаче; выхаживание; быстрый
отвод (отскок); вывод круга из зоны шлифования, правка круга,
ввод круга; шлифование на чистовой подаче; выхаживание; вывод
круга из зоны шлифования и отвод круга, его компенсация. По-
следнее, как правило, выполняется перед правкой круга с помощью
специального механизма компенсации. На ряде современных стан-
ков правка круга производится не на каждое кольцо. Например,
есть станки, где периодичность правки определяется как по счет-
чику циклов, так и по мере затупления круга. Внутришлифоваль-
ные станки могут также иметь сокращенные циклы. Порядок про-
верки автоматического цикла аналогичен врезным станкам.
ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА И РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
Режимы резания и инструмент (абразивные круги) выбирают
в зависимости от типа обрабатываемой детали, ее материала, тре-
буемой точности и шероховатости обработанной поверхности. Боль-
шое значение при выборе режимов резания имеет подбор характе-
ристики шлифовального круга. Ниже приводятся соответствующие
общие рекомендации.
52
Детали из вязкого материала с большой прочностью и твер-
достью, например, из конструкционных, легированных и инстру-
ментальных сталей, термообработанных и в состоянии поставки,
а также из безоловянистой бронзы, шлифуют обычно кругами из
окиси алюминия. Детали из мягких, а также твердых и хруп-
ких материалов, например, из чугуна, специальных сплавов, меди,
латуни, алюминия, металлокерамических твердых сплавов обра-
батывают кругами из карбида кремния. Кристаллы этого материала
более хрупки, чем окись алюминия, легче разрушаются и обеспечи-
вают хорошее резание и большой съем металла.
Абразивные материалы характеризуются зернистостью по
номерам, которые соответствуют размеру стороны ячейки сита
в сотых долях миллиметра: например, для № 16 сторона ячейки
сита составляет 160 мкм. Обычно применяют круги зернистостью
25—40, но для чистовой обработки могут использоваться и круги
зернистостью 6—16. Для шлифования мягких материалов чаще
принимают размер зерен 40 и 50, реже до 20. Если станок снабжен
механизмом осцилляции, то при врезном шлифовании можно полу-
чить хорошее качество поверхности, применяя крупнозернистые
круги. Наибольшее распространение в настоящее время получили
абразивные материалы из окиси алюминия А12О3 — электроко-
рунды нормальный (16А, 15А, 14А, 13А, 12А), белый (25А; 24А,
23А, 22А), хромистый (34А, ЗЗА, 32А), титанистый (37А) и моно-
корунд (45А, 44А, 43А), и из карбида кремния зеленого (63С, 64С)
и черного (55С, 54С, 53С).
При выборе твердости шлифовального круга следует руковод-
ствоваться правилом: всегда целесообразнее использовать в ка-
кой-то степени более мягкий круг, чем слишком твердый. Мягкий
круг за счет самозатачивания обеспечивает лучшие условия реза-
ния и уменьшает опасность вибраций и появление ожогов. Он тре-
бует меньшего числа правок и имеет во многих случаях большую
стойкость, измеряемую числом обработанных деталей.
В СССР принято девять классов твердости абразивных мате-
риалов: ЧМ — чрезвычайно мягкий, ВМ — весьма мягкий, М —
мягкий, СМ — среднемягкий, С — средний, СТ — среднетвердый,
Т — твердый, ВТ — весьма твердый и ЧТ — чрезвычайно твер-
дый. В свою очередь, классы твердости делятся по степеням, на-
пример, Ml, М2, М3 или СМ1 и СМ2. При этом обозначение твер-
дости идет по степени ее возрастания, т. е. СМ2 тверже СМ1. Сле-
дует помнить также, что круг как бы меняет свою твердость в зави-
симости от скорости вращения: он твердеет с увеличением скорости.
Это объясняется тем, что при повышении скорости круга увеличи-
вается число участвующих в работе зерен, глубина резания зерна
уменьшается и, следовательно, уменьшается и количество работы,
приходящееся на каждое зерно. При этом сила резания снижается
и зерна удерживаются связкой до полного затупления. Из этого
следуют практические выводы о том, что при постоянном числе
оборотов твердость нового круга выше, чем изношенного, так как
53
скорость круга в результате его износа уменьшается. При проход-
ном шлифовании можно использовать более мягкие круги, чем
при врезном, так как во втором случае круги изнашиваются нерав-
номерно, что отрицательно сказывается на точности шлифования.
Для обработки точных деталей с высокими требованиями к каче-
ству поверхности применяют, как правило, твердые мелкозерни-
стые круги. Тогда шлифование происходит с небольшими съемами
металла. С увеличением скорости осевой подачи и съема при шли-
фовании на проход следует повышать твердость круга.
В зависимости от требований к кругу применяют различные
связки для его изготовления. Они бывают органическими и неор-
ганическими. Наибольшее распространение из неорганических
связок получила керамическая К, а из органических — бакелито-
вая Б и вулканитовая В. Вулканитовую связку используют в ос-
новном для ведущих кругов.
В СССР принято 12 номеров структуры кругов. Структуры
№ 1—4 называются закрытыми или плотными, № 5—8 — сред-
ними, а № 9—12 — открытыми. Вот некоторые рекомендации по
их применению: структуры № 4 и 5 — для шлифования твердых
и хрупких металлов, получения высокого класса чистоты поверх-
ности; № 6 — для наружного круглого шлифования; № 7 и 8 —
для шлифования мягких и вязких металлов; № 9—12 — для ско-
ростного шлифования. При бесцентровом шлифовании наибольшее
распространение получили круги формы ПП — плоские прямого
профиля. Маркировку шлифовальных кругов наносят на торцовую
поверхность в следующей последовательности: 1) марка абразив-
ного материала (например, 24А); 2) номер зернистости (25); 3) сте-
пень твердости (М3); 4) номер структуры (6); 5) вид связи (К5);
6) класс инструмента (А); 7) форма круга (ПП); 8) типоразмер
(наружный диаметр хвысота хвнутренний диаметр) (500 х150 х
х305); 9) класс дисбаланса (2); 10) номер маршрутного листа (132).
На круги, предназначенные для работы со скоростью выше 40 м/с,
дополнительно наносят диаметральную красную полосу. Сравни-
тельные обозначения характеристик абразивных материалов
отечественного изготовления и иностранных фирм даны
в табл. 2—7.
Выбор режимов обработки на бесцентровых станках требует
хорошего знания конструкции станков, свойств абразивных кру-
гов, свойств СОЖ и обрабатываемого материала.
Производительность шлифовального станка можно характери-
зовать показателем съема металла в единицу времени на единицу
высоты шлифовального круга q в см3/мин*см или на I кВт эффек-
тивной мощности круга в см3/мин-кВт. Съем металла может быть
выражен также в граммах, тогда соответственно q будет иметь
размерность г/мин-см или г/мин-кВт. Для проходных станков
л d/s0
= 100В
54
Таблица 2
Условные обозначения абразивных материалов иностранных фирм, соответствующие отечественным
Наименование абразивных материалов	Условные обозначения для стран и фирм-изготовителей						
	СССР	ГДР	Norton, USA	Carborun- dum, Англия	Naxosunion, ФРГ	Киге, Япония	Simat, Италия
Электрокорунд: нормальный белый хромистый монокорунд	14А, 15А 24А, 23А 34А, ЗЗА 45А, 44А	NK НК, ЕК	А, 44А 19А, 38А 25А 32А	А АА, ВА SA	21А 41А S1A	К, S, н, АН, ВН WA DA	А WA, AWA RA
Карбид кремния: черный зеленый	55С, 54С 63С, 64С	SC (SKS) SC/SKG	37С 39С	С GC	13С 15С	С GC	С CW
Смесь зерен: электрокорундов А12О3 и SiC	—	—	23А AC, А1С, А2С	6А	31 А, 62А	—	—
сл Qi 								
Таблица 3
Сравнительные характеристики шлифовальных кругов отечественного изготовления и иностранных фирм
Изготовитель	Характеристика шлифовального круга					
	Абразивный материал	Зернистость	Твердость	Структура	Связка	Фирменное обозначение
ГОСТ 4785—64 (СССР)	23А	40	С2	5	К	—
Norton USA (США)	32А	12	Н	8	V	ВЕР
Universal Grinding Wheel Co (Англия)	WA	24	R	—	в	HD
The Carborundum Co Ltd BS 1814—1952 (Англия)	ВА	46/56	G	11	R	F8
Simat (Италия)	DA	36	N	4	Е	—
Kure Grinding Wheel Co (Япония)	А	60	J	7	S	ОНА
Naxos-Union (ФРГ)	15С	16	Q4	К	—	—
Примечание. В колонке «Фирменное обозначение» проставлен индекс, указывающий вид связки, пористость и другие особен-
ности инструмента, а для «Universal» также структура круга и смесь зернистости, для «Киге» — метод” изготовления, стандартные -размеры
его режущей части, способ пропитки пор.
Таблица 4
Сопоставление отечественных и зарубежных материалов
по номерам зернистости
Сопостав- ляемые системы	Номера зернистости																		
	Абразивное зерно												Шлифовальные порошки						
ГОСТ 3647—71	200	160	125	100	80	63	50	40	32	25	20	16	12	10	8	6	5	4	3
Дюймо- вая	10	12	16	20	24	30	36	46	54	60	70	80	100	120	150	180	230	280	320
Таблица 5
Сопоставление отечественных и зарубежных абразивных материалов
по обозначениям твердости
Изготовитель	Абразивные материалы						
	весьма мягкие					средне-мягкие	
ГОСТ 3751—47 (СССР)	ВМ1	Ml	М2	—	М3	CMl	СМ2
Carborundum (Ан- глия)	W	т	S	—	R	p	P/N
Norton (США)	F	н	i	—	/	к	L
Universal	(Ан- глия)	F	н	i	—	/	к	L
Haxos-Union De- nisehiand (ФРГ)	F	н	i	—	/	к	L
Naxos-Union Frankfurt	G	i	—	—	—	к	L
Deutshe Norton	F	Н	i	—	/	к	L
Изготовитель	Абразивные материалы						
	средние		средне-твердые			|	твердые	
ГОСТ 3751—47 (СССР)	С1	С2	CT1	CT2	CT3	Т1	Т2
Carborundum (Ан- глия)	M/L	K/J	I	H	G	F	Е
Norton (США)	м	N	0	P	Q	R	S
Universal	(Ан- глия)	м	N	0	P	Q	R	S
57
Продолжение табл 5
Изготовитель	Абразивные материалы						
	средние		|	средне-твердые			твердые	
Haxos- Union De- nisehiand (ФРГ)	M	N	О	р	Q	R	S
Naxos-Union Frankfurt	М	N	О	р	Q	R	S
Deutshe Norton	М	N	О	р	Q	Р	S
Изг отовитель	Абразивные материалы						
	весьма твердые		чрезвычайно твердые				
ГОСТ 3751—47 (СССР)	ВТ1	ВТ2	—	ЧТ1	—	—	ЧТ2
Carborundum (Англия)	F	F		D	—	—	D
Norton (США)	т	V	—	W	—	—	7
Universal (Англия)	т	—	—	—	—	—	—
Haxos-Union Deni- sehiand (ФРГ)	т	и	—	V	—	—	W
Naxos-Union Frankfurt	т	и	V	W	—	Y	Z
Deutshe Norton	т	и	V	W	X	Y	Z
Таблица 6
Сопоставление отечественных и зарубежных условных обозначений
связки шлифовальных кругов
Условные обозначения связок
Наименование связок	СССР	ГДР	США, Англия, Италия, Франция	Япония	ФРГ	Австрия
Керамическая	К	KE (Кег)	V	V	KEV	vzs
Магнезиальная	—	Mg (Mag)	—	SS	Mg	—
Силикатная	—	Sil	s	S	—	—
Бакелитовая	Б	Kh Ba KhZ BaK	в	в	BjBa	
Вулканитовая	1 в	Gu (Gum)	R	R	Gu, R	—
Шеллаковая	1 -	—	Е	Е	Nh, E	—
58
или
<1=т' см’/мин-кВт.
Для врезных станков
л dLsn	п.
?=-200В сма/мин-см
или
= см’/мин-кВт.
Для внутришлифовальных станков
л dLsn о.
q = "Too/ см /мин*см
или
см3/мин-кВт,
где N — эффективная мощность круга, кВт.
Для станков, работающих на проход и имеющих постоянную
высоту кругов, эта характеристика может выражаться в г/мин или
см3/мин. Зная такую характеристику для каждой модели станка от-
дельно для чернового и для чистового режимов обработки конкрет-
ной детали, можно легче выбирать режимы обработки при перена-
ладке станка. Например, при обдирочном шлифовании прутков на
станке СЛ501М кругами 15А40С1К получают параметры шерохова-
тости поверхности /?г = 20ч-10 мкм, Ra = 2,5 4-1,25 мкм при
удельном съеме металла 15 г/мин*кВт. С учетом этой характери-
стики устанавливают режимы обработки для прутков различных
диаметров, выбирая соответственно глубину шлифования и вели-
чину осевой подачи.
Скорость шлифования определяется по формуле
ш “ ТобОо
м/с
или по номограмме (рис. 29). Обычная скорость шлифования со-
ставляет 35 м/с. Однако на бесцентровых специализированных
станках применяется повышенная скорость шлифования: на врез-
ных станках — 50—60 м/с, на проходных станках 45—60 м/с, на
внутришлифовальных 50—70 м/с.
При скоростном шлифовании уменьшаются силы резания,
улучшается шероховатость поверхности (при неизменной подаче),
увеличивается производительность (пропорционально скорости
возрастает подача). Для скоростной обработки применяют спе-
циальные шлифовальные круги.
Глубина шлифования t определяется как половина припуска
на диаметр обрабатываемой поверхности. Зная характеристику
станка q и необходимую осевую подачу s0, легко найти t или в за-
59
g
Таблица 7
Характеристики шлифовальных кругов для бесцентрового шлифования
Обрабатываемый материал	Вид шлифования	Характеристика круга				Класс чисто- ты обраба- тываемой поверхности
		Род абразив- ного мате- риала	Зернистость	Степень твеодости	Род связки	
Сталь конструкционная, угле- родистая: незакаленная закаленная	Предварительное Чистовое Комбинированное	15А	60—40 25 40	СТ2—С1 С2 С2—01	К, Б	5—6
	Предварительное Чистовое Комбинированное	15А 24А 15А	40 25—12 40	СМ1—С1 М3—С1 С2	к	7 8
Сталь конструкционная хроми- стая: незакаленная закаленная	Предварительное Чистовое Комбинированное	15А	40 25—16 25	С1—СТ1 С2 СТ1—С2	к	6 7—8
	Предварительное Чистовое Комбинированное	15А	40 25—16 40	М3—С1 СМ1—С2 С1	к	7 8
Сталь конструкционная, леги- рованная (хромоникелиевая, Марганцовистая, никелевая): незакаленная	Предварительное Чистовое Комбинированное	15А	60—40 25 40	Cl—С2 Cl—С2 С1	К, Б	6 7—8
Обрабатываемый материал	Вид шлифования
закаленная	Предварительное Чистовое Комбинированное
Сталь инструментальная, угле- родистая: незакаленная закаленная	Предварительное Чистовое Комбинированное
	Предварительное Чистовое Комбинированное
Сталь инструментальная, бы- строрежущая: незакаленная закаленная	Предварительное Чистовое Комбинированное
	Предварительное Чистовое Комбинированное
Чугун (ковкий) перлитный отожженный	Предварительное Чистовое Комбинированное
Продолжение табл. 7
	Характеристика круга				Класс чисто- ты обраба- тываемой поверхности
	Род абразив- ного мате- риала	Зернистость	Степень твердости	Род связки	
	15А	60—40 25—16 40—25	М3—С1 СМ1—С2 СМ1—С1	К, Б	7 8
	15А	60—40 25 40	С1—СТ1 С2—СТ1 С2	К, Б	6 7
	24А	40 25—16 40	СМ1—С2 СМ2—С1 С1	к	7 8 1
	23А	40—25 25—16 25	С1 СМ1—С1 С1	к	6—7 8
	24А	40—25 16—22 25	СМ1—С1 М3—СМ2 СМ2	к	7 8—9
	15А	50 25 40	СМ2—С1 СМ1—С2 СМ2—С1	К	6 7—8
Обрабатываемый материал	Вид шлифования
Чугун серый и отбеленный	Предварительное Чистовое Комбинированное
Твердый сплав	Предварительное Чистовое Комбинированное
Сплав алюминиевый литейный	Предварительное Чистовое Комбинированное
Сплав медноцинковый (ла- тунь)	Предварительное Чистовое Комбинированное
Бронза: оловянная литейная	Предварительное Чистовое Комбинированное
безоловянистая	Предварительное Чистовое Комбинированное
Продолжение табл. 7
		Характеристика круга			Класс чисто-
	Род абразив- ного мате- риала	Зернистость	Степень твердости	Род связки	ты обраба- тываемой поверхности
	54С	50—25 25—16 40—25	Cl—С2 СМ2—С1 С1	к	6 7—8
	63С	25 16 25	СМ1 М3—СМ1 М3—СМ1	к	7 8—9
	15А 54С 15А 54С 54С	40 40 25 25 40—25	Cl—С2 Cl—С2 С1 СМ2—С1 СМ 1—СМ2	к	6 7
	54С	50 40—25 40	СМ 1—СМ2	к	5—6 7
	54С	50 40—25 40	СМ2—С1 СМ 1—СМ2 СМ 1—СМ2	к	—
	15А	50 40—25 40	СМ2—С1	к	
висимости от условия обработки определить s0, задаваясь величи-
ной t. По известным t и s0 устанавливают скорость вращения детали
уд и из формулы so = sin as — угол наклона as ведущего
круга. Желательно угол as брать до 3°, так как в этом случае легче
сформировать зону шлифования. Скорость детали уд должна выби-
Рис. 29. Номограмма для определения скорости шли-
фовального круга
раться в пределах 20—60 м/мин и корректироваться при шлифова-
нии с целью получения заданной величины некруглости обрабаты-
ваемой детали.
Частоту вращения ведущего круга находят по формуле
_ ЮООуд
в “ nDB ’
а частоту вращения торцовой опоры для станков с базированием
детали на жестких опорах — по формуле
ЮООУд
Пт-0 = nd ’
63
ПОДГОТОВКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ к РАБОТЕ
На бесцентровых круглошлифовальных станках, работающих
на проход и врезанием, а также на внутришлифовальных станках
применяют круги, не требующие предварительной сборки и пред-
варительно собираемые на планшайбе или оправке перед установ-
кой на станке. Круги небольших размеров (диаметром до 150 мм)
используют главным образом для шлифования отверстий. Такие
круги после предварительного осмотра наладчиком на отсутствие
трещин обычно ставят на шпиндель автомата. Круги больших
размеров (диаметром от 120 до 750 мм) применяют для шлифования
а)	Ь) в)
Рис. 30. Типовые схемы установки кругов:
а — наборный круг; б — круги специальной формы; в —- круг
для профильной обработки
наружных цилиндрических, конических поверхностей, а также
для обработки фасонных поверхностей отверстий, например жело-
бов. Такие круги заранее (до установки на станок) собирают на
планшайбе или оправке и при необходимости протачивают их по
наружной цилиндрической поверхности или торцам для соблюде-
ния требуемых размеров и формы в зависимости от размеров и кон-
фигурации обрабатываемых деталей, а затем балансируют динами-
чески или статически. Сборку и подготовку кругов, как правило,
осуществляют в абразивной мастерской завода.
Круги собирают на планшайбе или оправке согласно чертежу.
На рис. 30 показаны типовые схемы установки кругов. Сборку
осуществляют без применения силы и тем более ударов во избежа-
ние повреждений круга. Используемые при монтаже картонные
прокладки толщиной 1—2 мм предварительно пропитывают мас-
лом, чтобы они не размокали от охлаждающей жидкости. Закреп-
ляя круги на планшайбе с помощью фланцев, добиваются,чтобы
последние были точно сцентрированы относительно отверстия круга
(или оправки), обеспечивая одинаковый зазор — в противном слу-
чае будет иметь место дисбаланс. Во избежание разрушения круга
при сборке его на планшайбе не допускается затягивать гайки или
болты с помощью насадок на гаечные ключи (для увеличения силы
затяжки) или наносить удары по ключу. Затягивать гайки следует
64
попеременно (через 180° с противоположных сторон), чтобы предот-
вратить перекос. Часто круги предварительно заправляются по
наружному диаметру и торцам. Это делают в случаях, когда необ-
ходимо придать специальную форму режущей части круга (см.
рис. 30, б); сформировать форму круга, отличную от размеров в со-
стоянии поставки (см. рис. 30, в); прокалибровать размер набора
кругов для сокращения времени на правку круга на станке (см.
рис. 30, а). Все круги, особенно скоростные, должны быть заранее
проверены на прочность при скорости на 50—70% выше рабочей,
о чем должна быть произведена отметка в паспорте. Применение
неиспытанных кругов правилами техники безопасности запре-
щается.
Для обеспечения высокоточного шлифования и уменьшения
вибраций станка шпиндели станков должны быть тщательно
отбалансированы. В зависимости от типа сборки кругов на
шпинделе производится статическая (см. рис. 30, б) или динамиче-
ская (см. рис. 30, а) балансировка. Динамическая балансировка
шпинделя проводится на специальных балансировочных машинах,
например мод. МС-25, серийно выпускаемых Минским станкоза-
водом им. Октябрьской революции. Балансировку осуществляют
с помощью перемещаемых грузиков, расположенных в соответ-
ствующих пазах на фланцах планшайбы. Уровень остаточной
неуравновешенности указывается в руководстве по эксплуатации
станка. После предварительной балансировки круг устанавливают
на станок для его правки в наладочном режиме. Пуск станка допу-
скается только после монтажа и закрепления всех ограждений шли-
фовального круга.
После правки круг балансируют повторно. Когда специальной
машины нет, шпиндель с набором кругов может быть отбалансиро-
ван динамически непосредственно на станке двумя способами:
методом пробного груза или перемещающихся грузов. В обоих
случаях при балансировке определяют амплитуду колебаний бабки
шлифовального круга, которая пропорциональна величине не-
уравновешенности шпинделя. Амплитуда колебаний может быть
установлена виброщупом, сейсмодатчиком или измерительным
прибором типа ИГП. Следует применять микрокаторы, собствен-
ная частота колебаний измерительной системы которых отличается
от собственной частоты колебаний станка. Микрокатор фиксируют
в кронштейне, который крепится на бабке ведущего круга. Измери-
тельный наконечник прибора упирают в обработанную плоскость
корпуса шлифовальной бабки, и стрелку микрокатора устанавли-
вают приблизительно посередине шкалы (точную установку
стрелки удобнее всего производить перемещением шлифовальной
бабки с помощью механизма подачи). Динамическую балансировку
шпинделя выполняют в двух плоскостях: с лицевой стороны и со
стороны привода. Рекомендуется следующая последовательность
работ: с лицевой стороны предварительно, со стороны привода
окончательно, с лицевой стороны окончательно.
3 А. Ф. Прохоров	65
Балансировка методом пробного груза. Перед балансировкой
со шпинделя должны быть сняты все грузы. На планшайбе прово-
дят мелом четыре риски через 90° и маркируют их цифрами. Шпин-
дель приводят во вращение, и с помощью микрокатора по размаху
стрелки определяют амплитуду относительных колебаний бабок
шлифовального и ведущего кругов. Ту же операцию повторяют
при установке одного груза последовательно в точках /, 2, 3, 4
(рис. 31). Результаты измерений наносят на диаграмму.
Возможны два случая, когда величина исходной неуравнове-
шенности больше (рис. 31, а) и меньше (рис. 31, б) момента, созда-
Без
дополни-
тельных
грузов
2
3-+
Начальное
положение
груза
Направление
' смещения
грузов
'Начальное
положение
грузов
90
13)
направление
смещения
грузов
Без
дополнительных
грузов
Начальное
положение
груза
а)
Рис. 31. Диаграммы неуравновешенности шлифовальных кругов
ваемого одним грузом. Первый случай наиболее распространен-.
Балансировку здесь ведут в следующей последовательности: опре-
деляют приблизительно наилучшее место расположения уравно-
вешивающего груза между точками 1 и 4, ближе к точке 4. В этом
месте устанавливают два балансировочных груза, шпиндель при-
водят во вращение, измеряют амплитуду относительных колебаний
и наносят полученные данные на диаграмму. Затем поочередным
перемещением грузов от найденного положения добиваются (мето-
дом последовательных приближений) минимального уровня отно-
сительных колебаний. Общие правила таковы. Каждый из грузов
следует перемещать до нахождения минимальной амплитуды коле-
баний. В случае, если при перемещении грузов будет наблюдаться
увеличение амплитуды, необходимо в найденном месте поставить
рядом три груза, а затем производить балансировку крайними из
них. Когда при установке двух грузов амплитуда колебаний будет
больше, чем при одном установленном в ближайшем маркирован-
ном положении (в начальном положении на рис. 31, а), то необхо-
димо регулировочные грузы переместить на 45° от выбранного
положения (указано пунктиром) и только после этого начинать
поиск оптимальных положений грузов.
В случае, показанном на диаграмме рис. 31, б, первоначаль-
ную установку грузов следует'осуществлять в’точках, отстоящих
66
от направления неуравновешенности на =±=90°, а затем вести балан-
сировку поочередным смещением грузов в сторону легкой стороны
шпинделя.
Балансировка методом перемещающихся грузов. Если вращаю-
щуюся деталь освещать кратковременными световыми вспышками,
частота которых равна скорости вращения детали, а интервал
между'вспышками меньше или равен времени, в течение которого
глаз сохраняет зрительное восприятие (приблизительно 0,1 с), то
в этом случае вращающаяся деталь покажется наблюдателю непо-
движной. Такое явление называется стробоскопическим эффектом.
Его используют для наблюдения за периодическими процессами,
например колебательными. Освещая объект импульсной лампой
и плавно меняя частоту световых вспышек, добиваются неподвиж-
ного изображения наблюдаемого объекта. При этом частота коле-
баний равна частоте световых вспышек импульсной лампы. Следует
заметить, что неподвижное изображение предмета может быть по-
лучено и в том случае, когда частота вспышек в целое число раз
меньше истинной частоты колебаний объекта, что может привести
к ошибке.
Стробоскопический эффект применяют для определения ампли-
туды и фазы колебаний. Если измерительный наконечник прибора
(например, микрокатора) привести в соприкосновение с вибрирую-
щим телом, то стрелка микрокатора будет колебаться с частотой
движущегося тела и наблюдатель увидит ее размытое изображение
в виде теневого сектора. При освещении шкалы прибора импульс-
ным источником света, частота вспышек которого равна частоте
колебаний объекта, стрелка будет казаться неподвижной. Если
несколько изменить частоту вспышек, то наблюдатель увидит мед-
ленное колебательное движение стрелки. При частоте вспышек,
несколько большей частоты колебаний, стрелка будет переме-
щаться по направлению движения, при частоте вспышек, меньшей
частоты колебаний, — в противоположном направлении. При этом
удается отчетливо наблюдать крайние положения стрелки, раз-
ность которых определяет удвоенную амплитуду колебаний
объекта.
Стробоскопический эффект может быть использован при дина-
мической балансировке шлифовальных кругов, для чего рекомен-
дуется использовать строботахометр СТ-5, показанный на рис. 32.
Он представляет собой генератор световых вспышек 2, частоты
повторения которых могут плавно регулироваться от 5 до 530 Гц
или от 250 до 32000 об/Мин. Источником света в приборе служит
импульсная лампа, установленная внутри отражателя 1 и соеди-
ненная с прибором гибким кабелем. На передней стенке прибора
имеется шкала 3, градуированная в об/мин. Показания этой шкалы
соответствуют определенной частоте вспышек лампы. На шкале
имеются диапазоны измерений скорости вращения. Шлифоваль-
ный круг станка вращается со скоростью 1140—1350 об/мин, что
соответствует частоте 19 Гц, поэтому при балансировке следует
67
использовать диапазон измерений от 1000 до 2000 об/мин. Выбор
диапазона осуществляется с помощью переключателя 6. Изменение
частоты вспышек внутри диапазона производится вращением
верньера грубой 4 и плавной 5 настройки.
Рис. 32. Строботахометр СТ-5
Последовательность балансировки и подготовительные работы
аналогичны указанным выше. Если перед балансировкой на план-
шайбе установлены балансировочные грузы, то их снимать не обя-
зательно. На торец шлифоваль-
ного круга наносят цифры 1, 2,
Зи4 через 90° Шпиндель шли-
фовального круга приводят во
вращение.
Лампой строботахометра ос-
вещают торец вращающегося
'круга. Плавно меняя частоту
вспышек, добиваются его непод-
вижного изображения, напри-
мер, в положении, обозначен-
ном цифрой 1. Так как колеба-
ния шлифовальной бабки яв-
ляются периодическим процес-
сом, изменяющимся по синусои-
дальному закону, то стрелка микрокатора будет совершать коле-
бательное движение по тому же закону. Если шкалу микрокатора
при этом осветить импульсным светом, частота которого соответ-
ствует частоте вращения круга, то стрелка измерительного при-
бора остановится и будет указывать мгновенное значение смеще-
ния шлифовальной бабки. Показания микрокатора записывают
в таблицу с учетом знака (пример показан в табл. 8).
Затем несколько уменьшают частоту вспышек, при этом наблю-
датель видит медленное вращение круга, Когда отметка 2 займет
68
Таблица 8
Пример записи измерений
при балансировке
с помощью строботахометра
Положение
круга
1
2
3
4
Удвоенная
амплитуда
колебаний
Показания
микрокатора, мкм
—8
+2
+ 1
—3
9
—5
0
—1
—4
5
—3
—1
—2
—4
3
положение отметки 1, снова увеличивают частоту вспышек до ис-
ходной и затем, как и в первом случае, останавливают изображение
круга. Освещают шкалу прибора импульсным светом, и показания
микрокатора записывают в таблицу. Такие же действия производят
для положений 3 и 4.
Например, получены результаты измерений, указанные в ко-
лонке 2 табл. 8. Поскольку амплитуда вынужденных колебаний
шлифовальной бабки пропорциональна амплитуде колебаний воз-
мущающего фактора или величине неуравновешенности, то можно
предположить, что в данном случае наиболее тяжелой является
часть круга, расположенная между точками 2 и 3, а наиболее лег-
кой — между точками 1 и 4, ближе к точке 1. Поэтому необходимо
балансировочный груз переместить из положения 2 к точке /,
можно также передвинуть груз из положения 3 в сторону точки 4.
Если после этого получим результаты, указанные в колонке 3
табл. 6, то груз из положения 2 следует еще дальше поместить
к точке 1. Когда массы грузов недостаточно для уравновешивания
в точке 1 можно установить дополнительный груз. При показаниях
микрокатора, приведенных в колонке 4, балансировочный груз
нужно переместить из положения 3 в сторону точки 4. Баланси-
ровку круга можно считать законченной, если разность показаний
микрокатора (амплитуда колебаний) во всех четырех точках со-
ставит в плоскости передней опоры не более 0,003 мм, а в плоскости
задней — не более 0,003—0,005 мм.
ВЫБОР СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
И СПОСОБА ЕЕ ПОДАЧИ В ЗОНУ ШЛИФОВАНИЯ
При шлифовании применяют СОЖ, обладающие специфиче-
скими свойствами. Функциональные свойства СОЖ: охлаждать,
смазывать, смывать (препятствовать засаливанию), обладать ад-
сорбционной способностью. Основные эксплуатационные' .свой-
ства: не оказывать действия на износ и стойкость абразивного
инструмента; снижать шероховатость обработанных поверхностей;
уменьшать температуру зоны резания, режущего инструмента и
обрабатываемой детали; уменьшать силу и мощность резания.
Сопутствующие эксплуатационные свойства: антикоррозионные
(не оказывать корродирующее действие на систему СПИД); бакте-
риологическая устойчивость и сопротивление старению; не образо-
вывать отложений натрущихся'частях механизмов станка при испа-
рении; не действовать на обмотку проводов электрооборудования
и краску станков; не вспениваться, обладать эмульгирующей спо-
собностью, способствовать созданию пассивирующей пленки на
деталях, препятствующей их коррозии при длительном хранении;
легко разлагаться перед сбрасыванием в сточные воды; пожарная
безопасность и соответствующие санитарно-гигиенические показа-
тели. Эти’Свойства СОЖ в основном зависят от физико-химических
параметров..
69
В качестве смазочно-охлаждающих жидкостей широко приме-
няют водные растворы и эмульсии различных составляющих, в ко-
торые для усиления защитных и антикоррозийных свойств включен
нитрит натрия; для усиления активности смазывания — поверх-
ностно-активные мыла, жирные и нафтеновые кислоты; для улуч-
шения смачивания — активные смачиватели. Кроме того, они
обладают большими теплоемкостью и теплопроводностью, относи-
тельно малой температурой испарения. На многих машинострои-
тельных заводах использует в качестве СОЖ содовый раствор. Ши-
роко применяются водные растворы СОЖ марки НГЛ-205 и эмуль-
сия № 113 (табл. 9).
Таблица 9
Составы СОЖ марки НГЛ-205 и эмульсии № 113
НГЛ-205		Эмульсия № 113	
Наименование составляющих	Содержание в %	Наименование составл яющих	Содержание в %
Сульфанат натрия (по- рошок) . Масло минеральное . Нитрит натрия Тринатрийфосфат . . Кальцинированная сода Вода	10,0 60,0 0,5 0,5 5,0 24,0	Сульфофрезол Триэтаноламин . . Олеиновая кислота Нитрит натрия Вода	6,0 0,5 0,2 0,2 93,1
В последнее время разработан и испытан ряд новых СОЖ:
«Аквол-2», «Укринол-1», масло ОСМ-3. Новые марки СОЖ способ-
ствуют увеличению стойкости инструмента, повышают в 1,5—
2,5 раза производительность труда, не уступая зарубежным про-
дуктам аналогичного назначения, например марке «Империал»
Т-20 (США) и др.
Степень воздействия СОЖ на процесс шлифования зависит не
только от их свойств, но и от метода подачи. Существует несколько
методов подачи СОЖ в зону резания. Струйный метод подачи СОЖ
осуществляется под давлением 0,3—1,5 кгс/см2 с расходом до
400 м/мин из расчета 5—8 м/мин на каждые 10 мм высоты круга
(рис. 33, а). При обработке деталей большого диаметра, высокоточ-
ном или высокопроизводительном шлифовании (при минутном
съеме металла более 0,5 кг) для уменьшения тепловых деформаций
детали полезно применять дополнительное устройство для подвода
СОЖ в зону резания снизу (рис. 33, б).
Подачу СОЖ под высоким давлением применяют при скорост-
ном шлифовании для преодоления воздушной подушки, образован-
ной быстровращающимся кругом. Конструкция таких устройств
аналогична используемым при струйном методе. Этот способ со-
пряжен с необходимостью применения оборудования для высоких
70
давлений, дополнительных средств защиты по условиям техники
безопасности, а также устройств для отсасывания аэрозолей.
Подача СОЖ через поры шлифовального круга дает ряд пре-
имуществ: жидкость поступает непосредственно в зону резания,
Рис. 34. Схема подачи СОЖ гидро-
аэродинамическим способом
Рис. 33. Способы подачи СОЖ в зону резания:
а — сверху; б — сверху и дополнительно снизу
она смывает стружку с круга, уменьшается потребность в ней по
объему. Прокачка раствора через поры круга обеспечивается цен-
тробежными силами. Однако для нормальной работы круга необ-
ходимо обеспечить тонкую очи-
стку СОЖ. Кроме того, этот
способ страдает рядом недостат-
ков: нетехнологичен подвод
СОЖ к шпинделю станка; боль-
шое разбрызгивание, требующее
специальной защиты. Аналогич-
ные недостатки имеет способ по-
дачи СОЖ в распыленном виде.
Гидроаэродинамический спо-
соб подачи СОЖ применяют
в основном при скоростном шли-
. Он основан на исполь-
зовании воздушных потоков,
создаваемых вращающимся кру-
гом. Схема подачи СОЖ гидро-
аэродинамическим способом по-
казана на рис. 34. Удлиненное
сопло 1 имеет П-образную фор-
му, охватывающую торцы кру-
га 2. С помощью плоской пру-
жины 3 крепится эластичная
заслонка 4, свободный конец которой прижимается к кругу. СОЖ
подается в сопло /, где захватывается воздушным потоком и дви-
жется внутри с возрастающей скоростью. На выходе из сопла жид-
кость встречает сопротивление (заслонка 4), в результате чего ме-
няет направление и, ударяясь о круг, смачивает его и удаляет
стружку с поверхности. Далее СОЖ проходит через небольшой
71
зазор, образующийся под давлением потоков жидкости и воздуха
между эластичной заслонкой и кругом. Заслонка 4 и плоская пру-
жина 3 обеспечивают регулирование зазора (в известных пределах)
при износе шлифовального круга. Заслонка направляет поток
жидкости по касательной к кругу непосредственно в зону шлифо-
вания [12].
Существует метод очистки шлифовального круга СОЖ или мас-
лом, при котором жидкость струей подается под большим давле-
нием (с небольшим расходом) на круг вне зоны шлифования.
Давление жидкости колеблется от 10 до нескольких сот атмосфер.
Этот метод очистки круга применяют при силовом шлифовании,
т. е. при больших-количествах съема металла в единицу времени.
Из перечисленных методов подвода СОЖ наибольшее распро-
странение получил простой и доступный струйный способ, а для
скоростного шлифования — гидроаэродинамический. При боль-
ших скоростях вытекания СОЖ и шлифования происходит уси-
ленное разбрызгивание и образование аэрозолей, ввиду чего
должны предусматриваться специальные защитные устройства.
Существенное влияние на качество шлифования, главным об-
разом на шероховатость обработанной поверхности, оказывает
чистота охлаждающей жидкости. Например, при содержании
механических примесей около 0,1% по весу наблюдается ухудше-
ние шероховатости на один класс по сравнению с СОЖ, содержа-
щей 0,03 % примесей. При большем содержании примесей (свыше
0,1%) на обработанной поверхности появляются риски. Одновре-
менно уменьшается и стойкость шлифовальных кругов примерно
на 15—20%. Существует несколько методов очистки СОЖ. Про-
стейший из них — метод естественного отстоя в резервуарах. Од-
нако он при реальных объемах баков не дает высокого качества
очистки, особенно там, где требуется повышенный минутный рас-
ход СОЖ.
Наиболее распространен в настоящее время метод очистки с по-
мощью магнитных сепараторов при обработке изделий из магнит-
ных материалов. Принцип работы здесь заключается в том, что
при протекании мимо постоянного магнита загрязненной охлажда-
ющей жидкости металлическая стружка притягивается к магниту
и увлекает с собой массу механических примесей. Шлам удаляется
в отдельный бачок. При очистке с помощью магнитных сепарато-
ров количество механических примесей не превышает 0,05%.
Начинает также распространяться очистка СОЖ с помощью гидро-
циклонов. В этих устройствах используется действие центробеж-
ной силы внутри конической трубы. В нее по касательной подается
специальным насосом предназначенная для очистки жидкость под
давлением 2—3 ати. Под воздействием центробежной силы твердые
частицы расходятся к стенкам трубы и оседают на дне, откуда затем
удаляются вместе с небольшим количеством жидкости. Вследствие
образования вторичного вихря внутри конической трубы почти
вся жидкость выливается через верхний край трубы и направляемся
72
Таблица 10
Примеры применения- СОЖ
Шлифуемый материал		Типовые и рекомендуемые смазочно-охлаждающие жидкости
Конструкционные и ин- струментальные стали		Водные растворы электролитов (кальционированной соды, нитрита натрия, тринатрийфосфата, буры, триэтаноламина, их смесей); полупрозрачные вод- ные растворы растворимых масел; масляный 3— 4%-ный раствор сульфаната натрия и пассиви- рующих добавок (НГЛ-205); «Аквол-2» (I 10 до 1 20)
Легированные стали		Полупрозрачные водные растворы растворимых масел (чистые и с активированными присадками); экстрадиол на основе 2%-ных присадок ВНИИНП-117 и ВНИИНП-118; осерненные ми- неральные масла; сульфофрезол с примесью ке- росина; минеральные масла маловязкие с при- садками (водные растворы поверхностно-актив- ных веществ типа ТНТСБО; масляный 3— 4%-ный раствор сульфаната натрия и пассиви- рующих добавок (НГЛ-205); «Аквол-2» (1 10 до 1 : 20)
Высокохромистые, ржавеющие и прочные сплавы	не- жаро-	Хлорированные или сульфохлорированные* мине- ральные масла; полупрозрачные водные растворы растворимых масел с присадками высокого дав- ления; эмульсия № 113
Хромоникелевые трудно- обрабатываемые стали и сплавы		Водный раствор»нитрита натрия (10%) с добавкой смачивателя Н6 (0,5%); эмульсия 10%-ной кон- центрации и ниже с хлорированными присадками высокого давления; эмульсия № ИЗ
Чугун		Водные растворы электролитов (кальцинированной соды, нитрита натрия, три натрийфосфата, буры, триэтаноламина и их смесей типа ТНТСБО, ТУН-75 и др.); водные растворы растворимых масел (типа 3—5%-ной эмульсии № 2 ИТИ), 3—5%-ный раствор «Укринол-1»
Графитизированная за	брон-	Эмульсии типа «масло в воде»; масляный 3—4% -ный раствор сульфаната натрия и пассивирующих до- бавок (НГЛ-205)
Медь и ее сплавы		Полупрозрачные водные растворы растворимых масел
Алюминиевые сплавы		Эмульсии типа «масло в воде»; полупрозрачные водные растворы растворимых масел; масляный 3—4%-ный раствор сульфаната натрия и пасси- вирующих добавок (НГЛ-205), 5—7%-ный рас- твор «Укринол-1»
Титановые сплавы		Водный раствор нитрита натрия (10%) с добавкой смачивателя НВ (0,5% бутилнафтилсульфоната); эмульсии 10%-ный концентрации и с хлориро- ванными присадками
73
для повторного употребления к бакам-сборникам очищенной жид-
кости. Производительность очистки одной трубы (цикла) 75—
100 л/мин, их можно собирать в батареи, используя для систем ин-
дивидуального охлаждения. Степень очистки, СОЖ гидроцикло-
нами приблизительно такова же, как и магнитных сепараторов.
Для более полной очистки СОЖ применяют очистители типа
фильтр-транспортеров, у которых фильтрующим элементом яв-
ляется широкая бумажная или матерчатая лента, перемещающаяся
по мере загрязнения. Наилучшие результаты достигаются при
комбинированных методах очистки СОЖ. При большом количестве
станков в цехе наиболее рациональна централизованная система
охлаждения и очистки, в которой наряду с магнитными сепарато-
рами, фильтр-транспортерами и резервуарами больших емкостей
применяют сеточные или центробежные системы тонкой очистки
(до 0,0002 мм).
Охлаждающее действие СОЖ во многом зависит от ее темпера-
туры. При прохождении через зону обработки жидкость, отбирая
часть рабочего тепла, нагревается. По мере повышения темпера-
туры СОЖ изменяется и степень охлаждения обрабатываемой де-
тали. При шлифовании с малыми размерными допусками допустимы
колебания температуры СОЖ в пределах нескольких градусов
(2—3° С). Чтобы обеспечить стабильность температуры СОЖ в те-
чение смены, целесообразно применять специальные устройства
(змеевики с проточной водой, холодильные установки и т. п.).
В этом отношении система централизованного охлаждения имеет
преимущества по сравнению с индивидуальной.
Смазочно-охлаждающие жидкости и вещества выбирают по
условиям шлифования исходя из их свойств. Охлаждающее дей-
ствие СОЖ усиливается при снижении их вязкости, увеличении
теплопроводности, объемной теплоемкости, скрытой теплоты, паро-
образования, разности их температур с деталью и кругом и возрас-
тании скорости, с которой СОЖ подводят и отводят из зоны реза-
ния. Использование оптимальных составов СОЖ, а также правиль-
ный выбор метода ее подвода обеспечивают увеличение стойкости
абразивного инструмента, повышение точности, улучшение шеро-
ховатости обработанных поверхностей, значительное снижение
брака деталей по ожогам и микротрещинам. Выбирают смазочно-
охлаждающие жидкости исходя из материала детали, зерна и
связки инструментов, вида шлифования (табл. 10).
Глава IV
НАЛАДКА БЕСЦЕНТРОВЫХ СТАНКОВ
На бесцентровых шлифовальных станках обрабатывается боль-
шая номенклатура деталей типа тел вращения, которые отли-
чаются как по размерам, так и по конфигурации. Наладка станка
для шлифования различных деталей имеет свои специфические
особенности. Работы по наладке можно разделить на два этапа —
предварительный и окончательный. Предварительная наладка
обеспечивает необходимое для конкретной обработки начальное
расположение базирующих элементов и узлов станка, взаимодей-
ствие его механизмов. Выбор оптимальных наладочных параметров
и режимов, обеспечивающих соблюдение заданных требований по
точности и производительности обработки, определяет основной
объем окончательного этапа работ, проводимого путем пробного
шлифования деталей.
В данной главе излагаются основные принципы первоначаль-
ной наладки бесцентровых станков (особенности шлифования наи
более характерных деталей массового производства даны в гл. V).
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ НАЛАДКИ
Основным документом для начала работ по наладке станка
является технологическая карта, чертежи заготовки и оконча-
тельно обработанной детали. В технологической карте обяза-
тельно указываются: эскиз обработанной детали; материал; твер-
дость обрабатываемой .поверхности; вес изделия; характеристики
абразивных кругов и их размеры; марка и характеристика правя-
щего инструмента; вспомогательный и измерительный инстру-
менты; величина съема металла с диаметра — 2t (мм); скорость
шлифования (м/с); числа оборотов шлифовального и ведущего
кругов (об/мин); угол разворота шпинделя ведущего круга в вер-
тикальной плоскости (для проходных станков в угловых град);
скорости рабочих поперечных (осевых) подач (мм/мин); штучное
время обработки одного изделия — Тшг (с); характеристика и ми-
нутный расход смазочно-охлаждающей жидкости. На чертежах
заготовки и готового изделия обязательно указываются: материал
и твердость заготовки; точность выполнения базовых элементов
заготовок; допуск на диаметр обрабатываемой поверхности; тре-
бования к геометрическим отклонениям; шероховатость поверхно-
сти до и после обработки.
75
Имея эти исходные данные, можно приступить к первоначаль-
ной наладке станка, весьма кропотливому и трудоемкому процессу.
Несмотря на ряд существенных отличий в наладке проходных и
врезных бесцентровых кругло- и внутришлифовальных станков
последовательность выполнения основных операций для них об-
щая; установка базирующих элементов и зоны обработки для полу-
чения наилучших геометрических параметров детали, расположе-
ние устройств загрузки-выгрузки, заправка шлифовального круга,
отладка автоматического цикла станка.
Установка базирующих элементов. Круглость обрабатываемой
детали в основном определяется взаимным положением базирую-
Рис. 35. Схема расчета высоты заготс вки
над линией центров станка
щих элементов станка. Реко-
мендуемые параметры налад-
ки (установки базирующих
элементов) для базирования
детали на различных типах
станков приводились в гл. II.
Для бесцентровых стан-
ков с базированием детали на
ведущем круге и опорном ноже
наладка по параметру «кру-
глость цегали» определяется
положением центра обраба-
тываемой детали над линией
величина зависит от вида об-
центров станка (размер h). Эта
работки, геометрических размеров шлифовального (£>ш) и веду-
щего кругов (£>ь), диаметра обрабатываемой детали. Для различ-
ных высот h рекомендуется применять ножи с различным углом
скоса X, так как обычно используемые ножи с X = 30° для многих
наладок и станков не являются оптимальными с точки зрения
получения деталей с хорошей круглостью поперечного сечения.
Для‘большинства отечественных и зарубежных моделей станков,
у которых диаметры шлифовальных кругов равны 500—600 мм,
а ведущих — 350—400 мм, практически удобна для расчета вы-
соты заготовки над линией центров формула (рис. 35)
h = (Рш + d) sin х. \
В зависимости от вида обработки угол х следует выбирать раз-
личным: для чернового шлифования — порядка 1°, для получисто-
вого — 4,5—5°, для чистового — 3—3,5° Рекомендуемые вели-
чины угла скоса ножа и высоты h указаны в табл. 11.
Установку ножа по высоте следует производить следующим
образом. Определяют (опытным путем или из руководства к станку)
расстояние от базовой плоскости суппорта ножа до линии центров
станка — hlt Затем подсчитывают величину Н по формуле
Н = /?! -f- 1г + -у- d мм.
76
Таблица 11
Рекомендуемые величины угла скоса ножа к и высоты h
Геометриче- ские данные станка	Диаметры кругов, мм	шлифоваль- ного	400		500		600	
		ведущего	250		400 (350)		400 (350)	
	Диапазон обработки, мм		1	20	20	80	80	160
Высота h (мм) для операций	Чистовой Х = 34° Получистовой X = — 32 5° Черновой X = 30° Обдирки X = 0°		9 15 1 —2	11 17 1,5 —3	15 22 3 —3	17 24 3 —5	17 27 5 —5	21 32 7 —7
Обрабатываемую заготовку устанавливают на нож и ведущий
круг на выходе из зоны шлифования, затем с помощью глубиномера
выставляют нож в вертикальной плоскости на требуемую высоту Н.
Операцию повторяют со стороны входа детали в зону обработки.
Точность установки ножа по высоте 0,05 мм. Это первоначальное
положение ножа проверяют
и корректируют после прав-
ки ведущего круга (рис. 36).
Рис. 37. Приспособление для установки
ножа по высоте и углу
Рис. 36. Схемы установки заго-
товки над линией центров станка
Для установки ножа по высоте и углу на Московском заводе
автоматических линий им. 50-летия СССР разработало специаль-
ное приспособление, с помощью которого могут быть измерены
координаты центра детали: угловое превышение а и действитель-
ный угол л—Р скоса ножа (рис. 37). Призма приспособления имеет
угол при вершине 60°, вдоль биссектрисы призмы выполнен на-
правляющий паз. В пазу расположен ползун 10, который может
быть закреплен с помощью винта и гайки. Линейки 3 и 7 можно
поворачивать вокруг оси 4. Перемещая ползун в направляющем
77
пазу призмы, можно установить расстояние от оси вращения ли-
неек до рабочих граней призмы, равное радиусу обрабатываемой
детали. Для выполнения этой операции на лицевой стороне призмы
вдоль паза нанесена шкала /3, градуированная в значениях диа-
метра детали.
Шпиндели шлифовального 9 и ведущего 2 кругов снабжены
мерными фланцами 1 и 8. Линейки выполнены так, что расстояние
от оси их поворота до рабочих кромок равно половине диаметра
мерных фланцев. В качестве последних могут быть использованы
специально прошлифованные компенсаторные кольца, установлен-
ные на планшайбах кругов. Поворот линейки 7 относительно пол-
зуна 10 определяет угол л—р между рабочей кромкой линейки и
гранью призмы 11. прилегающей к ножу 12. Этот угол может быть
отсчитан по шкале 6, расположенной на ползуне. По нониусу на
линейке 7 учитываются доли градуса (цена деления 20'). Угол
между рабочими кромками линеек 3 и 7, определяющий угловое
превышание а центра детали, может быть отсчитан по шкале 5
линейки 7, а доли угла — с помощью нониуса линейки 3.
Порядок наладки с использованием данного приспособления
следующий. Ведущий круг подводят к опорному ножу так, чтобы
обрабатываемая деталь касалась базовой площадки ножа на рас-
стоянии от верхней кромки. Перемещением ползуна 10 в пазу
призмы 11 совмещают нулевую отметку на ползуне с отметкой на
призме шкалы 73, соответствующей диаметру детали. После этого
ползун стопорят гайкой. Затем приспособление устанавливают на
станок вместо обрабатываемой детали. Призму располагают в ра-
бочей зоне так, чтобы одна ее рабочая грань касалась образующей
ведущего круга, а другая плотно прилегала к рабочей плоскости
опорного ножа. Линейки 3 и 7 настраивают до соприкосновения
с мерными фланцами 1 и 8. По шкале 5 отсчитывают угол между
рабочими кромками линеек, соответствующий угловому превы-
шению а, а по шкале 6 — угол между рабочей гранью призмы 11
и линейкой 7, соответствующий действительному углу л—р скоса
ножа. На бесцентровых круглошлифовальных станках с широкими
кругами приспособление позволяет измерять параметры наладки
в выходном сечении рабочей зоны, которая окончательно форми-
рует обрабатываемую деталь.
Для финишной обработки, когда желательно иметь наиболее
высокое расположение деталей над линией центров кругов, следует
очень тщательно подбирать режимы резания, характеристику
круга и СОЖ.
Для бесцентровых станков с базированием детали на жестких
опорах наладка по параметру круглость детали определяется угло-
вым взаимным положением башмаков. Выставляют башмачное
устройство прямо на станке или на специальном приспособлении
вне станка. По рабочей схеме на рис. 15 можно видеть, что положе-
ние силы прижима Q магнитного патрона не может быть произ-
вольным При некоторых условиях, например при колебании
78
припусков и силы резания, возможен отрыв кольца от башмаков.
Судя по схеме действия сил, наиболее вероятен отрыв в точке В.
В этом случае R3 = 0 и
У X' = — Рг cos а — Рр sin а — G sin а 4-	— Q sin (Хе 4~ а) = 0;
^Y' =	sin а — Ppcosa — Geos а —	— Q cos (Хе 4- а) = 0,
или после преобразований
Рр I Ар (sin а — pq cos а) — (cos а 4- р1 sin а) ] —
— G (cos а + р} sin а) = Q [cos (ке + а) — р, sin (\, 4- а) ].
Из этого равенства можно определить критическую величину
угла ке кр, определяющего направление силы Q. Положим для про-
стоты, что а = 0. Тогда
— Рр (1 + Мр) — G < Q (cos К кр — Hi sin \е кр).
Чтобы это неравенство выполнялось, необходимо, очевидно,
чтобы правая часть изменила знак. Это возможно только в двух
случаях. Первый, когда сила Q направлена от опор. Тогда она от но-
сительно оси OY будет расползаться во второй и третьей четвер-
тях и cos 2секр примет отрицательное значение. Во втором, необ-
ходимо, чтобы cos к кп < Pi sin К кп или tgXeKn . Пола-
r	С 1\ р	41	<5 р	О v г\ р ~~
гая р, — 0,2 определяем, что при Ке кр 80° может произойти
отрыв кольца в точке В. Обычно башмаки выставляют таким об-
разом, чтобы кольцо поджималось без приложения силы резания.
В этом случае, пренебрегая массой детали, получаем
cos (%е кр + а) — ц, sin (%е кр) = 0
или
tg(^KP + «)Ss-4
т. е. положение опоры С (угол а) уменьшает значение критического
угла ке кр. Для получения стабильной величины прижима детали
к опорам, при которой достигается высокое качество шлифования,
угол ае выбирают в пределах 40—50е, что практически означает
направленность эксцентриситета на опору В. При выборе вели-
чины эксцентриситета следует учитывать,, что по данным исследо-
ваний [3 ] увеличение е дает прирост силы Q только в определенных
пределах, так как с увеличением эксцентриситета возрастает и
проскальзывание между патроном и деталью.
Для монтажа неподвижных опор (башмаков) необходимо выста-
вить башмаки и установить эксцентриситет Башмаки 2 (см. рис. 7)
выставляют по углам а и Р' предварительно с помощью угловых
шкал, нанесенных на плите 9. Величины углов указаны в паспорте
наладки станка. Эксцентриситет устанавливают в следующем по-
рядке. Сначала на магнитный патрон, соосно с ним, помещают шли-
79
фованное кольцо (соосность проверяют индикаторами). Плиту 9
подводят к кольцу так, чтобы башмаки 2 касались кольца (касание
проверяют по краске). Смещение оси кольца относительно оси
шпинделя изделия направлено вниз на величину Аг/ и на шлифо-
Рис. 38. Схема проверки
углового положения башма-
ков
вальный круг на величину Ах. Вели-
чины Ах и \у задают в паспорте на-
ладки. Тогда, после смещения плиты,
зазоры между основанием плиты и под-
башмачной плитой будут соответст-
венно а + Ах и Ъ — где размеры а
и b были измерены при соосном поло-
жении кольца оси шпинделя детали.
Притирку башмаков следует прово-
дить после их выставления алмазной
пастой в течение 3—5 мин до получе-
ния качественной опорной поверхности.
При этом кольцу сообщают малые обо-
роты (в 2 раза меньше, чем при рабочей скорости).
Окончательную установку башмаков проверяют на станке по
схеме, показанной на рис. 38. Для проверки углов наладки на
а/г
Рис. 39. Графики для проверки углов |У и а
кольце отмечают три точки и замеряют величины хорд а и Ь, затем
определяют фактические углы: по графику на рис. 39, а, зная b
и г, находят угол (У; по графику на рис. 39, б, зная а, г и (У, нахо-
дят угол а.
При бесцентровом внутреннем шлифовании с базированием на
жестких опорах башмачное устройство выставляют также либо
прямо на станке или на специальном приспособлении вне станка.
80
Для установки неподвижных опор в выточку магнитного патрона 4
(см. рис. 10) вставляют эталон с диаметром, равным базовому диа-
метру обрабатываемого кольца, при этом вторая поверхность сме-
щена на величину эксцентриситета. На эталоне имеется риска,
соответствующая положению горизонтального башмака 2. Эталон
следует установить, так, чтобы риска совпала с направлением гори-
зонтального башмака, и закрепить его, затем подводят подбашмач-
ную плиту 3 с помощью винтов до касания с эталоном, после чего
производят притирку башмаков так же, как и башмаков для бес-
центрового круглошлифовального станка.
Для бесцентровых внутришлифовальных станков с базирова-
нием на роликах последние устанавливают следующим образом.
Сводят ролики, т. е. помещают на них шлифуемое кольцо так,
чтобы его ось совпала с осью торцовой опоры. Для этого исполь-
зуют специальную оправку, которую вставляют в коническое
гнездо шпинделя опоры. Если станок оснащен механизмом калиб-
ров, оправку вставляют в цилиндрическое отверстие стакана тор-
цовой опоры, который шлифуется на месте. На оправку надевают
специальный эталон, имитирующий обрабатываемое кольцо, и сво-
дят ведущий и опорный ролики по направлению к эталону до тех
пор, пока зазор между эталоном и роликами не будет превышать
0,03 мм (проверяют щупом). При этом, если щуп проходит между
опорным роликом и эталоном, соответствующим второму кольцу,
то необходимо устранить зазор поворотом оси опорного ролика.
Наладку нажимного ролика ведут с помощью подпружиненного
цилиндра, регулируемого специальной гайкой.
Правка шлифовального круга. Пуск шлифовального круга
осуществляется в толчковом режиме: его шпиндель включают на
короткое время до номинальной скорости и выключают. После
того, как наладчик убедится в целостности круга, шпиндель с кру-
гом приводят во вращение на длительное время. Предварительно
круг (не фасонный) правят, используя направляющие устройства
правки (без участия копирной линейки). Правка круга по копир-
ной линейке производится в соответствии с картой наладки при
обработке конкретной детали.
При правке следует соблюдать следующие условия: применять
размер и форму алмаза, соответствующие характеристике круга,
в полном соответствии с картой наладки; при использовании еди-
ничного алмаза периодически поворачивать его; единичный алмаз
должен быть развернут на угол 10—15° к плоскости круга; пра-
вить, применяя СОЖ; подача алмаза на глубину должна быть
близкой к величине 0,025 мм. При предварительной заправке
подачу можно осуществлять на каждый ход, при чистовой — глу-
бину подачи нужно уменьшить, а для финишных работ следует
сделать несколько продольных ходов устройства для правки без
врезания алмаза (выхаживание). Скорость продольного хода ука-
зана в карте наладки и зависит от диаметра круга, скорости его
вращения и характера работ, выполняемых'на станке.
81
Наладка загрузочно-разгрузочных устройств. Конструкции за-
грузочных устройств для бесцентровых круглошлифовальных и
внутришлифовальных станков имеют различное исполнение, од-
нако в их наладке соблюдается ряд общих условий. Деталь на
позицию обработки должна приходить в строго ориентированном
положении. Все загрузочное устройства, как правило, имеют бло-
кировку; при отсутствии детали прекращается автоматическая
работа станка. Такая же блокировка осуществляется на выходе из
зоны обработки, т. е. при отсутствии места для обработанной де-
тали автоматическая работа станка также прекращается. В от-
дельных загрузочных устройствах или в самом станке имеется бло-
кировка правильного положения детали в зоне обработки. Все эти
блокировки должны быть отлажены и их команды должны посту-
пать в схему управления станка.
Наладка крайних положений инструмента или детали. На всех
станках существуют блокировки крайних положений инструмента
или детали, если последняя выполняет движение поперечной по-
дачи. Эти блокировки должны быть установлены в соответствии
с картой наладки, так как нарушение указанных положений узлов
станка может привести к аварии.
Наладка приборов активного контроля и подналадчиков. Бес-
центровые станки оснащаются различными приборами активного
контроля, непосредственно смонтированными в зоне обработки,
или подналадчиками, установленными вне станка или на транспорт-
ных отводящих устройствах. Все эти приборы работают по ме-
тоду сравнения с эталоном, имеют сложное логическое устрой-
ство и механику. По методу измерения они могут быть индуктив-
ными, пневматическими и электромеханическими. Поэтому изме-
рительные приборы должны налаживаться и эксплуатироваться
специально обученными наладчиками-прибористами. Наладчиком-
станочником регулируются только те блокировки и настроечные
элементы, которые непосредственно связаны со станком и опреде-
ляют положение прибора в позиции измерения или в отведенном
положении.
НАЛАДКА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПРОХОДНОГО СТАНКА
При наладке проходных бесцентровых круглошлифовальных
станков особое внимание следует уделять установке бабки ведущего
круга и его устройства правки, так как ведущий круг совместно
с опорным ножом обеспечивает базирование детали, а также при-
дает детали вращение и осевое перемещение. Конструктивно, по
наладочным движениям осиведущего круга и траектории движения
правящего алмаза бесцентровые станки можно разделить на три
основные группы. К первой группе относятся машины, у которых
ось ведущего круга может поворачиваться только в вертикальной
плоскости, а траектория движения алмаза меняется незначительно,
в пределах разворота копирной линейки устройства правки
82
(рис. 40, а). Станки, где имеется возможность дополнительного
разворота оси ведущего круга в горизонтальной плоскости, можно
отнести ко второй группе (рис. 40, б). У станков третьей группы,
кроме двух разворотов оси ведущего круга, можно изменять
траекторию продольного перемещения алмаза устройства правки
относительно оси круга в одной из параллельных ей плоскостей
(рис. 40, в).
Теоретически доказано, что форма однополостного гипербо-
лоида, получаемая при правке ведущего круга, ось которого по-
Рис. 40. Основные наладочные движения оси ведущего круга и его устройства
правки
вернута относительно траектории движения алмаза, не может обес-
печить линейного контакта с обрабатываемой деталью по прямой
линии. Задача нахождения оптимальных наладочных величин для
получения наилучшего контакта детали с ведущим кругом реша-
лась многими исследователями, в результате чего получен ряд рас-
четных формул для определения углов разворота круга, устрой-
ства правки, смещения алмаза и т. п. [9, 11 ].
Обычный порядок наладки рабочей зоны бесцентровых станков
выглядит следующим образом. Ось ведущего круга разворачи-
вается в вертикальной плоскости на угол, обеспечивающий ско-
рость осевой подачи изделий, определяемой требуемой производи-
тельностью s0 = sin aso. Для быстрого нахождения скоро-
сти осевой подачи детали при проходном бесцентровом шлифовании
удобно пользоваться номограммой, показанной на рис. 41. Поиск
искомых величин следует проводить как показано в виде примера
штрих-пунктирной линией.
83
Первоначальная правка ведущего круга осуществляется от
направляющих или от копирной линейки, выставленной «в ноль»
(относительно направляющих). Особое внимание следует уделять
установке алмаза по высоте, так как это определяет необходимый
прямолинейный контакт изделия с ведущим кругом и форму ги-
Рис. 41. Номограмма для определения скорости осевой подачи детали при
проходном шлифовании
перболоида (рис. 42). Последняя имеет значение при обработке
деталей различных типов с высокой точностью. Высоту установки
алмаза находят по формуле
9	h2~hi DB + d ’
На рис. 43 показана номограмма, позволяющая по известным
значениям hlt DB и d определить величину смещения h2 державки
с правящим инструментом. Порядок пользования номограммой
следующий. Сначала определяют отношение диаметров d!DB, затем
по этой шкале находят точку, соответствующую установленному
значению dlDB>' из которой проводят горизонталь до пересечения
84
с перпендикуляром, восстановленным к шкале пг из точки, отве-
чающей известному значению. Через точку пересечения из начала
координат проводят прямую до шкалы Л2, получая искомую вели-
чину смещения державки с правящим инструментом. По мере из-
носа ведущего круга значение h2 должно быть откорректировано.
При этом ведущий круг получит форму гиперболоида со сме-
щенной горловиной. Это обстоятельство можно использовать сле-
дующим образом. Если алмаз сместить на величину h2 вверх, то
горловина гиперболоида сместится в сторону входа деталей в зону
шлифования. Диаметр ведущего
круга на входе будет меньше,
чем на выходе. За счет разницы
скоростей вращения и соответ-
ственно скоростей осевой по-
Рис. 43. Номограмма расчета высоты
установки оси детали и смещения пра-
вящего инструмента
Рис. 42. Схема установки алмаза уст-
ройства правки ведущего круга
дачи происходит разрыв столба шлифуемых деталей. Это дает
эффект при обработке деталей типа поршневых пальцев и ва-
ликов, когда торцы не являются базовыми и не требуется их
перпендикулярность к обрабатываемой поверхности (рис. 44, а).
Если алмаз сместить вниз на величину Л2, то гиперболоид прини-
мает форму «обратного конуса» и образуется подпор деталей
в столбе.
Это важно для качественного шлифования, например, колец
подшипников (рис. 44, б). Если смещения алмаза вниз недоста-
точно для создания надежного подпора и происходит разрыв
столба колец, то полезно сделать следующую операцию: копирную
линейку прибора правки ведущего круга максимально развернуть
таким образом, чтобы обратный конус круга стал большим. Раз-
ница диаметров на входе и выходе возрастет и подпор изделий
в зоне шлифования увеличится.
В результате описанных операций ведущий круг получает
форму гиперболоида со смещенной горловиной, образующая кото-
рого не будет параллельна рабочей плоскости опорного ножа и оси
шлифовального круга. Необходимо провести коррекцию его поло-
жения, которую выполняют после предварительной правки «в ноль»
85
шлифовального круга. Полученный однополосный гиперболоид
вращения не обеспечивает линейного контакта обработанной заго-
товки с рабочей поверхностью ведущего круга. Поэтому для бес-
центровых круглошлифовальных станков с широким кругом необ-
ходима корректировка указанных значений элементов наладки
станка. Чтобы обеспечить контакт по линии между деталями и на-
клонным ведущим кругом при шлифовании «на проход», послед-
ний правят под углом, отличным от угла наклона круга, и смещают
Рис. 44. Схемы рабочей зоны при правке веду-
щего круга алмазом
правящий инструмент. Угол поворота устройства правки опреде-
ляют по формуле
При наклонной компоновке устройства правки поворот осуще-
ствляют относительно штыря, установленного на плоскости бабки
ведущего круга, при горизонтальной компоновке — путем уста-
новки постоянного клина под постель устройства для правки.
Для станков с широкими кругами Одесским конструкторским
бюро специальных станков рекомендуется величину смещения дер-
жавки с правящим инструментом определять по формуле /Й =
= а устройство для правки поворачивать в направлении,
противоположном направлению наклона бабки ведущего круга на
угол Да — as —aS1. Для определения этой величины в зависи-
мости от угла наклона ведущего круга, его диаметра и диаметра
детали следует пользоваться номограммой, показанной на рис. 45.
Точные формулы, для расчета параметров настройки прибора
правки ведущего круга [9, 11 ] весьма громоздки и для практиче-
ского применения использовать их затруднительно. Кроме того,
в расчетах по этим формулам фигурируют угловые и линейные
величины с точностью до минут и микрон. С такой точностью реа-
лизовать параметры наладки не представляется возможным, и
86
практически для финишной обработки требуется производить по-
вторные правки ведущего круга. Чтобы найти более простые и
менее трудоемкие методы обеспечения контакта детали с ведущим
кругом, проведем несколько иной анализ взаимного расположения
осей детали и ведущего круга.
Представим поток обрабатываемых деталей в виде бесконечного
конуса, ось которого скрещивается с осью ведущего круга под
углом ср (рис. 46). В системе координат XYZ, где ось ОХ направ-
лена вдоль оси ведущего круга, ось ОУ — по общей нормали к осям
Рис. 45. Номограмма для опреде-
ления угла поворота устройства
для правки ведущего круга
Рис. 46. Расчетная схема для опреде-
ления взаимного расположения осей
детали и ведущего круга
ведущего круга и конуса, а ось OZ — перпендикулярно плоскости
XOY, представим идеальную поверхность ведущего круга, имею-
щую непрерывный контакт с конусным потоком деталей, в общем
виде как
у2 4- г2 = R2X = F (ср; r0; с\ R\ х),	(1)
где Rx — текущий радиус поверхности ведущего круга; г0 —
радиус сечения конуса, касающегося ведущего, круга в сечении
I—/; с — угол конусности столба деталей; R — радиус горлового
сечения поверхности ведущего круга. Зная все перечисленные
параметры, можно рассчитать радиусы ведущего круга для трех
сечений (Xj); R2 (х2); R3 (х3), и выбранный участок поверхности
ведущего круга аппроксимировать гиперболоидом, который в трех
указанных сечениях совпадает с идеальной поверхностью. Экспе-
риментальный подбор параметров искомого гиперболоида для
настройки прибора правки ведущего круга и последующая его
правка — один из самых трудоемких процессов в наладке проход-
ного бесцентрового станка. Однако обеспечить контакт между
столбом деталей и поверхностью ведущего круга можно более
простым способом.
87
Пусть имеется ведущий круг, являющийся участком произ-
вольного гиперболоида, для которого известны 7?i, R2> Яз- Тре-
буется обеспечить его касание с конусным потоком деталей при
заданных г0 и с. По формуле (1) для идеальной поверхности в этом
случае:
Rl = F (<р, г0, с, R, Xj);
#2 = /?(ф1 Го> С) х2 = х, + 4-);
= ro, c, R, x3 = Xj + /).
Из этой системы уравнений можно найти неизвестные Rt Xi,
определяют идеальную поверхность, имеющую с по-
ведущего круга три общих сечения. Следовательно,
ведущий круг с формой участка
произвольного гиперболоида всегда
можно расположить относительно
прямолинейного потока обрабатывае-
мых деталей таким образом, что его
поверхность будет аппроксимировать
некоторую идеальную, совпадая с ней
в трех сечениях. Это позволяет сде-
лать важный вывод: в процессе на-
ладки станка нет необходимости про-
изводить повторные правки ведущего
круга, а достаточно несколько из-
менить взаимное расположение его
оси с осью деталей. На станках, где
есть возможность поворота оси веду-
щего круга относительно опорного
ножа в горизонтальной и вертикаль-
ной плоскостях, можно обеспечивать
Ф, которые
верхностью
Рис. 47.
Схема рабочей зоны
поборота
в вертикаль -
ной плоскости
необходимый угол ф и расстояние Xj
от торца круга до горлового сечения, комбинируя величины
углов поворота в каждой из плоскостей.
Рассмотрим сечение станка плоскостью, проходящей через
середину зоны обработки перпендикулярно оси потока детали.
Технологически заданными будем считать угол скрещивания осей
детали и ведущего круга ф и угол б в средней части зоны обра-
ботки (рис. 47). Проекция оси ведущего круга, ограниченная тор-
цами круга, представлена на рис. 47 отрезком АВ = /ф. При
наличии двух поворотов оси ведущего круга АС = ф и ВС =
= /у, где (3 и у — углы поворотов соответственно в вертикальной
и горизонтальной плоскостях. Так как ДЛСВ = 90°, то [З2 +
+ у2 = ср2 Для обеспечения контакта ведущего круга с деталями-
траектория алмаза должна скрещиваться с осью ведущего круга
под углом а. = f (ф, ги, 7?в), где гв — средний радиус детали.
88
Комбинация двух поворотов оси ведущего круга, кроме умень-
шения трудоемкости наладки, открывает и возможности придания
ведущему кругу более рациональной формы с целью обеспечения
требуемого закона распределения осевых скоростей вдоль зоны
резания. С достаточной для практических целей точностью высоту
смещения алмаза можно определить по формуле
h _	(^в + 'и)2
2 ф2сов/ги ’
где Ди — разность осевых скоростей детали у входа и выхода зоны
шлифования; о)в — угловая скорость ведущего круга. Для того,
чтобы получить монотонно убывающую (или возрастающую)
скорость осевой подачи деталей, необходимо горловину гипербо-
лоида сместить за торец круга, т. е. |/i2|>-y"- Углы (3, у и аь
определяют по формулам:
Из этих формул следует, что для любого угла б и любого ра-
диуса деталей ги всегда можно подобрать соответствующие углы
Р и у, которые обеспечат контакт между ведущим кругом и дета-
лями, причем угол скрещивания между их осями будет равен ф.
Наладку существующих станков таким методом по их шкалам,
таблицам и нониусам производить, разумеется, невозможно. Для
ее осуществления рекомендуется контролировать положение столба
деталей уровнем с ценой деления 0,08 мм/м и более точно —
0,02 мм/м. При этом, если ось столба имеет выпуклую относительно
горизонта форму, то следует уменьшать углы (3 и у, если вогну-
тую — увеличивать. Если конструкция станка не позволяет
пользоваться уровнем или требования к обрабатываемому изделию
невысоки, то организацию рабочей зоны можно приближенно про-
верить следующим образом. Эталонный валик с диаметром, равным
диаметру обрабатываемой детали, устанавливают на ведущий круг
и опорный нож (эту операцию можно сделать и двумя обрабатывае-
мыми деталями одного диаметра). Шлифовальный круг не доводят
до валика на 0,1—0,15 мм. Щупом измеряют зазор между валиком
и шлифовальным кругом. Путем поворота ведущего круга в гори-
зонтальной плоскости (или другими наладочными движениями,
89
имеющимися на данном станке) добиваются такого положения,
чтобы зазор между эталоном и шлифовальным кругом был одина-
ков по всей длине круга. Это обеспечивает первоначальную парал-
лельность всех баз оси шлифовального круга. Глубиномером
проверяют высоту Н. Затем с помощью той же оправки и щупов
проверяют качество правки ведущего круга. Щуп 0,03 мм не дол-
жен проходить между ведущим кругом и эталонным валиком на
всей длине круга. Если имеется зазор в середине или по краям
ведущего круга, то проверяют правильность установки по высоте
алмаза и разворота прибора правки, качества изготовления и уста-
новки копирной линейки. После перепроверки вновь правят веду-
щий круг, добиваясь требуемого контакта с ним эталона обычно
за счет уточнения положения алмаза устройства правки относи-
тельно оси ведущего круга.
После окончательной правки ведущего круга его привод
переключается на рабочую скорость (обычно ступенчато). Обороты
ведущего круга определяют при шлифовании скорость вращения
детали и, следовательно, частоту возмущающих сил. Как указы-
валось выше, обороты ведущего круга следует подбирать при
первоначальной наладке станка и произвольно их не заменять.
Скорость осевой подачи при окончательном проходном шлифова-
нии следует изменять только путем поворота ведущего круга
в вертикальной плоскости.
Следующий этап наладки — правка шлифовального круга. Эта
операция является весьма ответственной. Она определяет пра-
вильность распределения съема металла с детали при его прохож-
дении через зону шлифования. Особое внимание следует уделять
проверке качества изготовления и правильного выставления копир-
ных линеек. Последние обычно бывают двух видов: цельные,
с заранее прошлифованным црофилем, определяющим распреде-
ление съема, и разрезные. Первый тип линеек применяют главным
образом на станках с узким (до 250 мм) кругом и на предназначен-
ных для обдирочного и чернового шлифования. На станках с широ-
ким кругом при чистовых операциях используют, как правило,
разрезные или профильные копирные линейки. Это объясняется
тем, что вследствие большой высоты набора шлифовальных кругов
можно создавать на нем более сложный рабочий профиль, обеспе-
чивающий получение деталей высокого качества за один проход
(комбинируется шлифование и доводка).
При чистовой обработке применяют шлифовальные круги
сложной формы, где различаются четыре основных участка
(рис. 48).* Участок входа — заборный конус. Он выполняется
обычно длиной 10—30 мм, а угол скоса должен обеспечивать
надежный вход деталей с максимальным припуском под обработку.
Зона съема — рабочий конус. Величина рабочего конуса должна
соответствовать максимальному съему с обрабатываемой детали,
обозначенному в технологической карте. Калибрующая зона —
зона сглаживания микронеровностей обрабатываемой поверх-
90
ности. Обычно она выставляется параллельно оси шлифовального
круга. Протяженность этой зоны должна равняться 1—1,5 длины
обрабатываемой детали, но не более 100 мм. Зона выхода —
обратный конус, который обеспечивает плавный, без зарезов,
выход детали из зоны шлифования.
В соответствии с этим изготовляются и копирные линейки,
которые, как правило, обеспечивают качественную обработку
только определенной группы деталей. Для черновой обработки
копирную линейку шлифовального круга выполняют прямой
Рис. 48. Схема правки шлифовального круга
с заборным и обратным конусами. Такая же форма придается
линейкам и на станках с небольшой высотой кругов. Копирные
линейки такой упрощенной конфигурации позволяют максимально
использовать шлифовальный круг для резания. Для получистового
шлифования деталей, когда требуется получить высокое качество
обработанной поверхности, а режущие свойства круга полностью
не используются, целесообразно выполнять копирную линейку
такой, чтобы можно было сделать на шлифовальном круге калиб-
рующую зону. Это достигается двумя путями. На станках, которые
не переналаживаются в процессе работы, например, в условиях
массового производства, копирную линейку требуемой формы
можно получить путем лекальной доводки. На переналаживаемых
станках копирные линейки выполняют прямыми с разрезом,
соответствующим началу калибрующей зоны. После прохождения
зоны, где обеспечивается необходимая величина съема 2/, за счет
деформации линейки получается и зона калибров.
Правильность наладки на бесцентровых круглошлифовальных
станках проверяют следующим образом. Станок выключают после
обработки небольшой партии деталей, отводят шлифовальный
91
круг. Детали последовательно снимают с ножа и с помощью изме-
рительного прибора определяют диаметр наружной поверхности
в двух сечениях. По полученным результатам строят график
(рис. 49), который совмещается с расположением наладочных зон
по длине шлифовального круга. Анализ графика на рис. 49 пока-
мкм
^20
| юо
| 80
| 60
ЬО
20
0 2 О 6 8 10 12 10 16 18
номер кольца по пор и Он у его рас-
положении на ноже
Рис. 49. График проверки пра-
вильности наладки зоны шлифо-
вания:
А — зона шлифования (1-я проверка);
Б — кольца, которые не обрабатывают-
ся в рабочей зоне при 1-й проверке;
В — зона шлифования (2-я проверка);
/ — 1-я проверка; 2 — 2-я проверка
зывает, что при первой проверке (верхняя кривая) наладка зоны
шлифования на станке выполнена неправильно, так как из 620 мм
длины шлифования (при общей длине круга в 750 мм) резание
производится только на 530 мм. При второй проверке (нижняя
кривая) на шлифовальном круге показаны зоны обработки после
дополнительного корректирования, осуществляемого регулиров-
кой копирной линейки. Это обеспечило возможность шлифования
деталей на всем рабочем участке круга.
НАЛАДКА ВРЕЗНЫХ КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ
Современные бесцентровые круглошлифовальные станки, рабо-
тающие по методу врезания, являются цикловыми автоматами.
Цикл врезного автомата может быть полным или сокращенным
в зависимости от характера выполняемой операции. Порядок
переходов цикла приведен выше. Цикл шлифовального станка
управляется «по пути» — с помощью настраиваемой системы путе-
вых конечных выключателей, или, при более высокой точности
обработки детали, посредством прибора активного контроля,
который управляет работой станка по результатам замеров обра-
батываемой детали, давая команды на начало следующих этапов
цикла шлифования. Автомат, работающий с управлением «по
пути», может быть соединен с подналадчиком. По результатам
измерений обработанных деталей подналадчик подает команды
станку для осуществления подналадки инструмента по мере его
износа или изменения условий, приводящих к колебанию раз-
мера.
92
Наладка автоматов сводится к следующим операциям: 1) уста-
новка опорного ножа, правка ведущего круга и установка торцовой
опоры — наладка базирующих элементов станка; 2) выбор частоты
вращения ведущего круга пв; 3) установка копирных линеек
ведущего и шлифовального кругов и их правка — формирование
зоны обработки; 4) настройка величины перемещений и скоростей
подач, величины компенсации и подналадки круга. Наладку
базирующих элементов выполняют в следующей последователь-
ности. Сначала устанавливают опорный нож (рекомендации по
выбору высоты его установки, а также частоты вращения ведущего
круга для получения необходимой круглости приведены выше),
а затем — торцовую опору, ограничивающую осевое положение
детали в зоне обработкй. Торцовую опору часто делают точечной.
Ее положение выбирают таким, чтобы сила трения на ней обеспе-
чивала дополнительный прижим детали к ведущему кругу. Ось
шпинделя ведущего круга разворачивают в вертикальной плоско-
сти на небольшой угол (до 30') для получения осевой составляю-
щей, которая прижимает деталь к торцовой опоре.
Правят ведущий и шлифовальный круги с помощью копирных
линеек. Форма и размеры линеек зависят от типа обрабатываемой
детали. Прежде чем производить правку, необходимо проверить
параллельность хода устройства для правки относительно оси
шпинделя в двух плоскостях. Точность хода должна соответство-
вать нормам точности станка. После чего выставляют копирную
линейку параллельно направляющим устройства для правки
и правят круги. Затем устанавливают и шлифуют деталь в нала-
дочном режиме, чтобы определить правильность ее расположения
и устойчивость на базирующих элементах. Такие отклонения от-
гаданной формы детали в продольном сечении, как конусо-,
бочко- и седлообразность, при врезном шлифовании определяются
в основном формой шлифовального круга. Однако причинами этих
видов погрешностей может быть неправильное положение обраба-
тываемой детали относительно оси шлифовального круга, а также
неустойчивость детали в процессе обработки. Для обеспечения
устойчивости необходимо стремиться к тому, чтобы опорные части
ведущего круга и ножа располагались против шлифовального
круга. Тогда исключается консольное приложение силы резания,
которое может привести к повороту оси детали, в результате чего
будет изменяться конусо- и даже седлообразность. Для устранения
погрешностей установки детали станки имеют регулировку—
поворот в горизонтальной плоскости оси ведущего круга. Кроме
того, можно использовать регулировку копирной линейки веду-
щего круга, а также угла наклона ножа, а в отдельных случаях
и угла направления ножа относительно оси ведущего круга.
Величины подачи и их скоростей настраивают в соответствии
с циклограммой работы станка и технологической картой. Прове-
ряют настройку скорости подачи с помощью секундомера по лимбу
механизма подачи. В отдельных случаях величину подачи необхо-
/
93
димо измерять индикатором с ценой деления 0,01 мм. Команда
на окончание ускоренной подачи и включение черновой подается
специальным реле.
При касании шлифовального круга заготовки изменяется
мощность привода шпинделя, а также возникают высокочастотные
колебания. Используя один из изменяемых параметров, применяют
соответствующее реле касания, реле прироста тока или мощности.
Реле настраивают таким образом, чтобы в момент касания заготов-
ки круг сохранил свою форму, т. е. не осыпался. Наиболее чувстви-
тельным устройством является реле касания, в результате чего
наладочный зазор можно проходить с большей скоростью. В тех
случаях, когда применяют реле прироста тока или мощности, его
настраивают так, чтобы команда подавалась при наборе мощности
приводом шлифовального круга, соответствующей мощности при
черновой подаче.
На станках с прибором активного контроля им подаются
команды на окончание чернового и чистового шлифования. Коман-
да для получения окончательного размера настраивается с по-
мощью эталона или предварительно отшлифованной и аттестован-
ной детали. Промежуточные размеры настраивают, как правило,
используя наладочные лимбы. На станках без прибора активного
контроля команды на переключение скоростей подачи подаются
механизмом подачи, который имеет конечные выключатели, уста-
навливаемые в соответствии с величиной перемещения командного
валика или исполнительного механизма (поворота ходового винта,
хода гидроцилиндра и т. п.). Величины перемещения со скоростью
черновой и чистовой подачи должны соответствовать значению,
указанному в карте наладки. Автоматическое получение размера
на таких станках достигается благодаря тому, что положение
алмаза для правки круга относительно оси обрабатываемой детали
постоянно, так как алтлаз изнашивается медленно, а также из-за
постоянной в цикле величины подачи, которая контролируется
механизмом подачи, в результате чего режущая образующая круга
в момент получения размера находится в постоянном положении
относительно оси детали. При этом для круглошлифовальных
станков допуск на обрабатываемый диаметр
Ad = A^ + AjDUI +Д/7,	(2)
где ДА — износ алмаза (за смену); Д£>ш — износ круга между
правками; Д/7 — точность обработки перемещения поперечной
подачи.
Величина подналадки для поддержания заданного размера
в процессе работы станка, когда станком управляет подналадчик,
устанавливается в соответствии с картой наладки.
Установка поворотной плиты для станка, компоновочная схема
которого показана на рис. 6, б, производится в следующей после-
довательности. Сначала ее устанавливают в исходное положение.
94
Цилиндр подскока ставят в положение «подскок», а поворотную
плиту (по уровню, закрепленному на верхней плоскости)— в гори-
зонтальное положение. После этого делается «отскок» и конечным
выключателем фиксируется исходное положение плиты. Для
выявления ее крайнего положения необходимо на шпиндель
поставить новый круг, произвести подскок и переместить бабку
изделия по плите до касания заготовки с кругом, после чего отвести
бабку изделия на 0,5—0,8 мм, закрепить ее на плите и выполнить
отскок. Затем на шпинделе закрепляют изношенный круг (диаметр
изношенного круга указан в паспорте станка) и поворачивают
плиту до касания заготовки с кругом. Крайнее положение фикси-
руется конечным выключателем. Бабку изделия или шлифоваль-
ную бабку для станка (рис. 6, а) устанавливают в той же последо-
вательности кроме выставления плиты по уровню в положении
«подскок».
Величину подачи алмаза для периодической правки круга
(количество циклов между правками указывается в карте наладки)
определяют после пробных шлифовок в автоматическом режиме.
В соответствии с ней устанавливают величину компенсации износа
круга. Обе эти величины необходимо согласовать между собой:
компенсация должна быть несколько меньше величины подачи
алмаза. В таком случае гарантируется наличие настроечного
зазора между заготовкой и шлифовальным кругом в следующем
цикле после правки, а у станков, работающих без прибора актив-
ного контроля, исключается неисправимый брак: если первая
деталь после правки оказывается увеличенного размера, наладчик
(или подналадчик) дает команду на подналадку станка и устана-
вливает необходимый размер.
Станки с жесткими опорами имеют особенности в наладке
базирующего устройства — башмачного и магнитной торцовой
опоры. Подшлифовывание торца магнитного патрона производят
непосредственно на станке шлифовальным кругом К316СМ1К,
который устанавливают на шпиндель на специальной планшайбе.
Подачу круга осуществляют механизмом наладочных перемещений
бабки изделия, а подачу магнитного патрона на глубину под-
шлифовывания — перемещением пиноли с помощью винта тонкой
регулировки. В конце шлифования дается длительное выхажива-
ние: биение патрона не должно превышать 0,001 мм. При под-
шлифовании магнитного патрона необходимо следить, чтобы ско-
рость резания не превышала 35 м/с. В осевом направлении магнит-
ный патрон устанавливают в соответствии с картой наладки. Одна-
ко положение базового торца кольца относительно шлифуемого
профиля определяется осевым положением шпинделя изделия,
так как прибор правки круга жестко закреплен на станине, что
и определяет положение профиля шлифовального круга. Профиль
должен располагаться относительно торцов круга в соответствии
с чертежом. Смещение профиля устраняется изменением толщины
прокладок на планшайбе.
95
НАЛАДКА БЕСЦЕНТРОВЫХ ВНУТРИШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ
Внутришлифовальные станки-автоматы работают как по пол-
ному, так и сокращенному циклу. Порядок переходов цикла при-
веден выше. Автоматы могут оснащаться прибором активного
контроля. В тех случаях, когда его нет, циклом работы управляет
механизм подачи, он же обеспечивает и автоматическое получение
заданного размера. Принцип автоматического получения размера
при работе станка без прибора активного контроля рассмотрен
выше, однако у бесцентровых внутришлифовальных станков име-
ется некоторое отличие, так как на допуск оказывает влияние
колебание наружного (базового) диаметра детали:
Ad = ДА + ддш + Д/7 + ДО (k± +k2 + k3),	(3)'
где ДО — допуск на наружный диаметр; kr — коэффициент,
учитывающий расположение базирующих элементов; k2 — коэффи-
циент, учитывающий правильность наладки бесцентрового устрой-
ства; k3 — коэффициент, учитывающий правильность установки
алмаза правильного устройства.
Положение оси обрабатываемой детали определяется настрой-
кой базовых элементов — башмаков или роликов (ведущий и опор-
ный ролики). Поэтому при наладке станка необходимо «свести
центра», т. е. центр обрабатываемой детали должен находиться
на одной высоте с центром шлифовального круга. На рис. 50
показано влияние расцентровки ец на размер обрабатываемого
отверстия. Оно учитывается коэффициентом k2. Так, при наладке
на обработку диаметра d = 60 мм кругом Dm = 50 мм при значе-
нии еи = 0,2 мм изменение размера d будет составлять, по мере
износа круга на 20%, Ad = 0,008 мм, а при ец = 0,5 мм Ad =
= 0,064 мм. Влияние расцентровки усиливается при обработке
отверстий меньшего диаметра. Например, при ец = 0,2 мм при
наладке на обработку детали диаметром d = 40 мм кругом =
= 30 мм Ad = 0,018 мм.
На рис. 51 показано влияние неправильной установки высоты
алмаза относительно центра круга. В результате износа круга
происходит увеличение обрабатываемого размера, причем оно тем
больше, чем больше отношение смещения еа к диаметру круга Ош.
Влияние правильности установки алмаза в формуле (3) учитывается
коэффициентом k3.
На рис. 52 показано смещение центра обрабатываемой детали
в зависимости от колебаний размера наружного диаметра. Ролико-
вый бесцентровый зажим часто выполняется так, что угол контакта
детали с ведущим и опорным роликами (рис. 52, а) по отношению
к горизонтальной оси составляет примерно 30°. В этом случае
вертикальное смещение центра детали Az/ ADH, где ДОН —
допуск на наружный диаметр, а смещение по горизонтальной оси
Ах = 0. В том случае, когда одна опора устанавливается против
шлифовального круга, т. е. расположена горизонтально, а вторая
96
под углом примерно 105—115° (рис. 52, б), то вертикальное смеще-
ние ДА 0,72ДОН, а горизонтальное — Дх = 0,5ДОН. ^Горизон-
тальное смещение центра детали приводит к изменению диаметра
Рис. 50. Схема влияния расцентровки
на размер обрабатываемого отверстия
Рис. 51. Схема влияния неправилЬ’
ной установки высоты алмаза
обрабатываемого отверстия, при этом Ad = 2Дх, т. е. в этом
случае Ad = ADH — колебание размера наружного диаметра
полностью переносится на размер обрабатываемого отверстия.

а)	$)
Рис. 52. Смещение центра обрабатываемой детали при внутреннем шлифовании
Влияние расположения опор учитывается в формуле (2) коэффи-
циентом АР
Рекомендации по наладке роликового зажима и башмачного
устройства приведены выше. Подшлифовка торцовой опоры магнит-
ного патрона производится непосредственно на станке в следующей
4 А. Ф. Прохоров	97
последовательности. На шлифовальный шпиндель устанавливают
специальную оправку с алмазным кругом в соответствии с налад-
кой, затем смещают бабку изделия так, чтобы торец алмазного
круга перекрывал базирующую торцовую поверхность патрона
и приводят во вращение шлифовальный шпиндель и шпиндель
детали (торцовую опору). Подачу алмазного круга производят
шлифовальным шпинделем с помощью специальных винтов или
тонким осевым перемещением шпинделя детали. После подачи
необходимо дать выхаживание, так как биение торцовой опоры
не должно превышать 0,001 мм.
Торцовое биение нельзя проверять в точке, в которой прово-
дилось шлифование. На станках с базированием детали на роликах
деталь получает вращение от ведущего ролика и поэтому шпиндель
торцовой опоры не имеет отдельного привода. При ее подшлифовке
на станке шпиндель опоры вращают с помощью ременной передачи,
которую на это время подсоединяют к приводу ведущего ролика,
или вручную. Перед тем, как начать регулирование роликов на
конкретный размер детали, следует проверить радиальное биение
направляющего пояска ведущего, опорного и прижимного роли-
ков. Допускаемое биение не должно превышать 0,005 мм. При
увеличенном биении необходимо ведущий ролик прошлифовать
на месте, а опорный и прижимной ролики снять и прошлифовать
на универсальном круглошлифовальном станке до получения
необходимой точности. При наладке станка для шлифования двух
колец одновременно прошлифовывают оба пояска ведущего роли-
ка, выдержав разность диаметров пояска по шаблону согласно
карте наладки станка. Затем устанавливают шпиндель детали
в осевом направлении так, чтобы башмаки занимали следующее
положение; если базовая поверхность цилиндрическая, то поло-
жение башмаков относительно торца кольца не регламентируется;
если базовая поверхность — желоб, то точка контакта с ним
башмаков должна быть смещена относительно оси желоба на
0,3—0,5 мм в сторону магнитного патрона.
Для станков с роликовым зажимом проверяют правильность
установки детали. Для этого ставят кольцо на рабочую позицию,
прижимают его прижимным роликом и дают вращение ведущему
ролику. Направление вращения ведущего ролика должно быть
против часовой стрелки, если смотреть на него со стороны шлифо-
вального круга. Не допускается вращение кольца без обмыва
роликов охлаждающей жидкостью. При вращении кольцо должно
надежно прижиматься к торцовой опоре, что регулируется раз-
воротом опорного и прижимного роликов. Необходимо, чтобы
на наружной поверхности оставался равномерный неглубокий
след наката от направляющих поясков и накат от всех роликов
находился в одной плоскости. После того, как кольцо будет на-
дежно прижато к торцовой опоре, проверяют совпадение центра
кольца с осью торцовой опоры. Проведя регулирование устройства
базирования детали, налаживают положение шлифовального
98
круга в зоне шлифования и правки. Правка является одной из
ответственнейших операций в работе внутришлифовального авто-
мата. При обработке отверстий, имеющих прямолинейную обра-
зующую, шлифовальный круг должен иметь правильную цилинд-
рическую форму. Для этого надо, чтобы вершина алмаза находи-
лась на оси шлифовального круга, т. е. еа = 0 (см. рис. 51).
В то же время ось круга должна совпадать с направлением продоль-
ной подачи. При наличии перекоса оси круга к направлению его
продольного перемещения круг после правки получает форму
однополостного гиперболоида (см. рис. 53), которая аналогична
форме ведущего круга и зависит от положения вершины алмаза
относительно оси круга.
При положении вершины алмаза по оси круга последний имеет
после правки форму, показанную на рис. 53, б, при наклоне перед-
Рис. 53. Форма круга внутришлифовального станка
при обработке отверстий с прямолинейной образующей
ней части круга вниз и вершине алмаза ниже оси круга — форму
по рис. 53, а, при вершине алмаза выше оси круга — форму,
показанную на рис. 53, в. В том случае, когда форма круга отли-
чается от цилиндрической, при работе на проход круг не имеет
контакта с деталью по всей длине, в результате чего его износ
увеличивается, и нарушается геометрия (конусообразность)
отверстия.
Круг правят в соответствии с циклом станка. При полном
цикле после окончания чернового шлифования его выводят на
правку и алмаз устанавливают так, чтобы снять слой абразива
0,01—0,02 мм. Правка круга в последующих циклах будет обеспе-
чиваться автоматически за счет настройки величины его компен-
сации. Наладка хода стола или пиноли производится с помощью
кулачков, которые непосредственно воздействуют на гидроупра-
вляющие аппараты или конечные переключатели. При обработке
открытых отверстий круг в процессе осцилляции должен перекры-
вать всю шлифуемую поверхность. При этом его кромка должна
выходить за торец детали на 5—10 мм. При обработке закрытых
отверстий применяют специальное механическое устройство —
осциллятор. В этом случае величина осцилляции круга соста-
вляет 0—5 мм.
После окончания шлифования необходимо снять натяг между
деталью и кругом, для чего осуществляют отскок. Его делают
также при выходе на правку, если она выполняется в середине
*
99
цикла. Величину отскока при обработке открытых отверстий
устанавливают, в зависимости от режимов обработки, порядка
0,2—0,5 мм. При обработке закрытых отверстий величина отскока
зависит от формы и размеров обрабатываемой детали, например,
высоты борта или глубины желоба.
Настройку на размер шлифовального круга и его крайних
положений (износа и в начале работы) для станков с прямолиней-
ной траекторией подачи производят в следующей последователь-
ности. Механизм подачи устанавливают в положение «Наладка».
Осевым перемещением новый шлифовальный круг вводят с зазором
в отверстие заготовки, закрепленной на базирующих элементах
(заготовку берут с наименьшим размером отверстия). После
этого вручную поперечной подачей круг доводят до соприкосно-
вения с заготовкой и отводят от нее на 0,05—0,15 мм в зависимости
от размеров обрабатываемого отверстия и допуска на заготовку
для того, чтобы получить наладочный зазор. Это положение
фиксируется кулачком конечного выключателя. Для установки
кулачка конечного выключателя «Износ круга» необходимо пере-
местить суппорт подачи в направлении износа круга (при снятом
круге) на величину L =	(£>'ш + ^ш) мм, где D'm и D'w — соот-
ветственно диаметры нового и изношенного шлифовальных кругов.
Для станков, компоновочная схема которых показана на
рис. 11, в, настройку ведут следующим образом. Из положения II
бабка шлифовального круга отводится в положение I на величину
=-^-(£>ш — Дш). Устанавливают круг диаметром О'ш. Меха-
низм подачи фиксируют в исходном положении. Затем бабку
изделия с закрепленным в ней эталонным кольцом перемещают
до касания эталона со шлифовальным кругом. Конечный выклю-
чатель бабки устанавливают в положение III.
Следующий этап наладки — регулирование величины переме-
щения и скорости подачи на режимах чернового и чистового
шлифования. Величины перемещения подачи устанавливают для
станков, работающих без прибора активного контроля, как пра-
вило, с помощью кулачков, которые воздействуют на соответствую-
щие микропереключатели. Когда станок управляется прибором
активного контроля, эта величина определяется его настройкой.
Скорости подачи устанавливаются дросселями, потенциометрами
или сменными зубчатыми колесами в зависимости от вида привода
механизма подачи. В настоящее время в эксплуатации находится,
большинство станков, у которых скорость подачи постоянная для
каждого этапа шлифования и при этом переход с ускоренной на
черновую, а затем на чистовую подачи производится скачком.
После того, как проведена наладка всех элементов цикла и
механизмов станка, необходимо прошлифовать деталь и проверить
ее размеры согласно операционному чертежу. Если отдельные
параметры обработанной детали не соответствуют техническим
10G
требованиям чертежа, то следует произвести корректировку этих
параметров (конусообразность, неперпендикулярность базовому
торцу и т. п.). После корректировки проводят контрольное шли-
фование. Убедившись в правильности наладки, т. е. в соответствии
обработанной детали операционному чертежу, а производитель-
ности станка — технологической карте, можно приступать к ра-
боте в полном автоматическом цикле.
НАЛАДКА СТАНКОВ В СОСТАВЕ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
Современные бесцентровые круглошлифовальные станки явля-
ются, как правило, станками-автоматами. Они оснащаются при-
борами активного контроля, подналадчиками или системами
путевого контроля цикла. Реже бесцентровые специализированные
станки работают в полуавтоматическом режиме, и некоторые
операции (загрузку лотков, подналадку и т. п.) выполняет опе-
ратор. Оборудование, входящее в состав автоматических линий,
должно работать в автоматическом режиме и, кроме того, иметь
связь с предыдущим и последующим участками линии.
Наиболее трудоемка наладка в автоматической линии бесцен-
тровых круглошлифовальных станков, работающих «на проход».
Участки, которые они образуют, состоят обычно из двух станков
с широкими кругами, соединенных жесткой связью. Ответственным
моментом в процессе их наладки является настройка автомати-
ческой правки шлифовальных кругов. Делается это в следующей
последовательности. Опытным путем устанавливают время между
правками кругов. Обычно лимитирует станок для чистового шлифо-
вания,, круги которого более твердые и мелкозернистые, чем для
чернового, и быстрее засаливаются. Время между правками зада-
ется по реле времени одного из станков. Команда на правку пода-
ется для обоих станков независимо от состояния круга чернового
станка. Эта операция обычно оправдана, так как при правке
одного станка второй вынужден все равно простаивать из-за
жесткой связи. После получения команды на правку шлифоваль-
ный круг с заготовкой разводятся на определенную величину
порядка от 0,05 до 0,2 мм с помощью механизма постоянного
отвода, который имеется практически во всех современных стан-
ках. Затем производится автоматическая правка шлифовального
круга по циклу: дозированная подача алмаза; ход устройства для
правки вперед вдоль оси круга; дозированная подача алмаза; ход
устройства для правки назад. Наиболее ответственная операция
здесь — выбор оптимальной величины первой дозированной пода-
чи. Для нормального восстановления режущих свойств большин-
ства кругов достаточно, чтобы глубина врезания алмаза была
порядка 0,02—0,05 мм. Однако при определении величины первой
дозированной подачи следует учитывать и величину износа круга
в период между правками, которая должна быть приплюсована
к необходимой. Обычно суммарную величину первой дозированной
101
подачи устанавливают в пределах 0,05—0,08 мм. Правда, из-за
нестабильного износа кругов от одной правки к другой нераци-
онально расходуется абразивный материал. Многочисленные по-
пытки автоматизировать касание алмаза со шлифовальным кругом
Рис. 54. Схема электромеханического
механизма подачи алмаза
для станков, работающих на проход, к сожалению, практически
приемлемых схем не создали. Это объясняется достаточно сложным
профилем образующей шлифо-
вального круга и сложным не-
однородным характером его из-
носа вдоль оси.
На рис. 54 показана схема
механизма подачи алмаза на
шлифовальный круг. Механизм
представляет собой редуктор
с большим передаточным отно-
шением, привод которого осу-
ществляется от электродвига-
теля со встроенным редуктором (серии РД-09). Наладка этого
устройства осуществляется путем подбора времени включения
приводного электродвигателя для осуществления определен-
ной дозированной подачи или, по другим схемам управления,
установкой необходимого числа циклов на счетчике. Более простое
Рис. 55. Храповое устрой-
ство подачи алмаза
в наладке, но менее точное, храповое устройство подачи алмаза
(рис. 55). За один оборот храпового колеса алмаз может быть
перемещен на 2 мм. Храповое колесо имеет 100 зубьев и более.
Наладка устройства заключается в установке угла поворота,
который обеспечивает необходимую величину подачи алмаза.
Достигается это, во-первых, установкой величины хода колеса
вдоль упора за счет перемещения конечных выключателей, огра-
ничивающих продольный ход устройства для правки, во-вторых,
регулируется высота зуба упора — ее рост увеличивает дозиро-
ванную подачу. Как и в первом устройстве величина подачи
контролируется по лимбу или индикатором часового типа.
После правки шлифовальный круг с заготовкой должны авто-
матически занять такое взаимное положение, которое обеспечило бы
102
в начале обработки требуемый размер детали, — станок должен
«выйти на размер».
Полного решения данного вопроса для проходных станков,
работающих с точностями, меньшими 0,02 мм, в настоящее время
нет. Это объясняется сложностью процесса бесцентрового проход-
ного шлифования. Ёоспользуемся для пояснения упрощенной
схемой выхода станка на размер (рис. 56). Предположим, что
выправленный шлифовальный круг начал обрабатывать деталь
в требуемом размере и занял при этом положение 1. Затем происхо-
дят подналадки, и круг, пройдя какое-то расстояние а перед
правкой, занимает положение 2. После команды на правку круг
Рис. 56. Схема «выхода станка на размер»
отводится в исходное положение 3, величина b этого отвода по-
стоянна. Затем происходит правка круга. Алмаз подается на вели-
чину с. На эту же величину происходит компенсация подачи
(обычно во время процесса правки). Затем из нового исходного
положения 3' производится подача круга на величину b в положе-
ние 2' Для обеспечения максимально точного выхода станка на
размер необходимо точно определить величину компенсации подачи
станка после правки. Самый простой способ — установить вели-
чину компенсации подачей алмаза, т. е. d = с. Однако этот способ,
как говорилось выше, приводит к нерациональному использо-
ванию абразивного инструмента и не обеспечивает высокой точ-
ности входа в размер, так как не учитывает натяга системы СПИД.
Поясним последнее более подробно. Для осуществления процесса
шлифования необходим определенный натяг между деталью
и шлифовальным кругом. При износе и затуплении круга про-
изводятся подналадки фактически только для поддержания этого
натяга. Следовательно, путь подналадок а определяется не только
износом шлифовального круга, но и величиной натяга системы.
Однако сложность состоит в том, что при шлифовании величина
необходимого натяга не всегда постоянна, ибо при затуплении
шлифовального круга величина радиальной составляющей силы
резания увеличивается, превосходя первоначальную почти в 2 раза.
Кроме того, подналадки включают в себя и поправки для компен-
сации деформаций. Следовательно, мы имеем две нелинейных
103
величины —натяг системы СПИД и температурные деформации,
учет которых в системе автоматического входа станка в размер
(причем во время каждого цикла обработки) чрезвычайно сложен.
Поэтому точность входа станка в размер после правки во многом
зависит от конструкции и состояния станка, режущего инстру-
мента, режимов обработки и квалификации наладчика.
Для более точных работ, с допусками порядка 0,01—0,015 мм,
применяют иногда систему входа в размер до касания шлифоваль-
ного круга с деталью. При этом используют различные электрон-
ные устройства, отсекающие подачу в момент касания круга
с деталью. Такой метод также не обеспечивает точного входа станка
в размер, но оказывает существенную помощь наладчику, так как
гарантирует получение после правки деталей размером больше
номинального. Требуемый размер деталей получают после допол-
нительных подналадок. Станки для обработки деталей высокой
точности вводятся в размер только с помощью оператора.
Врезные бесцентровые круглошлифовальные и внутришлифо-
вальные автоматы, встраиваемые в автоматические линии, работают
параллельно или имеют гибкуй) связь. Поэтому особенностью их
работы в составе автоматической линии является связь с транспорт-
ными средствами — очередной рабочий цикл должен прекращаться
при отсутствии деталей в подающем устройстве или при перепол-
нении отводящего транспорта, а также автоматически возобно-
вляться при устранении неполадок.
Глава V
ТИПОВЫЕ НАЛАДКИ БЕСЦЕНТРОВО-
ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ
На современных бесцентрово-шлифовальных станках обраба-
тываются практически все детали типа тел вращения. Высокая
производительность, простота их обслуживания, не требующая
высокой квалификации оператора, легкость встраивания в авто-
матические линии сделали данный процесс основой массового
и крупносерийного производства круглых изделий, особенно
в подшипниковой и автотракторной промышленности. Важным
условием обеспечения эффективности бесцентрового шлифования
является конструирование обрабатываемых деталей с учетом
требований технологичности для данного способа. Большая
номенклатура изделий привела к созданию разнообразных схем
их обработки, которые, ккак правило, дают возможность макси-
мально использовать технологические возможности оборудования.
В данной главе рассмотрим вопросы наладки автоматизации
бесцентровых станков для изготовления типовых деталей массо-
вого производства.
ПРОХОДНОЕ ШЛИФОВАНИЕ
Методом проходного бесцентрового круглого шлифования
обрабатываются гладкие цилиндрические детали различной длины.
Осевая подача заготовки сообщается за счет поворота ведущего
круга на определенный угол. В зависимости от соотношения длин
и диаметров детали применяют различные методы наладки станков
и типы загрузочных устройств, магазинов, бункеров и контроль-
ных устройств.
Наружные кольца подшипников — наиболее массовая деталь,
получаемая способом «на проход». Заготовка кольца поступает
на операцию бесцентрового шлифования после токарной и терми-
ческой обработки, пройдя первую шлифовальную операцию
(торцов). В связи с ростом требований к долговечности подшип-
ников повысились требования и к монтажной поверхности под-
шипника, которая служит базой для обработки дорожек качения
колец. Огранность и волнистость должны быть в пределах от не-
скольких микрометров до их долей в зависимости от класса точ-
ности подшипника и его размеров. Специфику же проходному
бесцентровому шлифованию колец придает необходимость выполне-
ния одного из важнейших и жестких технических требований —
105
выдерживать неперпендикулярность образующей цилиндрической
наружной поверхности к торцу кольца. Ввиду того, что отношение
диаметра к высоте кольца находится обычно в пределах от 2,5
до 10, то они неустойчивы в зоне обработки, и для получения
требуемых точностных параметров необходимо обеспечить их
шлифование в плотном столбе деталей. Достигается это рядом
мероприятий — применением специальных загрузочных устройств
и соответствующей организацией рабочей зоны станка. Правку
Рис. 57. Двухвалковое загрузочное устройство с коническими валками
ведущего круга производят таким образом, чтобы обеспечить
постоянное убывание осевой скорости детали при ее прохождении
через зону резания, т. е. горловину гиперболоида сместить за
шлифовальный круг в сторону выхода деталей (подробно рас-
сматривалось выше).
На бесцентровых станках для получения деталей типа колец
применяют двух- и одновалковые загрузочные устройства. Так как
в процессе бесцентрового шлифования отсутствует жесткая кине-
матическая связь между заготовкой и кругами, то наряду с высо-
кими требованиями к наладке станка не менее важно создать
необходимые условия подачи заготовок в рабочую зону. Валковые
загрузочные устройства должны обеспечивать свободный переход
заготовок в рабочую зону станка, правильную их ориентацию (при
изломе столба заготовок в вертикальной плоскости образуются
разрывы в рабочем пространстве, изломы столба в горизонтальной
плоскости приводят к появлению конусообразное™, ухудшению
106
условий шлифования), требуемые скорость движения и подпор
заготовок. При эксплуатации станков в автоматической линии
загрузочные устройства располагают так, чтобы одно служило для
подачи заготовок в рабочее пространство (подающие валки),
а другое —для отвода колец из рабочего пространства станка
(отводящие валки). Принцип работы подающих и отводящих вал-
ков аналогичен. На рис. 57 показано двухвалковое загрузочное
устройство. В станине 2 (корытообразной формы) смонтированы
два конических валка /, приводимые во вращение цепной переда-
чей 3 от редуктора 4 с электродвигателем постоянного тока 5,
обеспечивающим бесступенчатое регулирование числа оборотов
валков, что позволяет синхронизировать работу нескольких
устройств и станков при встраивании их в автоматическую линию.
Станина этого узла смонтирована на тумбе 6, относительно которой
ее можно устанавливать шо высоте в разные положения. Для
небольшого установочного относительно станка перемещения
станины с валками по горизонтали имеются направляющие планки.
Движение заготовок (и создание осевой силы) обеспечивается
благодаря тому, что валки повернуты один относительно другого
и относительно оси столба колец. Скорость подачи заготовок можно
регулировать как изменением числа оборотов валков, так и углом
их перекоса. Рекомендуется применять углы перекоса не более
10—15 мм на 1 м длины валков. Больший угол приводит к перекосу
заготовок на валках. Не следует слишком широко разводить
валки. Движение колец наиболее устойчиво, когда угол между
лучами из центра детали к центрам валков не превышает 90°
В вертикальной плоскости валки можно устанавливать по уровню.
Допустимый радиальный наклон столба —не более 0,1 мм на
длине столба 1 м. Правильность положения валков в горизонталь-
ной плоскости проверяют пробным шлифованием. Показателем
неверной установки является повышенная конусообразность обра-
ботанных изделий и плохая работа входной части рабочей зоны
(наличие разрывов в столбе колец).
Аналогично налаживают и двухвалковые устройства типа пока-
занного на рис. 58, но ими нельзя обеспечить горизонтальное поло-
жение оси столба колец, так как поворачивается только один
конический валок, а цилиндрический выставляется параллельно
оси шлифовального круга. Для обеспечения правильного входа
деталей в зону шлифования применяют переходные устройства
от валков к ведущему кругу в виде призм и щечек. Для обработки
колец диаметром менее 80 мм широко используют одновалковые
загрузочные устройства (рис. 59). Скорость осевой подачи здесь
достигается разворотом гиперболоидального валка относительно
столба колец. Направление в зону резания обеспечивается боко-
выми направляющими планками, которые имеют все необходимые
регулировки.
Загрузка заготовок колец на валковые устройства производится
вручную или автоматически. Схема автоматической загрузки по-
107
Рис. 58. Загрузочное устройство с одним цилиндрическим и одним коническим
валками
Рис. 59. Одновалковое загрузочное устройство
Рис. 60. Схема автоматической загрузки за-
готовок колец на валковые устройства
Рис. 61. Схема проходной обра-
ботки колец с набором в пакет
казана на рис. 60. Из магазина 7, обычно дискового или качающе-
гося, заготовки через подъемник 2 проходят по лотку 3 к отсека-
телю 4 и после него попадают на валковое устройство. Отсекатель,
служащий для отделения от общего потока одной заготовки
(иногда группы), приводится в действие от электромагнита через
рычаг, который поворачивает заслонку. В процессе работы отсека-
тель может занимать два положения, при которых производится
отсечка из столба поступающих по лотку одной заготовки и подача
отсеченной заготовки на загрузочное устройство. Команда на
108
включение электромагнита отсекателя осуществляется датчиком 5.
Заготовка, прошедшая на валки, замыкает контакты датчика.
При ее перемещении по валкам в зону шлифования контакт датчика
размыкается, что является командой на включение электромагнита.
Заслонка поворачивается, открывая проход следующей заготовке.
Для обработки деталей диаметром менее 40 мм валковые за-
грузочные устройства, как правило, не применяют, так как их
трудно удовлетворительно
выполнить конструктивно.
Тогда при небольших сериях
изделий используют следую-
щие наиболее простые спосо-
бы: 1) набирают партии за-
готовок колец на штанги
г
/
ИР
Рис. 62. Схема загрузки заготовок колец из бункера с вра-
щающейся трубой
и обрабатывают их в пакете до окончательного размера (рис. 61);
2) применяют лоток с гравитационным подпором, который пред-
ставляет собой обыкновенный противовес. Для изготовления колец
крупными сериями и в массовом производстве эффективны другие
способы. На рис. 62 показана схема автоматизации бесцентрового
станка с использованием бункерного устройства и транспортной
системы для загрузки деталей типа колец. В ковш 1 подъемника 2
«навалом» загружаются заготовки. В "верхнем положении ковш
выгружает их в чашу 3 бункера, откуда они попадают в отверстие
вращающейся воронки, ориентируются и по трубе 4 механизма
подачи загружаются в зону шлифования станка 5. Механизм
подачи состоит из наклонного и горизонтального участков, выпол-
ненных в виде труб, соединенных между собой пружинами. Он
приводится во вращение от гидродвигателя и имеет широкий
диапазон регулирования чисел оборотов. Чаша бункера загру-
109
Рис. 63. Схема обработки детали
с косыми торцами
жается периодически. Также эффективно используются для
загрузки заготовок колец малого диаметра и вибролотки. Они
приводятся в действие при помощи магнита и якоря, за счет изме-
нения зазора между которыми регулируется скорость перемещения
заготовок. Каждый вибролоток может быть применен при работе
как одного станка, так и нескольких, в потоке или в автомати-
ческих линиях. Недостатки вибролотка: он создает только скорость
осевой подачи без вращения заготовки; необходимы переходные
элементы от лотка к зоне резания для более точной ориентации
деталей.
Способом «на проход» можно шлифовать очень тонкие заготовки
и детали с косыми торцами (рис. 63). Перед обработкой их собирают
на специальной оправке с базиро-
ванием по внутреннему отверстию
и стягивают по торцам. Тем же
способом «на проход» с подпором
по торцам шлифуются цилиндри-
ческие ролики подшипников, у ко-
торых соотношение диаметра к дли-
не меньше или равно единице.
Требования к неперпендикулярно-
сти торцов к цилиндрической на-
ружной поверхности для этих де-
талей очень жесткие. Подпор де-
талей в зоне шлифования обеспе-
чивается за счет осевой силы
устройств загрузки. Это условие может быть выполнено ви-
бробункером или специальным роликовым задавателем. На
рис. 64 показана схема автоматической загрузки с помощью
вибробункера /, устанавливаемого на опорной подставке. Заго-
товки ориентируются по длине на спирали чаши вибробункера.
Со спирали они сходят на гибкий лоток 2, имеющий форму призмы,
и передвигаются по нему в зону шлифования. Гибкий лоток,
собранный из тонких стальных лент, одним концом крепится
на стойке, другим — на кронштейне суппорта ножа 3 станка. Для
отсечки заготовок нужного диаметра и направления их по лотку
в один ряд у выходной спирали чаши установлена подвижная
планка. Сверху на чаше смонтирован ограничитель, предотвращаю-
щий движение деталей по спирали в два ряда и более. Более плавно
и с большим диапазоном скоростей можно подавать заготовки
роликов в рабочую зону станка с помощью устройства, показан-
ного на рис. 65. Из бункера по гибкому лотку ролики поступают
в трубу, которая непрерывным потоком (столбом) направляет
их к задающему устройству. Это устройство выполнено в виде
двух роликов, которые (один или оба) сделаны профилированными.
Нижний ролик —приводной —обычно выставляется и крепится
при наладке, второй ролик —нажимной —одновременно служит
отсекателем неправильно ориентированных заготовок. Для обеспе-
но
Рис. 64. Схема автоматической загрузки станка с помощью
вибробункера
чения большей силы подпора ролики армируют фрикционным
материалом. В зону шлифования заготовки поступают по переход-
ному направляющему устройству.
В серийном производстве выделяется обычно один станок, на
котором производится шлифование за несколько проходов. Если
операции загрузки-выгрузки не автоматизированы, то после
каждого прохода детали приходится вручную возвращать на
позицию загрузки. Обслуживают такой станок два-три-оператора
111
Рис. 66. Универсальная транспортная система для многопроходной обработки
крупногабаритных колец
в смену. Однако такой станок можно оснастить универсальной
быстропереналаживаемой транспортной системой для многократ-
ного шлифования (рис. 66). Система состоит из подающих 3 и
отводящих 4 двухвалковых устройств, наклонного лотка 1 с систе-
мой гидрозамедлителей 6, пневматического подъемника 2 и вытал-
кивателя 5. Работает она следующим образом. Заготовки вручную
загружают на подающее двухвалковое устройство 3, которое
транспортирует их в зону шлифования бесцентрового кругло-
шлифовального автомата. Пройдя зону шлифования, детали попа-
дают на отводящее двухвалковое устройство 4, ас него при помощи
выталкивателя 5—в огибающий станок, наклонный лоток 1.
По лотку кольца транспортируются к подъемнику 2, связанному
с подающим двухвалковым устройством 3. Благодаря встроенному
отсекателю в каретку подъемника подается по одному кольцу.
Таким образом, после ручной загрузки в транспортную систему
всей партии колец дальнейшая работа происходит автоматически
до требуемого числа проходов. Оператор периодически во время
последних проходов замеряет детали на стационарном приборе,
установленном рядом со станком. Окончательно обработанные
кольца выгружаются с отводящего валкового устройства вручную.
Эта система универсальна. При переходе на новый типоразмер
заготовки переналадке подвергаются валковые загрузочные
устройства, наклонный лоток, гидрозамедлители и каретка подъем-
ника. Время переналадки транспортной системы —2 ч.
Выталкиватель, разгружающий детали с отводящего валкового
устройства в наклонный лоток, работает следующим образом.
Заготовка, перемещаясь по отводящему валковому устройству,
в крайнем положении нажимает на флажок датчика, который
включает электромагнит возду хор азделителя пневмоцилиндра
112
выталкивателя. Шток последнего выталкивает кольцо в наклонный
лоток. При этом флажок датчика освобождается, срабатывает
электромагнит воздухораспределителя, изменяя подачу воздуха,
и шток пневмоцилиндра возвращается в исходное положение.
Выталкиватель монтируют на станине отводящего валкового
устройства на специальной стойке. По высоте выталкиватель
регулируют с помощью выполненных в стойке пазов. Для раз-
грузки колец разной ширины на конце штока пневмоцилиндра
имеется регулируемая планка. Плавную работу пневмоцилиндра
в крайних положениях обеспечивает тормозная система. Наклон-
ный лоток /, по которому детали транспортируются к подъемнику 2
под действием собственного веса, состоит из регулируемых по
высоте стоек, системы «гидрозаменитель» для торможения загото-
вок при транспортировании, неподвижной наружной и подвижной
внутренней стенок. Последняя обеспечивает регулирование по
ширине. Места загругления подвижной внутренней стенки выпол-
нены из стальной ленты толщиной 2 мм. На неподвижной стенке
наклонного лотка закреплены пять гидрозаменителей. Они
регулируются по высоте, в зависимости от диаметра детали, для
чего в кронштейнах предусмотрены специальные пазы. Угол
наклона лотка —8°.
Подъемник 2 состоит из корпуса и каретки, перемещающейся
по круглым направляющим внутри корпуса. Каретка приводится
в движение от пневмоцилиндра, установленного сверху на подъем-
нике. Электроконтактные датчики контролируют наличие детали
в каретке и отсутствие ее в зоне выгрузки на подающих валках.
В этом случае включается обмотка электромагнита воздухораспре-
делителя пневмоцилиндра подъемника и каретка движется вверх.
Придя в крайнее верхнее положение, каретка выдает на подающее
двухвалковое устройство очередную заготовку, которая, скаты-
ваясь по лотку, нажимает на флажок датчика. Обмотка электро-
магнита воздухораспределителя пневмоцилиндра, выключается
и каретка подъемника движется вниз, возвращаясь в исходное
положение. В конце хода она нажимает на рычаг отсекателя,
который пропускает следующую деталь.
Конструкция подъемника предусматривает возможность пере-
наладки с одного типоразмера на другой согласно технической
характеристики: имеется регулировка по высоте (ход самого
подъемника) и по ширине (каретки и лотка подъемника). Для
смягчения ударов колец при загрузке на подающем валковом
устройстве установлен специальный гидрозаменитель.
Другая, более многочисленная группа деталей шлифуется без
подпора в рабочей зоне. Таким методом ведут обработку, когда
требование по неперпендикулярности торцов отсутствует и когда
необходимо прошлифовать деталь с плохо или совсем необработан-
ными торцами. В этом случае нужно обеспечивать гарантированный
разрыв деталей в зоне обработки. Достигается это такой органи-
зацией рабочей зоны, когда осевая скорость обрабатываемой детали
113
увеличивается монотонно благодаря применению специальных
транспортных устройств. Примером обработки деталей с разрывом
при отношении Ud = 1 является шлифование деталей типа колец
карданных подшипников или поршней тормозного цилиндра авто-
мобилей. По форме такие изделия представляют собой небольшой
высоты стаканы. Торцы не шлифованы. Чтобы обеспечить гаранти-
рованный разрыв между обрабатываемыми деталями, можно исполь-
t I
* I
Рис. 67. Загрузочное устройство для колец карданных подшипников
зовать задающее устройство, показанное на р’ИС. 67. Заготовки
по наклонному или вертикальному лотку 1 опускаются под дей-
ствием силы тяжести на направляющее устройство 3 и толкателем 2
подаются в зону обработки. Скорость перемещения детали в рабо-
чей зоне немного превосходит темп работы толкателя, чем и
достигается надежный «разрыв» деталей в зоне обработки.
Детали, у которых соотношение Ud >> 1,54-3, обычно загру-
жаются в зону обработки с помощью цепных или ленточных транс-
портеров. По назначению они подразделяются в основном на три
вида: подводящие, промежуточные и отводящие. Подводящий
транспортер служит для подачи деталей из магазинов (бункеров)
в зону резания станка. Функции промежуточного транспортера —
быстрый отвод обработанных деталей от зоны резания предыду-
щего станка и подача их в зону резания следующего. При произ-
водственной необходимости на промежуточном транспортере может
быть установлен контрольно-измерительный (контрол ьно-подна-
114
ладочный) прибор, который производит измерение обработанных
деталей и по его результатам осуществляет управление предыду-
щим станком: дает команду на подналадку, правку и т. д. Отводя-
щий транспортер служит для отвода обработанных деталей из
зоны шлифования и передачи их дальше в соответствии с техноло-
гическим процессом. На таком транспортере также может устана-
вливаться контрольно-подналадочный прибор.
Транспортеры могут оснащаться датчиками контроля наличия
деталей.
Подводящий цепной транспортер, смонтированный на стойках,
приводится в движение через редуктор от индивидуального элек-
тродвигателя (рис. 68). По концам сварного корпуса коробчатого
сечения расположены две звездочки: приводная и холостая. Через
звездочки переброшена замкнутая зубчатая цепь, натяжение
которой осуществляется путем смещения холостой звездочки
вместе с ее опорной планкой. Чтобы верхняя ветвь цепи не про-
висала, вдоль транспортера установлены стальные каленые планки.
На боковых стенках транспортера с внутренней стороны также
закреплены каленые планки.
Для обеспечения правильного входа детали в зону шлифования
в конце транспортера перед станком смонтированы регулируемые
направляющие планки. Приводом транспортера служит фланцевый
электродвигатель переменного тока, движение от которого пере-
дается через червячно-цилиндрический редуктор, у которого пара
цилиндрических' зубчатых колес сменные, втулочно-роликовую
цепь и две звездочки. Приводная звездочка на редукторе снабжена
предохранительной муфтой. Натяжение втулочно-роликоввй цепи
115
привода осуществляется перемещением редуктора по направляю-
щим в горизонтальном направлении. Один конец транспортера
может крепиться с помощью специального кронштейна к суппорту
ножа, опорой второго конца служит стойка, регулируемая по
высоте. Промежуточный и отводящий транспортеры имеют анало-
гичную конструкцию.
Осевая сила, создаваемая транспортером, зависит от числа
укладываемых на его цепь деталей (их массы) и скорости движения.
Ее можно регулировать только за счет изменения этих параметров.
Подача заготовок на подводящие цепные транспортеры осуществля-
ется вручную или из бункерных устройств. Барабанное бункерное
Рис. 69. Барабанное бункерное загрузочное устройство
загрузочное устройство, показанное на рис. 69, предназначено для
деталей типа осей. Состоит оно из чаши /, барабана и привода.
Барабан представляет собой полый вал 7, на котором жестко
закреплены диски 2. Диски 3 жестко соединены с валом 6, На
концах валов 6 и 7 закреплены полумуфты 4 и 5, имеющие возмож-
ность относительного поворота при переналадке с одного диаметра
детали на другой. Поворот барабана осуществляется от гидро-
цилиндра 10 через реечную передачу 11. Заготовки 9 укладываются
в чашу штабелями. При вращении барабана одна из заготовок
западает в его паз и при последующем повороте через прорезь 8
попадает на устройство загрузки, например на цепной транспортер.
Цепное бункерное загрузочное устройство (рис. 70) устанавли-
вают рядом со станком. Заготовки (поршневые пальцы, втулки
и др.) насыпают навалом в чашу 8 бункера или они поступают туда
после предварительных операций, когда станок встроен в автома-
тическую линию. От электродвигателя 1 движение через муфту 2
и червячный редуктор 3 передается на цепную передачу 4. К цепи
передачи прикреплены башмаки 5 с лотками 6. При прохождении
цепи через чашу 8 бункера в лотки 6 попадают заготовки и под-
нимаются до совпадения лотка с накопителем 7, по которому они
под действием собственного веса падают в транспортный лоток
и движутся по нему в зону шлифования. Для легких деталей
116
необходимо прикладывать дополнительное усилие, чтобы столк-
нуть их с лотка накопителя. В этом случае используют специаль-
ные копиры, струю сжатого воздуха и т. д. Если накопитель
заполнен, заготовки по отводному рукаву возвращаются обратно
в бункер.
Обычно направляющие планки цепных транспортеров не обес-
печивают загрузку деталей в зону обработки с высокой точностью,
поэтому между ними и станком, когда требуется качественное
Рис. 70. Цепное бункерное загрузочное устройство
шлифование, устанавливают промежуточные направляющие
устройства. При шлифовании деталей типа поршневых пальцев,
толкателей и т. п. в качестве промежуточных устройств применяют
направляющие щечки, которые монтируют как на входе, так и
на выходе из зоны обработки. На рис. 71 показана схема установки
таких щечек. Ввиду высоких требований, предъявляемых к этим
устройствам, их выполняют очень тщательно. Щечки должны
легко переналаживаться с одного диаметра изделия на другой
и обеспечивать плавный переход деталей на ведущий круг. Для
этой цели щечка со стороны ведущего круга, кроме регулировки
на диаметральный размер, часто имеет возможность переналадки
и в горизонтальной плоскости. Со стороны шлифовального круга
щечку выставляют с зазором 0,1—0,5 мм, чтобы в рабочую зону
могли подаваться детали с максимальным припуском на обработку,
но не более указанной величины. Основное назначение этой щечки
— предотвращать попадание деталей на торец вращающегося
117
Рис. 71. Схема установки направляющих щечек
шлифовального круга в случае затора в рабочей зоне (или на
выходе) при действующем подводящем транспортере.
При обработке более длинных, чем поршневые пальцы, деталей
(Z = 100 мм) выполнить опорные ножи технологически оказы-
вается очень трудно, а следовательно, нельзя применять и щечки.
В этом случае используют направляющие призмы (рис. 72). Они
имеют регулировку в трех плоскостях для обеспечения нормаль-
ного входа и выхода деталей. Такие призмы обычно стальные
каленые, но при шлифовании деталей до высокого класса чистоты
их делают из износостойких неметаллических материалов (напри-
мер, капролактама), чтобы исключить образование рисок на
обработанной поверхности. Когда требования к качеству деталей
очень высоки, выставить выходные направляющие устройства
оказывается очень трудно, причем ввиду износа их и влияния
тепловых деформаций установленное положение быстро изме-
няется. В этом случае для ряда деталей длиной до 200 мм оказалась
эффективной сборка шлифовального круга уменьшенных размеров
(рис. 73), исключающая необходимость тщательной установки
направляющих выходных устройств.
При обработке изделий типа поршневых пальцев хорошие
результаты достигаются, когда шлифовальный и ведущий круги
Рие. 72, Направляющие призмы
П8
Рис. 73. Укороченная сборка шлифо- Рис. 74. Схема рабочей зоны для окон*
вального круга	чательной обработки поршневых паль-
цев
имеют одинаковую высоту, а опорный нож —скос на выходе под
углом порядка 30—40° (рис. 74). Начало скоса располагают
относительно торцов кругов таким образом, чтобы сразу же после
окончания шлифования поршневой палец под действием силы
тяжести отрывался от последующих деталей. Щечки выполняют
при этом только роль направляющих при падении пальца и должны
выставляться строго вертикально. Чтобы деталь вращалась до
последнего момента выхода из рабочей зоны станка, целесообразно
в наборном шлифовальном круге (см. рис. 73) последним устана-
вливать графитовый круг (типа ГЕМ28МЗБ). Обладая свойством
деформироваться при правке алмазом на значительно большую
величину, чем керамические круги, он обычно на 0,015—0,020 мм
полнее, изнашивается меньше, хорошо сцепляется с обрабатывае-
мой деталью. Кроме того, при применении этих кругов достигается
высокое качество поверхности [5].
Свою специфику имеет шлифование на проход изделий типа
толкателей клапана, карданного подшипника и т. п. Зти детали
из-за внутреннего глухого отверстия имеют неодинаковую же-
сткость вдоль оси: максимальную у донышка и минимальную
у противоположного конца. Установлено, что обрабатывать такие
детали надо в строго ориентированном положении — отверстием
вперед. При этом, когда, например, толкатель выходит из зоны
обработки, нагрузке от деформации узлов станка сопротивляются
более жесткие сечения, расположенные ближе к донышку. Резуль-
таты по овальности и конусообразности получаются при шлифова-
нии сориентированных таким образом деталей значительно лучше,
чем обработанных хаотично или донышком вперед.
Загружают подобные детали вручную или с помощью ориенти-
рующих устройств, использующих форму деталей и несимметрич-
ное распределение в них массы.
На проходных бесцентровых круглошлифовальных станках
обрабатывают и детали диаметром от 0,5—до 3 мм типа иголок
карданных подшипников. Особенностью этого процесса является
большая скорость осевой подачи деталей (порядка 15—25 м/мин).
Загрузка станков с такой производительностью невозможна тра-
диционными транспортными устройствами, поэтому применяют
119
Рис. 75. Схема эжекторного сопла для загрузки иголок
комбинацию вибробункера с воздушным эжекторным соплом.
На рис. 75 показана схема такого сопла. Из вибробункера иголки
плотным столбом через направляющую трубку 1 попадают в сопло
эжектора 2. Создаваемая струя воздуха подает заготовки по второй
направляющей втулке 3 в зону шлифования со скоростью, большей
скорости осевой подачи при обработке. Из-за большой скорости
вращения заготовки в рабочей зоне, малой ее массы и возможном
подпоре при наличии некачественных торцов шлифование иголок
производят с превышением над линией центров на 1—3 мм, при-
меняя верхнюю линейку, которая предотвращает возможный
отрыв изделий от опорного ножа. Черновое шлифование ведут,
как правило, с базированием ниже линии центров.
На специальных бесцентровых станках обрабатывают на про-
ход детали с выпуклой образующей и конические. На рис. 76, а
показана схема обработки бочкообразных роликов (точнее, роли-
ков с выпуклостью, определяемой стрелкой порядка 1—5 мкм).
Величина выпуклости на ролике полностью определяется органи-
зацией рабочей зоны — формой копирных линеек и опорного
ножа. Конические штифты и ролики обрабатывают с базированием
на специальных барабанах и ножах, на которых детали вращаются
ц перемещаются вдоль зоны шлифования (рис. 76, б). Операция
осуществима только на ограниченных режимах со специальным
выставлением опорного ножа для предотвращения образования
седлообразности конической поверхности. Чтобы исключить не-
правильную загрузку роликов в барабан, применяют ориентирую-
щее устройство, состоящее из двух вращающихся валков (рис. 77).
Валки установлены так, что по мере продвижения по ним ролики
Рис. 76. Схема обработки на проход деталей:
а ® о выпуклой образующей; б ® конических
120
поворачиваются меньшим торцом вниз под действием собственного
веса и при подходе к концам валков падают между ними в прием-
ную трубу (лоток). Для большей надежности работы ориентирую-
щего устройства над валками ставится ограничитель, который
сбрасывает с валков несориентированные ролики. Точность обра-
ботки конических роликов во многом зависит от качества выполне-
Рис. 77. Ориентирующее устройство для конических деталей
ния барабанов. Из-за проскальзывания между роликом и базирую-
щими поверхностями барабана происходит интенсивный износ
последнего, ибо технологически выполнить рабочую поверхность
барабана с- твердостью, много превышающей твердость обраба-
тываемой детали, чрезвычайно трудно.
Высокоточные специальные станки для шлифования кониче-
ских роликов имеют на месте обычного прибора правки ведущего
круга специальные устройства для подшлифования всего профиля
барабана. Это позволяет значительно повысить точность шлифова-
ния роликов и производительность оборудования по сравнению
с подготовкой барабанов вне станка.
ВРЕЗНОЕ ШЛИФОВАНИЕ
Для шлифования ступенчатых валов, фланцев, фасонных
и конических поверхностей, а также деталей, имеющих эксцен-
тричность, применяют бесцентровые круглошлифовальные станки,
работающие методом поперечной подачи — методом врезания.
Врезанием могут быть обработаны детали как по всему профилю,
так и отдельные их поверхности, шейки. Загрузочно-разгрузочные
устройства к таким станкам обладают характерными особенно-
стями.
На рис. 78 показана схема обработки веретена по полному про-
филю. Отличительной особенностью наладки является то, что здесь
профили ведущего и шлифовального кругов одинаковы. Следо-
вательно, один и тот же профиль имеют копирные линейки на
устройствах правки шлифовального и ведущего кругов. Поэтому
121
при наладке станка особое внимание должно быть уделено взаим-
ному положению шлифовального и ведущего кругов. Необходимо,
чтобы точки перехода их профилей лежали в одной плоскости,
перпендикулярной осям шпинделей. На станках, обрабатывающих
детали типа веретен, фасонных изделий, для ускорения наладки
бабка шлифовального круга имеет возможность установочного
перемещения вдоль оси шпинделя
на 3—10 мм.
Каждый новый цикл станка на-
чинается с выгрузки обработанной
детали и загрузки заготовки. Дви-
жения загрузки и выгрузки вы-
полняются одновременно двуру-
ким механизмом, захваты которого
осуществляют встречное транспор-
тирование заготовки и обработан-
ного изделия в двух различных
Ргс. 78. Схема обработки вреза- плоскостях, пересекающихся под
нием веретена по полному профилю небольшим углом (рис. 79). При-
чем исходная позиция руки и по-
зиция обработки находятся на линии пересечения этих пло-
скостей. Обе руки приходят одновременно в свои конечные
пункты и прижимаются пружинами к жестким упорам. При-
вод этого механизма осуществляется от гидроцилиндра через
кулисный механизм и тяги. Кулисный механизм обеспечивает
плавное уменьшение скорости движения рук при подходе к жестким
упорам, что исключает динамические перегрузки и удары, а также
Рис. 79. Схема двухрукового механизма загрузки-выгрузки
обеспечивает мягкое опускание обрабатываемой заготовки на
опорный нож. После этого по команде от бесконтактного датчика,
установленного на плите механизма привода поворота рук, начи-
нается шлифование. Одновременно включается электродвигатель
кулачкового механизма, который перемещает обработанное изде-
лие на позицию измерения (рис. 80). В момент его прихода на
позицию измерения кулачок, укрепленный на валу рабочего
кулака, воздействуя на микропереключатель, выдает команду,
по которой измерительная призма прибора опускается на деталь.
Цикл измерения — 4—5 с. При выходе размеров изделия за
предел поля подналадки измерительный прибор выдает команду
на подналадку шлифовального круга (компенсацию износа). Если
размеры изделия выходят за границу поля допуска, прибор дает
122
команду на отскок шлифовальной бабки и остановку электродви-
гателя кулачкового механизма транспортера. После отвода измери-
тельной призмы готовая деталь перемещается на позицию выгрузки
и под собственным весом скатывается в лоток. Затем транспорти-
рующая планка возвращается в позицию загрузки. При подходе
к ней она нажимает на рычаг, который, поворачиваясь, выталки-
вает одну заготовку из лотка загрузки в паз транспортирующей
планки. Далее заготовка поступает в исходную позицию транспор-
тера. В этом положении кулачок, укрепленный на валу рабочего
кулака, нажимая на микропереключатель, останавливает электро-
Рис. 80. Схема кулачкового механизма транспортера
двигатель кулачкового вала. По окончании шлифования начи-
нается новый цикл.
На рис. 81 показана схема обработки четырех шеек вала элек-
тродвигателя в сборе с ротором. На шпинделе устанавливают набор
шлифовальных кругов, обеспечивающих одновременное шлифо-
вание всех обрабатываемых поверхностей. Для заправки шлифо-
вальных кругов прибор правки оснащают соответствующим набо-
ром копирных линеек. Последние имеют регулировки для.дости-
жения требуемой концентричности и конусообразности шеек
вала ротора. Устройство для правки шлифовального круга при
обработке деталей, у которых шлифуемые шейки разнесены на
значительное расстояние, должно иметь различные скорости
перемещения каретки: в пределах 100—250 мм/мин, когда осуще-
ствляется правка, и максимально возможную при прохождении
ею расстояния между кругами, т. е. когда правка не производится.
Переключение скоростей, сокращающее время цикла правки,
обеспечивают путевые конечные выключатели.
Вал в сборе с ротором устанавливают на опорном ноже и
ведущем круге, базируясь по двумя шейкам. Так как ротор,
расположенный в средней части вала, имеет большую массу, для
более надежного базирования применяют прижимной ролик,
благодаря которому увеличивается сила прижима детали к веду-
щему кругу. Ролик прижимается пружиной, а отводится с помощью
гидравлического цилиндра, встроенного в суппорт ножа.
123
Автоматическая загрузка-выгрузка деталей осуществляется
с помощью манипулятора и поперечного транспортера. Манипу-
лятор установлен на корпусе бабки ведущего круга. В корпусе
манипулятора смонтирован распределительный вал, на котором
установлены четыре кулака. Приводом распределительного вала
служит плунжерный гидравлический цилиндр, встроенный в кор-
пус манипулятора. С помощью кулаков осуществляется движение
Рис. 81. Схема обработки четырех шеек вала электродвига-
теля в сборе с ротором
рычажной системы с закрепленными на концах рычагов двумя
захватами, работающими одновременно. Один захват подает
заготовки из позиции транспортирования в рабочую зону станка,
второй перемещает прошлифованную деталь из рабочей зоны
на позицию транспортирования. Замена прошлифованной детали
на заготовку на позиции транспортирования осуществляется
с помощью поперечного транспортера. Последний представляет
собой рычажну^о систему с подвешенным на ней захватом. Приво-
дом транспортера служит вертикальный гидроцилиндр, устано-
вленный в шахте. Корпус цилиндра вместе с закрепленным на нем
поперечным транспортером может перемещаться вверх-вниз. Этим
движением обеспечивается выгрузка прошлифованных деталей из
захвата поперечного транспортера в отводящий лоток и загрузка
заготовки из подающего лотка в захват транспортера. Подающий
и отводящий лотки крепятся на шахте. Загрузка и выгрузка дета-
лей в лотки производится вручную.
124
На рис. 82 показана схема
одновременного шлифования
четырех шеек оси катка. Об-
рабатываемая деталь бази-
руется на опорном ноже, на
котором закреплен также
торцовый упор, и на ведущем
круге. Базовыми выбраны
большие по длине шейки, по-
зволяющие применить веду-
щие круги большей высоты,
кроме того, к двум другим
шейкам предъявляются бо-
лее высокие требования по
точности (допуск на диаметр
14 мкм), и потому измери-
тельные лапки прибора ак-
тивного контроля необходи-
мо устанавливать именно на
них, что возможно только
при принятом способе бази-
рования. Правильное поло-
жение обрабатываемой де-
тали по оси шлифования
достигается с помощью торцо-
вого упора, который выстав-
ляют и закрепляют при под-
веденных к изделию невра-
щающихся шлифовальных
кругах. Часто для ускорения
этой наладки применяют спе-
циальные шаблоны. Оконча-
тельно устанавливают нуж-
ное положение торцового
упора после проведения проб-
ного шлифования. В связи
с высокими требованиями по
точности обработки шлифо-
вание ведут в два прохода —
предварительное и оконча-
тельное. При этом исполь-
зуют сквозной транспортер,
обеспечивающий постоянство
ориентации детали. Загру-
зочно-разгрузочное устрой-
ство относится к транспорте-
рам шагового типа и состоит
из корпуса с неподвижным
Рис. 82. Схема шлифования шеек оси катка
125
ножом, подвижной призмы, системы рычагов, гидроцилиндров
движения призмы вверх-вниз и вперед назад, основания. Че-
тыре заготовки вручную ориентированно укладывают на не-
подвижный нож, где их положение ограничено щеками от
поперечного перемещения и упорами от продольного. Загру-
зочное устройство за каждый ход подвижной призмы подни-
мает детали с неподвижного ножа и переносит на один шаг
вперед (длина шага несколько больше длины детали). Затем
призма опускается и очередная деталь поступает на нож суппорта
станка. Шлифование начнется только после того, как срабатывают
датчики контроля положения детали на ноже. Датчики могут
Рис. 83. Схема загрузки и обработки детали типа «ступенчатый вал» больших
габаритов
быть электроконтактными, пневматическими, индукционными,
бесконтактными и др. Они блокируют работу станка при поступле-
нии неправильно ориентированной детали, при ее перекосе и т. 'д.
Во время шлифования призма возвращается в исходное положение.
При очередном подъеме призмы прошлифованная деталь под-
нимается с ножа суппорта станка и движением призмы вперед
выносится на неподвижный нож загрузочно-разгрузочного устрой-
ства за станком. В дальнейшем цикл повторяется. При переполне-
нии разгрузочного участка дается команда на остановку станка,
поэтому необходимо своевременно снимать готовые детали.
На рис. 83 показана схема загрузки и обработки детали типа
ступенчатый вал больших габаритов (090x500) и массой до 40 кг.
Базирование осуществляется на ноже и ведущем круге, загрузоч-
ное устройство — шагового типа. Заготовка вала из накопителя
ориентированно подается на призму загрузки. Гидроцилиндром
загрузки она перемещается по призме на шаг, соответствующий
длине детали. Следующая заготовка подается в исходное положе-
ние на призму, и теперь гидроцилиндр перемещает сразу две
детали на такой же шаг. Длина призмы такова, что до зоны резания
станка на ней размещаются три заготовки На суппорте ножа
смонтирован подъемник, являющийся составной частью транспорт-
ного устройства (рис. 84). Он служит для установки детали на
базирующих элементах (ведущем круге и ноже) и для подъема
ее на линию транспортирования по окончании шлифования.
126
Рис. 84. Подъемник, смонтированный
на суппорте ножа
Линия транспортирования, как правило, находится на высоте
30—50 мм от линии шлифования. Подъемник состоит из гидро-
цилиндра двустороннего действия и соединенной с его штоком
призмы с гильзой. Контроль крайних положений поршня гидро-
цилиндра, а следовательно, и призмы производится двумя командо-
аппаратами, например, реле давления и конечными выключате-
лями. Подъемник должен обес-
печивать плавное опускание за-
готовки на нож (гидроцилиндр
имеет торможение в конце хода),
гарантированный зазор между
призмой и деталью во время
шлифования и последующий его
подъем на уровень транспорт-
ных призм.
Заготовка на призму подъем-
ника подается толкателем с за-
грузочного устройства. Подъем-
ник по команде от датчика ис-
ходного положения толкателя
(гидроцилиндра подачи дета-
лей) опускает деталь в рабочую
зону. Механизмом быстрого под-
вода шлифовальный круг по-
дается так, чтобы между ним и
обрабатываемой деталью обеспе-
чивался гарантированный за-
зор, величину которого уста-
навливают при отладке станка.
Далее включается механизм по-
дачи и шлифовальный круг на
ускоренной подаче подводится
до соприкосновения его с де-
талью. Этот момент контроли-
руется по реле прироста мощности, реле касания или другими уст-
ройствами. По команде от реле происходит переключение на черно-
вую подачу. Одновременно с этим к детали подводится контрольно-
измерительное устройство, которое по достижении установленного
припуска чистового шлифования дает команду на включение
чистовой подачи. При получении окончательного размера измери-
тельное устройство подает команду на окончание цикла обработки
— быстрый отвод шлифовального круга. Одновременно отводится
измерительное устройство. После этого деталь подъемником
выносится на уровень транспортирования и толкателем переме-
щается на призму выгрузки, а следующая заготовка поступает
на призму подъемника. Далее цикл повторяется.
На рис. 85 показана схема обработки фасонных валов. Базиро-
вание детали осуществляется на жестких опорах (башмаках) без
127
Рис. 85. Схемы обработки фасонных валов на жестких опорах
ведущего круга. Деталь поджимается к торцовому упору и при-
нудительно вращается специальным механизмом.
Механизм загрузки выполнен по типу механической руки
(рис. 86). Особенность этого механизма заключается в том, что
движение призм кинематически связано с перемещением отсека-
теля и происходит по следующему циклу. Призмы из положения
выгрузки начинают двигаться к зоне шлифования — запавшая
в диски отсекателя заготовка соскальзывает к точке раскрытия.
Отсекатель «раскрывается» и заготовка выпадает в тот момент,
когда внизу находятся призмы. Заготовка укладывается призмами
на башмачное устройство (скорость в крайней точке плавно сни-
жается до нуля) — отсекатель удерживает столб заготовок. Во
время обработки призмы остаются в зоне шлифования, после чего
выгружают обработанную деталь на нижние склизы кронштейна —
отсекатель возвращается в исходную позицию и захватывает
следующую деталь. Угол качания призм обусловлен ходом плун-
жера загрузки и фиксируется двумя бесконтактными выключате-
лями. На торцовом упоре имеется сопло, через которое постоянно
проходит воздух. По достижении правильного положения детали,
т. е. прижатия ее к торцовому упору, изменение расхода воздуха
через сопло фиксирует реле давления, которое выдает сигнал-
команду на начало работы станка в автоматическом цикле. Если
деталь в зоне шлифования отсутствует или не прижата к торцо-
вому упору, станок переключается в режим наладки.
Наладка станка имеет некоторые особенности. Базирование
заготовки на четырех независимых башмаках представляет опре-
деленные затруднения при установке ее в вертикальной и гори-
зонтальной плоскостях, особенно в тех случаях, когда она опи-
рается на башмаки конической поверхностью. Для упрощения
этого процесса предусмотрена специальная оправка. Установка
механизма вращения предусматривает достижение максимальной
соосности вращающихся частей с осью шлифования, обеспечение
128
Рис. 86. Механизм загрузки фасонных валов
надежного захвата конического хвостовика обрабатываемой де-
тали для сообщения ей необходимой скорости вращения. Окон-
чательно соосность вращающейся цанги с осью шлифования
определяют по отсутствию отрыва заготовки от опорных поверх-
ностей передних башмаков. При установке механизма загрузки
основной задачей является обеспечение параллельности оси
заготовки каждому новому ее положению в течение последова-
тельного перемещения с верхнего накопителя в позицию загрузки
и выгрузки. Перед наладкой этого узла необходимо познакомиться
с его описанием, а затем установить изменением расхода воздуха
скорость качения механической руки, удобную для наладки.
Наладку ведут в следующей последовательности. Механизм
переводят в положение «Загрузка», при котором призмы нахо-
дятся в зоне шлифования. На башмаки помещают прошлифо-
ванную в размер деталь и поджимают ее к торцовому упору.
При этом между деталью и призмами должен существовать зазор
не менее 0,2 мм (от каждой из сторон призм). Переводя призмы
в положение «Выгрузка», проверяют правильность расположе-
ния призм по оси детали, нормальное попадание на направляю-
щие выгрузки. В положении «Выгрузка» заготовка должна распо-
лагаться на направляющих накопителя, чтобы базовый ее торец
находился в плоскости торцового упора или был смещен в сто-
5 А. Ф. Прохоров	129
рону противобазового торца на 3—4 мм. После этого устанав-
ливают торцовый ограничитель. Ось заготовки, удерживаемая
от соскальзывания с направляющих накопителя дисками отсека-
теля, должна быть параллельна оси шлифования. В случае необ-
ходимости диски смещают вдоль заготовки. Проверяют достаточ-
ность угла наклона накопителя — заготовка должна свободно
скатываться и западать в пазы отсекателя, однако чрезмерное
увеличение угла нежелательно. Наиболее ответственный момент
наладки — западание заготовки в призмы после отсекания.
В момент раскрытия отсекателя заготовка не должна перекаши-
ваться или заваливаться на один край. Если при этом призмы
запаздывают, то необходимо ускорить раскрытие отсекателя сдви-
Рис. 87. Схема обработки длинного вала
ганием направляющих накопителя вверх по плите. И наоборот,
при необходимости замедлить момент выпадания заготовки на-
правляющие сдвигают вниз. После выполнения перечисленных
операций устанавливают необходимую скорость движения призм.
Профилирование шлифовального круга играет решающую роль
при получении требуемой формы обрабатываемой детали. Перед
установкой сборки кругов на станок необходимо проследить,
чтобы круги были предварительно проточены — это значительно
сокращает расход алмазного инструмента. Налаживают рабочее
положение копирны^ линеек для правки круга. При врезном
шлифовании профили обрабатываемых деталей часто имеют весьма
сложную форму, в связи с чем выполнение монолитных копиров,
повторяющих эти профили, представляет трудную технологиче-
скую задачу. Поэтому обычно профиль детали повторяется набо-
ром копирных линеек, выставленных на общем основании-по-
стели. Рабочее положение линеек на постели можно устанавли-
вать как на стенке, так и вне ее. Для контроля в специальную
стойку рычага прибора правки помещают индикатор часового
типа с необходимыми пределами измерения. При движении копир-
ного пальца по линейке мерительный наконечник индикатора
упирается в технологическую поверхность кронштейна, парал-
лельную направляющим устройства для правки. Для облегчения
установки копирных линеек при сложных профилях обрабаты-
ваемых деталей применяют цельные и регулируемые шаблоны.
Шаблон удобно использовать при наладке на одну деталь не-
130
Рис. 89. Схема обработки доро-
жек качения одновременно двух
внутренних колец конических
роликоподшипников
Рис. 88. Схема обработки ступен-
чатого вала с большим перепадом
диаметров
скольких станков. Правильность установки копиров проверяют
пробными шлифовками.
На рис. 87 показана схема обработки длинного вала вреза-
нием с поочередным шлифованием шеек. Шлифуемый конец вала
находится в рабочей зоне между кругами и базируется на ноже
и ведущем круге. Другой конец вала базируется на приводных
роликах и поджимается к торцовому упору специальным под-
жимом. Деталь шлифуют в две операции с поворотом вала на 180°
При обработке таких тяжелых деталей особенно важно обеспе-
чить плавное опускание детали на нож и ведущий круг. Тогда
снизу в зоне базирования применяют специальные подпружинен-
ные опоры, ролики, которые воспринимают основную составляю-
щую веса «тяжелого вала» и позволяют плавно пустить его на
нож. При шлифовании ступенчатых валов с большим перепадом
диаметров необходимо помнить, что такие детали при базиро-
вании на ноже и ведущем круге ступенчатой формы имеют раз-
личные скорости на разных шейках. Поэтому привод вала осуще-
ствляется только с помощью одной ступени круга, в то время
как у второй ступени происходит проскальзывание, т. е. приме-
няют комбинированную схему базирования: ведущий круг «ве-
дет» деталь на большую шейку, а малая шейка поддерживается
жесткой опорой, укрепленной на ноже (рис. 88). При выборе
шлифовальных кругов также надо всегда учитывать, что условия
обработки шеек в этом случае не одинаковы. Основная причина
отличия режущих способностей шлифующих кругов заключается
в том, что на каждой шейке снимается различное количество
металла в единицу времени, что приводит при прочих равных
условиях к более интенсивному затуплению и осыпанию круга,
шлифующего большую шейку.
На рис. 89 показана схема обработки дорожек качения одно-
временно двух внутренних колец конических роликоподшипни-
ков. Базирование осуществляется на ноже и ведущем круге,
131
Торцовые опоры могут перемещаться в осевом направлении для
регулирования разноразмерности шлифуемых деталей. Верхняя
часть торцовых опор имеет возможность поворота на небольшой
угол в обе стороны для регулирования угла конуса шлифуемых
деталей. Механизм загрузки одновременно загружает две ориен-
тированные детали и выгружает их после окончания шлифования
(рис. 90). К нему крепятся люльки, в которых транспортируются
обрабатываемые детали.
На рис. 91 показана схема загрузочного устройства для врез-
ного шлифования фасонных деталей. Оно располагается пор-
Рис. 90. Механизм загрузки колец конических роликоподшипников
тально над зоной шлифования и может быть использовано для
обработки как одной, так и одновременно нескольких деталей.
Устройство осуществляет захват заготовок для последующего
транспортирования их в зону шлифования, выгрузку деталей
и перенос в позицию измерения, снятие их с позиции измерения.
Вертикальные и горизонтальные перемещения производятся от
гидроцилиндров.
На рис. 92 показаны схемы обработки деталей различной кон-
фигурации при бесцентровом шлифовании методом врезани-я,
которые подтверждают большие возможности использования бес-
центровых круглошлифовальных станков в промышленности.
Поверхности качения бочкообразных роликов по схеме на рис. 92, а
шлифуются в три операции; предварительное, чистовое и окон-
чательное. Качество обработки обеспечивается подбором кругов
и распределением припуска. Ведущими кругами служат три
132
стальных диска. На рис. 92, б
и в приведены типовые наладки
на обработку клапана. В послед-
ние годы, в связи с внедрением
силового шлифования, в клапа-
нах вышлифовывают полуколь-
цевые пазы. В этом случае ис-
пользуют прижимной ролик во
время шлифования и алмазный
ролик для правки круга. На
рис. 92, а показано попарное
шлифование цапф крестовины
кардана. Бесцентровые станки n m п
,	Рис. 91. Схема многопозиционного
обеспечивают шлифование вре-	загрузочного устройства
занием сферических поверхно-
стей, в том числе с неполной сферой (рис. 92, 5). На рис. 92, е
показана схема шлифования многоступенчатого вала. Нали-
чие специальных переходов между поверхностями детали тех-
нологически обеспечивают данный вид обработки. По схеме
на рис. 92, ж одновременно шлифуют несколько наружных
поверхностей и торцов многоступенчатого валика. Станок
имеет две шлифовальные бабки, несущие круги специальной
чашечной формы, работающие периферией, и одну ведущую
бабку с кругом. Использование таких кругов дает следующие
преимущества: закругление, образующееся на пересечении рабо-
чих образующих шлифовального круга, может быть легко уда-
лено при правке обычным устройством, в то время как на пло-
ских кругах для его снятия требуется сложное правильное устрой-
ство; линейный контакт круга с заготовкой исключает прижоги
133
при шлифовании. На рис. 92, з показана схема шлифования
деталей, имеющих эксцентричность. Для того чтобы уменьшить
овальность, связанную с биением торца, фирма «Lidgoping»
применила перемещающийся в осевом направлении шпиндель.
В начале шлифования круг не соприкасается с торцовой поверх-
ностью. В этот момент торец обра-
батываемой детали прижимается
к упору ведущим кругом, уста-
новленным под углом 1/4° При-
близительно после 3 с шлифования
круг начинает смещаться по оси,
сдвигая при этом деталь с упора.
Спустя еще 4 или 5 с, круг начи-
нает обратное движение. Обраба-
тываемая деталь также движется
назад и становится своим торцом
на упор. Такая схема обработки
обеспечила получение овальности
3 мкм, при отсутствии осевого пе-
ремещения шлифовального шпин-
деля овальность достигла 7,5 мкм.
Для деталей, у которых нужно обработать не только цилиндри-
ческую или коническую поверхность, но и прошлифовать торцы,
применяют станки с такими наладками, дающими возможность
перемещения в осевом направлении шлифовального круга. Тогда
торец последнего подшлифовывает торец детали (рис. 93, а).
При высоких требованиях к обработке торца и цилиндрической
поверхности бабка должна иметь разворот в горизонтальной
плоскости на угол до 45°, а шлифовальный круг — заправку
в двух плоскостях (рис. 93, б).
ШЛИФОВАНИЕ ПРУТКОВ
Бесцентровое круглое шлифование сейчас широко применяют
для обработки пруткового материала. Если несколько лет назад
в машиностроении использовались горячекатанные прутки, то
в настоящее время большинство заводов требуют поставки каче-
ственной стали в форме калиброванных прутков с удаленным
дефектным слоем или со специальной отделкой поверхности.
По сравнению с обработкой деталей типа втулок и колец бесцен-
тровое круглое шлифование длинных деталей типа прутков имеет
ряд особенностей, связанных главным образом с тем, что длина
прутков значительно превышает высоту шлифовального круга.
В рабочей зоне находится только часть детали, а по обе стороны
от нее расположены «свободные» части прутка, длина которых
изменяется по мере осевого перемещения изделия. Ось заготовки,
поступающей на операцию бесцентрового шлифования, имеет
некоторую кривизну. При обработке это приводит к таким коле-
134
баниям свободных частей прутка, которые могут вызвать изме-
нение натяга системы СПИД и, как следствие, изменение диа-
метрального размера прутка. Чтобы уменьшить влияние неурав-
новешенности заготовки на точность обработки, в практике
заводов бесцентровое шлифование прутков производят ниже
центров станка, чем обеспечивается кинематическое замыкание
в зоне резания (см. рис. 17, а). Особенностями процесса объяс-
няются основные погрешности пруткового материала, обработан-
ного на бесцентровых круглошлифовальных станках: непостоян-
ство диаметрального размера вдоль оси детали, огранность попе-
речного сечения и его овальность.
Основной причиной возникновения погрешностей обработан-
ных прутков являются колебания нешлифуемых концов детали
во время резания под действием неуравновешенности из-за кри-
визны оси заготовки. При осевом перемещении прутка, вращаю-
щегося примерно с постоянной угловой скоростью, его собствен-
ная частота меняется в пределах от сю до 0, появляются условия
возникновения резонанса последовательно для многих гармоник,
и как следствие, вариация диаметрального размера детали по
его длине. Этим же объясняется и образование овальности, вели-
чина которой также переменна по длине прутка. Для повышения
точности шлифования данных изделий в первую очередь следует
максимально снизить основной фактор влияния — кривизну оси
заготовки. Правка прутков должна производиться как можно
более тщательно. Существенно помогает ограничение колебания
свободной части прутка непосредственно при входе и выходе из
рабочей зоны [6].
При шлифовании прутков применяют, как правило, транспорт-
ные рольганговые устройства; загрузочные — с накопителями
заготовок, разгрузочные — с емкостями для обработанных прут-
ков. На рис. 94 показана схема загрузочного устройства к бес-
центровому круглошлифовальному станку. Пакет прутков с по-
мощью крана штабелем загружают на стеллаж 5. Механизм 6
разбора прутков состоит из ножа, направляющих стоек, криво-
шипно-шатунного механизма, трансмиссии для одновременного
привода ножа в двух местах и цилиндрического двухступенчатого
редуктора. Нож совершает возвратно-поступательное движение
и выдает прутки по одной штуке на наклонные скаты, откуда они
скатываются до упора в укладчик. Для разбора прутков различ-
ных диаметров установлены подвижные стенки, регулировкой
которых обеспечивается отсекание одного прутка. При заполне-
нии наклонных скатов прутками срабатывает специальный дат-
чик 7 — следует команда на прекращение работы механизма
разбора. На подающий роликовый транспортер 8 прутки поме-
щает укладчик, представляющий собой вал на опорах, на котором
закреплены рычаги. Поворот укладчика осуществляется двумя
гидравлическими цилиндрами /, работающими от специальной
гидростанции 3. Работой гидроцилиндров управляют бескон-
135
тактные датчики 9. Роликовый транспортер смонтирован на столеР,
который имеет необходимые регулировки «вверх-вниз» и «вправо-
влево» с помощью специального механизма 4, что облегчает сов-
местную наладку станка и загрузочного устройства. Привод
роликового транспортера передает вращение на все ролики через
наружный вал. Для направления прутка в зону шлифования
имеются сменные воронки, устанавливаемые на конце крон-
штейна 10, закрепленного на торце стола. В зависимости от
Рио. 94. Схема устройства для загрузки прутков
диаметра обрабатываемого прутка подбирается соответствующая
сменная воронка, причем диаметр воронки берут на 1—2 мм
больше диаметра прутка.
Загрузку и разгрузку прутков, труб осуществляют также
с помощью рольгангов других конструкций. На устройствах,
направляющих деталь от рольгангов в зону обработки, устанав-
ливают призмы, ограничивающие колебания заготовок у зоны
шлифования. Призмы имеют вертикальную регулировку, а по
горизонтали перемещаются вместе с направляющими устрой-
ствами.
На станках общепринятой компоновки получить детали с не-
круглостью, меньшей нескольких микрометров, невозможно,
так как геометрические параметры их наладки способствуют
образованию трех-, пяти- и семигранности. Динамические свой-
ства оборудования не оказывают существенного влияния на вели-
чину трехгранности, так как область, где эта погрешность формы
136
Таблица 12
Параметры наладки
№ наладки	1	2	3
о а	0—6	22	31
р°	40—65	45	40
является наиболее «опасной», далеко перекрывает практически
возможные геометрические наладки станков при шлифовании
прутков. Наилучшие результаты по поперечной геометрии могут
быть достигнуты при использовании опорных ножей с углом
скоса 0—3°. Для получения точ-
ных длинных деталей с некруг-
лостью до нескольких десятых
долей микрометра необходимо
точку касания прутка с опор-
ным ножом удалить от точки
касания прутка со шлифоваль-
ным кругом на угловое расстоя-
ние более 90°. Целесообразно
использовать геометрические
наладки с параметрами, указанными в табл. 12 и рис. 19.
Реализация этих наладок возможна только на станках
мод. СЛ401 и СЛ605, которые специально спроектированы на
Московском заводе автоматических линий им. 50-летия СССР для
шлифования прутков и труб. При наличии высококачественных
абразивных кругов высокопроизводительное качественное шли-
фование с полированием можно вести и на станках по схеме обра-
ботки фирмы «Schumag» (ФРГ) (см. рис. 3, в).
ВНУТРЕННЕЕ ШЛИФОВАНИЕ
Наибольшее количество бесцентровых внутришлифовальных
станков используют в подшипниковой промышленности для шли-
фования посадочных отверстий внутренних колец различных
типов и дорожек качения наружных колец, т. е. деталей, у кото-
рых d j> /. В различных отраслях машиностроения они приме-
няются для обработки втулок, т. е. когда d < /. Автоматизация
загрузки-выгрузки на бесцентровых внутришлифовальных стан-
ках имеет ряд преимуществ перед патронными станками, так как
здесь она производится в плоскости рабочей зоны и, следовательно,
не требует перемещения детали в осевом направлении. Устрой-
ство загрузки-выгрузки встраивают непосредственно в станок.
Оно имеет ряд регулировочных элементов, которые обеспечивают
проведение этой операции для всего диапазона обрабатываемых
колец или втулок. Рассмотрим несколько схем таких механизмов
и определим необходимые сменные и переналаживаемые их эле-
менты.
Схема загрузочного устройства для станков с базированием
детали на роликах показана на рис. 95. При изменении диаметра
обрабатываемой заготовки проводят следующие регулировочные
операции. Стержень 2 перемещают вдоль его оси в корпусе отсе-
кателя 3, фиксируя кольцо в лотке загрузки /. Затем планку 9
устанавливают в пазу так, чтобы она при повороте рычага каса-
лась кольца, установленного в зоне обработки, в точке, располо-
137
7 г	5
9
Рис. 95. Схема загрузочного
устройства внутришлифоваль-
ного станка с базированием де-
тали на роликах
женной левее вертикальной оси кольца. Поворачивают кулачок 6
так, чтобы он воздействовал на толкатель 4, когда выгружаемое
кольцо, пройдя вертикальную ось ведущего ролика <8, будет
находиться в лотке разгрузки 5. Также необходимо заменить
щечку, ограничивающую деталь в осевом направлении в разрыве
между лотками (на рисунке щечка не показана). При изменении
высоты кольца необходимо отрегулировать ширину лотков 1 и 5
так, чтобы оно свободно прокатывалось. Для длинных втулок
применяют отсекатель, который рассчитан на небольшой диапа-
зон диаметров, поэтому при изменении последнего необходимо
заменить и отсекатель. При наладке
механизмов такого типа следует обра-
тить внимание на то, что при загруз-
ке, когда рычаг 7 движется вниз,
а отсекатель 3 открыт, кольцо, ска-
тываясь из лотка загрузки на планку
9, должно удерживать следующее
кольцо в лотке в таком положении,
чтобы при опускании отсекателя 3
оно оставалось в лотке загрузки /.
Щечку надо выставить так, чтобы
кольцо, установленное на роликах, и
торцовая опора имели между собой
зазор в пределах 1 —1,5 мм.
Для правильной работы станка
необходимо отрегулировать следую-
щие блокировки: исходное (нижнее)
положение рычага 7; положение на-
жимного ролика 10, соответствующее
зажатой детали, так как не допускается, чтобы путевой выключа-
тель, контролирующий это положение, был нажат, когда нажимной
ролик находится вверху (во время загрузки-выгрузки) или ниже
настроенного положения (при отсутствии детали).
Рассмотрим наиболее распространенные схемы загрузочных
устройств для станков с базированием на башмаках. На рис. 96, а
показана схема устройства, где рычаг 8 (рука), совершая воз-
вратно-качательное движение, при движении вверх забирает
обрабатываемую деталь 6 с рабочей позиции и выдает ее в лоток
разгрузки 10, а при движении вниз, получая заготовку из лотка
загрузки 1, устанавливает ее на рабочую позицию. При измене-
нии диаметра кольца необходимо сменить захватный элемент 7
рычага 8 и заслонку 5. Затем регулируют угловые положения
рычага 8: нижнее (для установки кольца на башмаках) и верхнее.
Оба положения фиксируются путевыми выключателями. При
регулировании отсекателя 4 перемещают упор 3 и верхнюю огра-
ничивающую планку 2, обеспечив выдачу деталей по одной штуке.
Угол и начало поворота отсекателя устанавливают с помощью
упора 9. При изменении высоты кольца регулируют ширину
138
лотков загрузки 1 и выгрузки 10 и заменяют захватный элемент 7,
который также определяет зазор между кольцом, установленным
на башмаках, и магнитным патроном. Этот зазор не должен пре®
вышать 1 мм, чтобы при включении магнитного патрона кольцб
притягивалось к нему. Для правильной работы станка необхо-
димо отрегулировать исходные (нижнее и верхнее) положения
рычага 3.
На рис. 96, б показана одна из схем устройства шахтного типа.
При изменении диаметра кольца необходимо сменить отсека-
у ?	3
Рис. 96. Схемы загрузки внутришЛифовального станка с базированием детали
на башмаках
тель 2, выталкиватель 5 и заслонку 7, отрегулировать лоток
загрузки 1. Заслонку 7 на рычаге 4 необходимо установить так,
чтобы во время загрузки кольца из шахты она не допускала
выкатывания его в лоток выгрузки 6, а при разгрузке (выталки-
вании) кольца с башмаков свободно пропускала его в лоток вы-
грузки. Положение выталкивателя 5 на рычаге 4 фиксируется
так, чтобы кольцо, падающее из лотка загрузки /, не ударялось
о башмаки. С изменением высоты кольца необходимо отрегули-
ровать ширину лотков / и 6. При работе механизма контролируют
два положения рычага 4, приводимого от гидроцилиндра 3, и
положение отсекателя 2.
Одной из особенностей наладки для шлифования открытых
отверстий является возможность получения выпуклых (бомбини-
рованных) поверхностей. Пример чертежа с заданием величины
бомбины и угла конуса отверстия, совмещенный со схемой изме-
рения, показан на рис. 97, а и б. Для образования бомбиниро-
ванной формы отверстия используется рассмотренный выше
способ, когда правильная цилиндрическая форма отверстия
139
искажается при перекосе оси детали и траектории осевого пере-
мещения шлифовального круга. Однако, чтобы получить задан-
ные чертежом величину выпуклости Л и положение вершины /0>
необходимо рассчитать и установить значение перекоса осей
(угол Яб) и смещение высоты центров детали и круга (Нб), после
чего произвести наладку станка в соответствии с полученными
6)
Рис. 97. Наладка внутришлифовального станка:
а » схема измерения угла ф; б & схема настройки станка
данными (см. также рис. 97, а, б). Угол поворота в вертикаль-
ной плоскости определяют по формуле
tg h = -7- /(<* + 2/0 tg <p — dmax cos q>) q Дшм ,
а величину смещения высоты центров по формуле
НЪ = Е 1— ]/1 — (^-)2sin(arctg-^----Л-б)],
К-Л--М/1 +	«п(ф-агС§2±^);
'=-йг+4
140
E, L, М, N — характеристики станка; dt ср, В, Amax, Zo, hQ —
заданы чертежом; с?! = 0,95—0,98 и с2 = 1,02 ч-1,05 — так назы-
ваемые коэффициенты безопасности.
После определения Хб с точностью до угловой секунды и Нб
с точностью до 0,01 мм производят наладку этих параметров на
станке. Для настройки угла Хб можно пользоваться синусной
линейкой и уровнем или иметь на станке аттестованные базы,
например, указанные на рис. 97, в — п, i, Т, Е. После про-
веденной наладки и пробного шлифования кругом диаметром
^итах = 0,8d может возникнуть необходимость в корректирова-
нии наладки. Ее проводят, дополнительно смещая высоту центров
на величину, которая рассчитывается по формуле
где знаки плюс или минус берут по результатам измерения в за-
висимости от знака б (см. рис. 97, а). Получив необходимые пара-
метры при шлифовании новым кругом, необходимо проверить
наладку на изношенном круге, диаметр которого
, п, U'tgV2
d + 2Z0 tg <p--j-----
jj___________________c2 amin
ш min	COS ф	*
Глава VI
ДЕФЕКТЫ БЕСЦЕНТРОВОГО ШЛИФОВАНИЯ
Бесцентровое шлифование в современных условиях выполняет
функцию финишной операции, определяющей качество продукции.
Требования к точности изготовления деталей подшипников,
поршневых пальцев и других деталей автотракторной промыш-
ленности очень высоки и достигают по отдельным параметрам
десятых долей микрометра. В данной главе рассмотрим качествен-
ный анализ типичных дефектов, методы их выявления и способы
устранения.
ПОГРЕШНОСТИ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
ГОСТ 10356—63 «Отклонения формы и расположение поверх-
ностей» определяет некруглость, как наибольшее расстояние от
точек реального профиля до прилегающей окружности (рис. 98).
Элементарными видами некруглости являются овальность и
Рис. 98. Элементарные виды некруглости
огранность. Современные средства измерения, такие как кругло-
меры, позволяют определять и записывать некруглость с точ-
ностью до десятых долей микрометра, давая возможность проана-
лизировать спектр некруглости, что очень важно для наладки
бесцентровых станков. Однако проверка деталей на кругломере
остается еще очень трудоемкой, и поэтому в массовом производ-
стве погрешности поперечного сечения контролируют на прибо-
рах ручного контроля, представляющих собой призмы или втулки
в зависимости от типа обрабатываемой детали.
Подшипниковые кольца проверяют, как правило, в призмах
с углом 2у, равным 60 и 90°, которые позволяют оценивать трех-
и пятигранность — наиболее вероятные погрешности на большин-
142
стве бесцентровых станков (рис. 99). Следует лишь учитывать,
что показания стрелочного измерительного прибора при проверке
огранности в призмах не являются их действительными значе-
ниями. Практически показания должны быть уменьшены при
60-градусной призме в 3 раза, при 90-градусной — в 2 раза.
В последнее время часто стали использовать призмы с углом 108°,
которые показывают весь спектр некруглости.
Детали типа поршневых пальцев контролируют во втулках,
снабженных отверстием для наконечника измерительного при-
бора (рис. 100). Причины образования огранности при бесцентро-
Рис. 99. Схемы измерения некругло-
сти в призме
Рис. 100. Схема измерения некруг-
лости во втулке
вом шлифовании подробно изложены выше. Основные — это
неправильная геометрическая наладка станка и влияние дина-
мических факторов. Повышенная огранность может возникать
и при шлифовании на очень жестких режимах. Величина оваль-
ности зависит от факторов, приводящих к неравномерному вра-
щению детали — биения шпинделя ведущего круга, недостаточ-
ности количества подаваемой СОЖ- Контролируют овальность
на приборах ручного контроля при измерении диаметрального
размера.
Специфичен процесс образования овальности при обработке
прутков и других длинных деталей (при Ud > 5), причем на раз-
ных их участках величина овальности различна. Влиянием геоме-
трических параметров наладки станка появление этого трудно-
устранимого дефекта объяснить нельзя. Причины, которые при-
водят к возникновению погрешности формы поперечного сечения
типа овальности, могут быть найдены только в связи с колеба-
ниями свободной части прутка. Рассуждение проведем в предпо-
ложении, что окончательная форма поперечного сечения прутка
определяется положением его последнего обрабатываемого сече-
ния относительно режущей кромки шлифовального круга; наладка
станка обеспечивает получение на деталях, длина которых зна-
чительно меньше высоты шлифовального круга, некруглость
порядка нескольких долей микрометра; сила резания пропор-
143
циональна снимаемому слою металла; базирующие элементы
станка абсолютно жестки (по сравнению с жесткостью прутков
диаметром 1—20 мм).
Возникающая при шлифовании прутков центробежная сила
равна в пределах одного оборота детали F = Aleco2, где М —
приведенная масса свободной части прутка, кг/с2/см; е — эксцен-
триситет, зависящий от кривизны оси заготовки, см; со — угловая
скорость вращения прутка, с”1. Реальная система СПИД бес-
центрового станка, шлифующего длинное изделие, сложна и
обладает большим числом степеней свободы. Ограничимся рас-
смотрением эквивалентной схемы, основанной на принятых допу-
щениях (рис. 101). Сила резания представлена в виде равномерно
распределенной нагрузки, а обрабатываемый пруток — как кон-
сольный стержень с эксцентрично расположенной на его конце
массой. Легко представить, что под действием центробежных сил
пруток, деформируясь, может на некотором участке зоны шлифо-
вания оторваться от базирующих элементов (или от одного
из них) и сместиться в направлении к шлифовальному кругу.
Для восстановления равновесия системы необходимо приложить
к прутку дополнительную силу. Ею является составляющая силы
резания, пропорциональная перемещению детали на круг. Эта
дополнительная сила также должна быть распределенной на-
грузкой. Ее эпюра будет иметь вид кривой высокого порядка
с максимумом в месте наибольшей деформации прутка. В первом
приближении, достаточном для выяснения характера исследуе-
мого явления, переменную составляющую силы резания изобра-
зим на эквивалентной схеме силой ka, действующей в точке наи-
большего ожидаемого прогиба прутка (см. рис. 101, а).
Пружина жесткостью k обозначает на схеме связь между
деталью и шлифовальным кругом: I — длина свободной части
прутка, см; а — смещение центра исследуемого сечения на шли-
144
фовальный круг, см; q — интенсивность распределенной нагрузки,
определяемая заданными режимами обработки
q = -^ = f(2t, s0, d) кгс/см.
Как показало исследование влияния геометрических пара-
метров наладки станка, для получения хорошей круглости дета-
лей конструктивно удобна наладка с углами а = 11° и [3 = 75°,
сумма которых равна примерно -2-. Для упрощения расчетов
на эквивалентной схеме сумма углов наладки также принята
равной -у-. При рассмотрении возможных перемещений центра
сечения последнего обрабатываемого прутка проведем через
точки касания детали с базирующими элементами и центр детали
вспомогательные оси координат оуг и ozv Они будут повернуты
относительно осей оу и oz по часовой стрелке на угловое расстоя-
ние а (рис. 101, б). Центробежную силу F разложим на состав-
ляющие по осям оу± и oz± —Fyi и FZ1.
Если за начало отсчета текущего угла принять точку А ь
то Fyt = F cos ф и FZl = F sin ф. Перемещение центра сечения
детали на шлифовальный круг за один оборот прутка будем рас-
сматривать как сумму возможных перемещений под действием
сил Fyi и FZl.
Эти силы положительны, когда направление их действия
совпадает с направлением исследуемых перемещений, и имеют
отрицательные значения, когда вызывают перемещения рассма-
триваемого сечения прутка в обратную сторону. Возможные
смещения центра прутка в зоне обработки под действием его
неуравновешенности всегда направлены на шлифовальный круг.
За один оборот детали при шлифовании амплитуду составляющих
центробежной силы (их проекции на оси оу± и oz^) дважды дости-
гают максимума, меняя знак через полоборота изделия. Разло-
жение центробежной силы F на две составляющие Fyi и FZi
и рассмотрение перемещений центра исследуемого сечения на
шлифовальный круг как суммы перемещений от этих сил позво-
ляет свести решение задачи о нахождении искомых деформаций
прутка к решению двух простых схем нагружения для четырех
характерных зон. Первая зона характеризуется тем, что сила Fyi
на этом участке, ограниченном угловыми расстояниями----
Ф^С -у, стремится оторвать изделие от опоры С, а во второй
зоне составляющая направлена на опору С-------—	л.
Аналогично четвертая зона с угловыми координатами л «С Ф
2л ограничивает область, где сила FZl стремится оторвать
деталь от опоры В, и третья зона 0 ф л, где сила FZi направ-
лена к опоре В.
145
Прогиб прутка в зоне шлифования под действием возникающих
из-за кривизны оси заготовки центробежных сил найдем с помо-
щью метода начальных параметров при конкретных граничных
условиях, решив уравнения:
а(х) = а (0) + 0 (0) х + М(0)	- Q (0)	-
SL(x-hLy yi P(x-ftp)3 у, ? (x - hq)* .
2EJ "* Д| 6EJ "г Д| 24£V	’
0(x) = 0(O)-M(O)x-Q(O)^- -V
, у P^-hp)2 ( у q(x-h^
"Г- Zj 2EJ	Г Z 6£V
где a (0), 0 (0), M (0), Q (0) —соответственно прогиб, угол пово-
рота, изгибающий момент и поперечная сила в сечении, принимае-
а)	а(0)=0; B(O)=O;a(hn)=O
6)
Рис. 102. Расчетные схемы нагружения в зоне шлифования
мом за начальное х = 0; hL, hp, hq — расстояния от начала
координат, расположенного в крайнем левом конце балки, соот-
ветственно до мест приложения внешних моментов, сосредото-
ченных сил, до начала участка сплошной равномерной нагрузки.
На рис. 102, а и б показаны расчетные схемы нагружения,
где hN обозначает величину участков зоны шлифования, на кото-
рых произошел отрыв детали от базирующих элементов (N —
номер расчетной зоны). В первой и четвертой характерных зонах
составляющие центробежной силы Fyi и FZx вызывают изгиб
свободного конца прутка в направлении на шлифовальный круг —
расчетная схема на рис. 102, а. Для второй и третьей зон, когда
изгиб свободной части прутка происходит от шлифовального
круга, расчетная схема представлена на рис. 102, б. В схеме
нагружения на рис. 102, а силы Fyx и F2j вызывают перемеще-
ние прутка на круг. В крайнем правом сечении круга, где воз-
можно максимальное для данной схемы смещение центра изделия
в зоне обработки, приложена переменная составляющая силы
резания kNaN, пропорциональная перемещению детали. Гра-
ничные условия: а (0) = 0 (0) — 0 — прогиб и угол поворота
при к = 0 отсутствуют.
146
Максимальное смещение центра прутка вдоль оси oyr (oz^
для схемы по рис. 102, а определится по формуле
'	_	(2j) (4/lI (IV) +	— И?1 (IV)^I (IV) h2	/4)
----------8(3£/+2t-lv7r(lv,j-----------(4)
Из этой формулы следует, в частности, что даже при очень
малых значениях силы F будет происходить деформация прутка
в зоне шлифования, так как а 5* 0, если
(21) (4Й1 (IV) + 3/)- 1 1<?1 (IV)^I (IV) ^0,
т. е.
(2i) +	(Zt) + 13^i(Zt) Z<? (IV)
11 (iv)
и смещение детали в зоне обработки, его отрыв от базирующих
элементов возможны всегда, когда отсутствуют специальные
устройства, препятствующие этим перемещениям.
В формулах (4) и (5):
kx = k cos a; q} = q cos -у.-sin а );
k 1V = k sin a;	qxv = q ( sin a + -j— cos a) .
\	An	/
Максимальное смещение центра сечения прутка на круг
<7[ = a'jcosa и aIV = a'Ivcos|3.	(6)
Во II и III зонах (схема нагружения по рис. 102, б) состав-
ляющие силы F будут деформировать пруток, изгибая его отно-
сительно края базирующих элементов. Переменная составляю-
щая приложена на расстоянии 2/3hN, где для данной схемы на-
гружения можно, ожидать наибольшего прогиба прутка в зоне
шлифования. Силы Fyi и FZ1 отрицательны. Граничные усло-
вия: а (0) = 0 (0) = a (hN) = 0 — прогиб и угол поворота в на
чале координат равны нулю, прогиб балки при х = hN отсут-
ствует.
Максимальный прогиб прутка в зоне обработки для данной
схемы нагружения определится по формуле
'	^lidli^Ii (ill) ,2
an (Ш) = ' пглг \	-------"о-----"и (Ш),
243Е/ + 16£п (Ш)Лу (Ш)
где
kX} = fe(cosa— -^-slna); =#(cosa—-^-sina);
£П1 = 6 (cos + -E stop); ^n = 9(cosp + E-sm ).
147
Максимальное смещение на шлифовальный круг
an = ah cos a; = а'ш cos|3.	(7)
Введем обозначения:
v _______________(IV)________.
8 (3EJ + 2k{ (lv) hj (IV))
==__________(Hi)__________ .
243ft/ 4- 16^I1 (III)
Тогда при-----
aj = Кi [4Fcos <p (4Л[ 4*3/) — 1	cos a;
я	5
При	—
an = /<ii [—54Fcos(p/—8^nAii]cosa;
при 0	(p	л
czin = Ajи [54T7 cos ф/—8(/iц/iiii] cos j3;
при л	ф	2л
v = TG v [—4A cos ср (4/iiv ~Ь 3Z) — 11 c/ivAiv] cos p.
Суммарное смещение центра последнего сечения обрабатывае-
мого прутка за один его оборот
ах = а\ + а\\ +	+ aiv,
а форма поперечного сечения прутка после шлифования опишется
в полярных координатах радиус-вектором
р = г — а2[/ (со t) ],	(8)
где г —заданный после шлифования радиус детали.
Для быстрого ориентировочного построения формы искомой
погрешности заметим, что для одного оборота детали в формуле (8)
переменной величиной можно считать только текущий угол
Ф = со/. Тогда искомый профиль поперечного сечения прутка
представится в виде суммы четырех отрицательных частей кон-
хоид piv = 2^ sin со/ —bNt повернутых на 90°. Каждая кривая
имеет радиус образующей окружности aN> образующую пря-
мую bN, причем центр образующей окружности смещен относи-
тельно начальной точки А± (при вращении детали по часовой
стрелке) на угловое расстояние yiv. Значения величин aN, bNt
yN даны в табл. 13 для каждой характерной зоны.
Примеры теоретически построенных фигур, изображающих
профили поперечного сечения прутков, представлены на рис. 103, а,
б, в. Существенное влияние на форму исследуемой погрешности
148
Таблица 13
Значения	для характерных зон
№ зоны	aN		v/v
I	2KXF (4/ij + 31)	r + ll/C^j/^cos a	Л
II	27/CnF/cosa	г	8/Ci	] h] i cos a	0
III	27KmFl cos p	r +	cos 0	Л ~ "Г
IV	2KIVF (4ft, + 31)	r 4“ 1 IZ^jv^iv^iv cos P	Л
оказывает дополнительный прижим прутка у зоны шлифования,
который уравновешивает большую часть центробежной силы F
(рис. 103, в). Если сумма углов наладки (а + 0) =£ 0, то в фор-
мулах (6) и (7) необходимо учесть реакции базирующих элемен-
тов и вместо cos а и cos 0 подставить передаточные отношения ij
и /*2 (см. гл. II). При обработке прутка влияние сил неуравнове-
шенности на форму поперечного сечения будет пропорционально
изменению динамического коэффициента нестационарных коле-
149
баний. Каждое сечение прутка будет ограничено кривой, напо-
минающей овал в местах, удаленных от резонансных зон
(рис. 104, а), и иметь форму, подобную показанной на рис. 104, б
I	в местах, близких к поло-
SX	жению резонанса. Утри-
f \	рованная форма части
'	\	/ X прутка, обработанного на
1'7 бесцентровом круглошли-
\	I	S фовальном станке, кото-
-и-----У----/	-уГ -——и X рая может получиться из-
)	\	у	\ за колебаний неуравно-
I	I	/	Г вешенной свободной части
J 1	) детали, показана на
рис. 105.
В результате можно
сделать вывод, что изгиб-
ные колебания свободной
Рис. 104. Круглограммы сечений прутка части прутка на выходе из
зоны шлифования приво-
дят к появлению погрешности формы поперечного сечения типа
овальности, величина которой растет с увеличением амплитуды
колебаний свободной части прутка из-за кривизны его оси. При
Рис. 105. Утрированная форма части прутка после шлифо-
вания
прочих равных условиях на прутках, обработанных на чистовых
и доводочных режимах с небольшим съемом металла, появление
погрешности поперечного сечения типа овальности более вероятно,
чем при черновой обработке. Наиболее вероятно образование
овальности при бесцентровом шлифовании прутков малых диа-
метров — порядка 1 —5 мм.
150
Борьбу с таким дефектом при обработке длинных деталей
можно вести по трем направлениям. Первое — ограничивать
колебания свободной части прутка на выходе из зоны шлифования;
Рис. 106. Устройство для гашения колебаний прутка
второе —применять на выходе прижимы к'базирующим элемен-
там; третье — демпфировать колебания прутка за счет установки,
например, направляющих трубок, заполняемых маслом или СОЖ.
Пример последнего устройства показан на рис. 106.
ПОГРЕШНОСТИ ПРОДОЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ
Отклонение профиля продольного сечения цилиндрической
поверхности — наибольшее расстояние от точек реального про-
филя до соответствующей стороны прилегающего профиля. По-
следний профиль образуется двумя параллельными прямыми,,
Рис. 107. Элементарные виды отклонений профиля продольного
сечения
соприкасающимися с реальным профилем вне материала детали
и расположенными по отношению к нему так, чтобы отклонение
формы было наименьшим. Отклонение профиля продольного се-
чения характеризует совокупность всех отклонений формы в этом
сечении. Элементарными видами отклонения профиля продоль-
ного сечения цилиндрической формы являются, конусо,-бочко- и
седлообразность. За их величину принимается разность между
наибольшими и наименьшими диаметрами продольного сечения,
т. е. удвоенная величина отклонения профиля продольного сече-
ния (рис. 107). Как правило, погрешности продольной геометрии
при бесцентровом шлифовании являются следствием неправиль-
151
ного расположения шлифовального круга относительно образую-
щей детали, недостаточной жесткости узлов станка или тепловых
деформаций. Основные способы устранения этих погрешностей
указаны в табл. 14.
Специального анализа требует формообразование продольной
геометрии при проходном бесцентровом круглом шлифовании.
Если рассматривать последнее сечение рабочей зоны бесцентро-
вого круглошлифовального станка, нормальное оси шлифоваль-
ного круга, то, чисто умозрительно, можно сделать вывод, что
после обработки деталь любой длины должна иметь правильную
цилиндрическую форму с диаметром, определяемым точками ее
касания с базирующими элементами и шлифовальным кругом.
Однако на практике получить такие детали не удается, наблю-
даются погрешности продольной геометрии типа конусо-, седло-,
бочкообразности и их комбинаций. Для станков с узким кругом
образование этих дефектов объясняется погрешностями установки
элементов, направляющих деталь при входе в зону шлифования
и выходе из нее.
Практика отладки станков с широкими кругами на высоко-
точных операциях, когда требуется выдерживать допуск по кону-
сообразности порядка 0,001 мм на длине 100 мм (например, при
обработке поршневых пальцев), потребовала расширения суще-
ствующих представлений о формообразовании продольной геоме-
трии при бесцентровом шлифовании на проход. Рассмотрим случай
обработки деталей типа пальца на абсолютно жестком станке
с идеально налаженной рабочей зоной и направляющими устрой-
ствами на выходе. Для станков с широкими кругами можно пре-
небречь также и погрешностями, возникающими при входе детали
в рабочую зону, так как при качественной отладке они обычно
не превышают съема с диаметра и исправляются при дальнейшей
обработке.. При этих допущениях обрабатываемая деталь, пере-
мещаясь, достигнет последней режущей кромки шлифовального
круга в виде усеченного конуса (рис. 108). Разность диаметров
будет зависеть от длины детали, съема с диаметра и высоты шли-
фовального круга. В точке А первое сечение обрабатываемой детали
примет (без учета его разворота) требуемый размер. При этом
ось детали повернута к ведущему кругу на угол V = тр Когда же
первое обработанное сечение проходит точку А, то из-за того, что
оно не может изменить свой размер, угол у начинает меняться
и ось последнего сечения обрабатываемой детали получает допол-
нительное смещение на шлифовальный круг
Полное же смещение оси сечения обрабатываемой детали должно
учитывать еще и передаточные коэффициенты на шлифовальный
круг от ножа и ведущего круга бПолн = 6 (й + Ч)- Для оценки
152
Таблица 14
Типовые погрешности бесцентрового шлифования,'
причины их образования и способы устранения
Вид погреш- ности	Причина появления	Способ устранения
Оваль	Биение шпинделя ведущего	Правка ведущего круга или регули-
ность	круга	рование подшипника его шпин-
Огранка	Неравномерное вращение де- тали Повышенное биение ведущего и опорного роликов Нежесткое крепление ведущего ролика на шпинделе Недостаточный прижим кольца к башмакам (для круглого и внутреннего шлифования) Недостаточная подача СОЖ Неправильно выставлены баш- маки (для круглого шлифо- вания) Неверная установка центра де-	деля Увеличение продольной подачи де- тали или скорости вращения ве- дущего круга. Уменьшение вы- соты h центра детали над линией центров кругов Ведущий ролик прошлифовать на станке, опорный — вне станка Проверить посадку и при необхо- димости притереть посадочное от- верстие Увеличить усилие магнитного па- трона; проверить величину экс- центриситета и увеличить ее Увеличить подачу СОЖ Проверить действительные параме- тры наладки башмаков и отре- гулировать их Увеличить высоту h центра детали
Изделие	тали по высоте Повышенная глубина съема при шлифовании на проход или большая поперечная по- дача круга при врезном шли- фовании Неправильно подобраны обо- роты ведущего круга (де- тали) Неправильно выставлены баш- маки Низко опущен опорный нож и	над линией центров кругов Изменение угла скоса опорного ножа Снижение глубины шлифования или минутной поперечной подачи Отрегулировать обороты Проверить действительные параме- тры наладки башмаков и отре- гулировать их Поднять опорный нож, изменить
некруг-	неправильно установлен угол	угол скоса ножа
лое	скоса ножа Малая скорость вращения де- тали Деталь некруглая перед бес- центровым шлифованием Большая глубина шлифования Недостаточное количество СОЖ	Увеличить скорость вращения ве- дущего круга Некруглость перед шлифованием не должна превышать половины припуска на шлифование Уменьшить глубину шлифования Увеличить подачу СОЖ
153
Продолжение табл. 14
Вид
погреш-
ности
Причина появления
Способ устранения
Конусо
образ-
ность
Затупился алмаз правки
Неправильное положение баб-
ки ведущего круга
Недостаточное охлаждение при
правке (при врезных работах)
Неверно организована рабочая
зона станка
Неправильное положение опор-
ной поверхности ножа в про-
дольном направлении
Неправильная установка за-
грузочных устройств
Непараллельность хода алмаза
оси обрабатываемой детали
(при врезных работах)
Отсутствие или недостаточ-
ность компенсаций (при
врезных работах)
Перекрещиваются оси шлифо-
вального круга и детали
(при внутреннем шлифова-
нии на проход)
Припуск на чистовое шлифова-
ние мал, так как не устра-
няется конусообразность
после чернового шлифования
(при внутреннем шлифовании)
Величина угла смещается при
износе круга, когда станок
налажен на шлифование бом-
бинированного отверстия
Одна из сторон отверстия
имеет местный конус
Седло-
образ-
ность
Ось деталей относительно оси
шлифовального круга распо-
ложена под углом (непа-
раллельна)
Излом оси столба деталей
в сторону шлифовального
круга при сквозном шлифо-
вании на входе и главным
образом на выходе из рабо-
чей зоны станка
Повернуть или заменить алмаз
Развернуть бабку ведущего круга
в горизонтальной плоскости
Увеличить охлаждение
Проверить положение копирных ли-
неек и уточнить правку кругов
Выверить положение ножа, улуч-
шить прямолинейность его опор-
ной поверхности путем подшли-
фовывания
Выверить положение загрузочных
устройств
Отрегулировать положение копир-
ной линейки шлифовального кру-
га или развернуть ось детали
(поворотом бабки изделия или
ведущим кругом, ножом)
Увеличить величину компенсации
Проверить соосность шпинделя из-
делия и шлифовального круга
(параллельность в вертикальной
плоскости)
Увеличить припуск на чистовое
шлифование
Проверить правильность сведения
центров (величины смещения
в вертикальной плоскости) и
скорректировать
Проверить параллельность оси шли-
фовального круга направлению
его осевого перемещения и поло-
жение вершины алмаза относи-
тельно горизонтальной оси круга
Проверить и выставить положение
ножа в продольном направлении
Правильно установить транспорт-
ные устройства станка или боко-
вые направляющие планок
154
Продолжение табл. 14
Вид погреш- ности	Причина появления	Способ устранения
Бочко образ-	Излом оси столба деталей в сто- рону ведущего круга	
ность	Шлифовальный круг имеет профиль гиперболоида (при врезном шлифовании)	Выставить направление хода устройства, правки параллельно оси шпинделя шлифовального круга. Проверить качество изго- товления копирной линейки
Непер-	Разрывы столба деталей в зоне	Снизить величину продольной по-
пенди-	резания при сквозном шли-	дачи деталей. Правильно органи-
куляр- ность	фовании	зовать рабочее пространство стан- ка
торцов к обра- баты- ваемой	Забоины и заусенцы на торцах	Устранить на предыдущей опера-
	заготовок, поступающих на шлифование	ции
поверх-	Неправильная установка кон-	Установить упор по возможности
ности	цевого упора на ноже (при врезном шлифовании) Торцовое биение магнитного патрона (торцовой опоры) Неплоскостность базового тор- ца (при врезном и внутрен- нем шлифовании) Недостаточный прижим к ста- кану торцовой опоры или магнитному патрону Плохое крепление магнитного патрона	ближе к центру вращения детали или ближе к шлифовальному кру- гу Прошлифовать торец патрона (тор- цовой опоры) на станке. При уве- личенном осевом биении шпинде- ля изделия перебрать его опо- ры Проверить неплоскостность базо- вого торца и отбраковать заго- товки Отрегулировать силу прижима раз- воротом роликов или напряже- нием электромагнита Проверить и обеспечить надеж- ность крепления магнитного па- трона на шпинделе и магнито- провода
Изогну-	Неправильная установка де-	Установить центр детали ниже ли-
тость	тали Повышенный первоначальный изгиб заготовки При многопроходном шлифова- нии оси деталей искрив- ляются под влиянием изме- нения температуры Неправильный выбор режимов резания	нии, соединяющей центры кру- гов Тщательнее править заготовку пе- ред шлифованием Править детали между проходами Уточнить режимы резания
155
Продолжение табл. 14
Вид погреш- ности	Причина появления	Способ устранения
Низкая	Большая скорость продольной	Снизить скорость продольной по-
шерохо- ватость	подачи устройства правки шлифовального круга	дачи при правке
обрабо- танной	Малая стойкость шлифоваль- ного круга	Более частая правка
поверх-	Высокая продольная подача	Уменьшить угол наклона оси ве-
ности	деталей Высокая скорость вращения детали Крупное зерно шлифовального круга Загрязненность охлаждающей жидкости Некачественный инструмент для правки кругов	дущего круга Снизить скорость вращения веду- щего круга Применить круг меньшей зерни- стости. Использовать осцилляцию шлифовального круга при врез- ном шлифовании Сменить охлаждающую жидкость Сменить инструмент
Дроб-	Плохая балансировка шлифо-	Отбалансировать шпиндель шлифо-
ление	вального круга Плохо закреплены опорный нож или круги на план- шайбе Неправильная установка цен- тра детали по высоте Неправильно подобран угол скоса ножа Большая скорость вращения детали Большая глубина шлифования или скорость поперечной по- дачи шлифовального круга Плохая регулировка подшип- ников шпинделей станка Слишком твердый или мелко- зернистый шлифовальный круг Клиновые ремни привода шли- фовального круга различной длины Шлифовальные круги неплотно установлены на планшайбе Вибрации, возникающие в стан- ке или передаваемые ему извне от других машин (прессов, железной дороги и т. п.)	вального круга до величины дис- баланса 50—75 г/см Проверить крепление ножа и кру- гов Уменьшить высоту h превышения центра детали над линией, соеди- няющей центры кругов Уменьшить перешлифовкой или по- воротом верхней части суппорта ножа угол его скоса Уменьшить скорость вращения ве- дущего круга Уточнить режимы резания Отрегулировать подшипники Проверить и подобрать круги соот- ветствующей характеристики Заменить ремни Подтянуть круги на планшайбе или саму планшайбу на шпиндель Определить источник вибрации и принять соответствующие меры: установить станок на отдельный фундамент или применить допол- нительную изоляцию (установить на виброизолирующие опоры и коврики)
156
Продолжение табл. 14
Вид погреш- ности	Причина появлен	Способ устранения
Риски — глубо- кие ца- рапины	Образование сколов, задиров или наростов из абразива и металла на рабочей поверх- ности опорного ножа	Заменить или перешлифовать нож. Увеличить зазор между режущей поверхностью шлифовального круга и боковой плоскостью но- жа. Улучшить смазочные свой- ства охлаждающей жидкости
	Особенности шлифования дета- лей из незакаленных мате- риалов	Необходимо применять ножи из бо- лее мягких материалов: чугуна, бронзы, пластмассы
	Режет задняя кромка шлифо- вального круга	Шлифовальный круг заправить с выходным конусом
	Твердость шлифовального кру- га неравномерна	Подобрать комплект кругов одной твердости
	Загрязненность охлаждающей жидкости (риски имеют не случайный характер)	Заменить охлаждающую жидкость
Риски на прутках	Ролики разгрузочных устройств выполнены из твердого мате- риала	Заменить материал роликов: изго- товить их из чугуна, бронзы или пластмассы
	Транспортные устройства не- правильно выставлены	Проверить и уточнить установку
	На прутках находится масло от рихтовки	Удалить масло с прутков
	Деталь вращается с очень вы- сокой скоростью — засалил- ся ведущий круг	Правка круга
Лыски на по- верх- ности детали	Подрубка кромкой шлифоваль- ного круга на выходе из зо- ны резания Высокая скорость вращения детали	Проверить наличие выходного ко- нуса на шлифовальном круге Уменьшить скорость вращения ве- дущего круга
Лыски, следы (свето- вые) на обраба- тывае- мой по- верх- ности	Нечеткий отскок шлифовально- го круга при внутреннем проходном или круглом врезном шлифовании с ос- цилляцией	Наладить механизм отскока или правильно выставить кулачок (ме- ханического) отскока
157
Продолжение табл. 14
Вид погреш- ности	Причина появления	Способ устранения
Прижоги	Недостаточное	количество охлаждающей жидкости Малая величина продольной подачи алмаза при 'правке шлифовального круга Низкая скорость вращения де- тали Большая глубина резания Большая скорость осевого пе- ремещения деталей Высокая твердость или малая зернистость шлифовального круга	Увеличить подачу СОЖ до 8 л/мин на каждые 10 мм ширины круга Увеличить продольную подачу ал- маза Изменить соответствующие пара- метры Заменить круг на более мягкий или крупнозернистый
Концы прутков имеют меньший диаметр	Подшипники шлифовального или ведущего кругов плохо отрегулированы Оси кругов изменяют свое по- ложение при различных на- грузках Плохое вращение прутка на транспортных устройствах при выходе прутка из зоны резания	Регулирование подшипников Прутки необходимо загружать так, чтобы между их концами был ми- нимальный зазор Синхронизировать скорость враще- ния прутка в зоне резания и на транспортных устройствах
Неста- биль- ность диаме- траль- ного размера	Неправильная установка йли износ направляющих Износ механизма подачи Шлифовальный круг мягкий Не закреплен опорный нож Перегрев заготовки Биение ведущего круга Заготовка плохо подготовлена к обработке По мере износа шлифовального круга на внутришлифоваль- ном станке без прибора активного контроля умень- шается размер диаметра от- верстия Увеличение размера диаметра отверстия	Отремонтировать станок Подобрать более твердый круг Закрепить нож Правильно подобрать шлифоваль- ный круг. Обеспечить обильное охлаждение Правка круга Рассортировать заготовки по при- пускам в необходимых пределах Проверить и уточнить совпадение центра шлифовального круга с центром детали Установить вершину алмаза по центру круга
158
элементарных отклонений профиля продольной геометрии ци-
линдрической поверхности удобнее записать
а 2/	ч I — s
А — (Ч + Ч)s ~— •
Анализ этой зависимости показывает, что даже при «идеаль-
ной» наладке и жесткости станка обработанная деталь должна
иметь погрешность продольной геометрии в виде седлообразности,
величина которой зависит от интенсивности съема \ и длины
детали. Например, при обработке поршневого пальца диаме-
тром 50 мм и I = 100 мм на станке с высотой кругов Н = 500 мм
Рис. 108. Схема формообразования при шлифовании
на проход
и съемом с диаметра 2t = 0,05 мм седлообразность может быть
не менее 0,0025 мм.
Уменьшение съема с диаметра должно снизить и возникшую
погрешность. С этой же целью можно рекомендовать и обработку
с максимальным превышением оси детали над линией центров
станка, так как при этом сумма 4- i2) минимальна. Податли-
вость узлов станка, некачественная настройка приводят к увели-
чению образующейся погрешности. Например, если выходная
щечка дает дополнительное смещение детали на шлифовальный
круг, то увеличивается седлообразность. Когда она отклонена
в сторону ведущего круга на угол больше у, то образуется форма
погрешности типа бочкообразности.
П'о аналогии с приведенными рассуждениями можно рассмо-
треть влияние на формообразование продольной геометрии и дру-
гих погрешностей раладки станка и изготовления его базовых
деталей. Особое внимание следует уделять организации рабочей
зоны станка, главным образом обеспечению прямолинейного
движения оси шлифуемой детали. Малейшее изменение траекто-
рии движения оси детали приводит к дополнительному смещению
на шлифовальный круг и, как следствие, к возникновению по-
грешностей в продольном сечении. Наиболее часто встречаются
159
отклонения траектории в сторону ведущего круга, реже — в сто-
рону шлифовального. В первом случае должна образоваться
погрешность в виде седлообразности, во втором — бочкообраз-
ность.
На рис. 109 показаны построения, позволяющие представить
форму линии касания детали с ведущим кругом при ее продоль-
ном перемещении для различных случаев погрешностей наладки.
Если касание происходит по линии О—О, близкой к траектории
алмаза, то его влияние на
формообразование продоль-
ной геометрии деталей можно
считать минимальным. Если
траектория движения оси де-
тали при обработке парал-
лельна траектории движения
алмаза (линия 1—/), но рас-
положена выше ее, то воз-
можно образование погреш-
ности формы детали типа бо-
чкообразности, если парал-
лельно, но ниже (линия 2—
2), то —конусообразности.
Когда линия касания на-
клонна, то в случае, если она
распологается выше линии
— О—0 (линия 3—3) при
входе в зону, образуется бо-
чкообразность, если ниже
(линия 4—4) —седлообраз-
ность. Сделанные заключе-
ния основываются на преды-
Рис. 109. Построение линии касания де-
тали с ведущим кругом
дущих рассуждениях о том, что когда ведущий круг «выпуклый»,
то на деталях появляется бочкообразность, когда «вогнутый» —
то седлообразность.
На практике к неправильному контакту детали с ведущим
кругом при наладке станка могут привести следующие причины:
несогласование положения детали над линией центров станка
с превышением алмаза над точкой разворота оси ведущего круга;
неправильное положение в пространстве опорного ножа; несогла-
сование разворотов ведущего круга в вертикальной плоскости и
его прибора правки (на моделях, где прибор правки разворачи-
вается). Рассмотренные выше случаи относятся главным образом
к возможным погрешностям наладки станка, но они позволяют
определить некоторые требования и к изготовлению основных
узлов станка, влияющих на формообразование продольной гео-
метрии. Наиболее жесткие требования должны предъявляться
к качеству изготовления копирных линеек и опорного ножа,
так как отклонения их геометрических параметров приводят
160
к изменению траектории оси детали и интенсивности съема ме-
талла. Например, если одна или обе копирные линейки имеют
выпуклость (вогнутость), то на деталях образуется бочкообраз-
ность (седлообразность). Аналогичные погрешности образуются
и при подобных отклонениях геометрической формы опорного
ножа.
При обработке деталей типа колец с соотношением > 1
основным дефектом продольной геометрии является конусооб-
разность. Такие детали при шлифовании «на проход» должны быть
плотно прижаты одно к другим своими торцами. Достигается
это применением специальных загрузочных устройств и органи-
зацией рабочей зоны для обработки с подпором.
Простейший пример образования конусообразности —шлифо-
вание столба колец кругами с прямолинейными образующими
(рис. НО). В этом случае величина отклонения определяется
углом раструба 2у и практически равна этому углу. Если снимае-
мый припуск составляет 140 мкм, а в рабочей зоне расположено
14 колец, то трудно ожидать без соответствующего профилиро-
вания кругов получение конусообразности меньшей, чем 10 мкм,
что, как правило, превышает технические допуски на этот пара-
метр. В момент выхода из рабочей зоны кольца приобретают
форму конуса с обращенной назад вершиной («обратный» конус).
Цилиндричность деталей может быть улучшена соответствующим
профилированием кругов, в первую очередь ведущего круга.
Если образующую шлифовального круга оставить прямолиней-
ной, а образующую ведущую круга выполнить-с изломом калиб-
рующей части, то кольца, выходящие из рабочей зоны, будут
иметь конус с направленной вперед вершиной —«прямой конус»
(см. рис. НО, а). Регулированием калибрующей части копирной
линейки шлифовального круга можно изменять интенсивность
съема металла на калибрующем участке режущей зоны и регули-
ровать величину конусности в малых пределах, порядка 2/3 мкм
(см. рис. ПО, б).
При внутреннем шлифовании конусность может возникнуть
из-за погрешности формы круга, взаимного расположения осей
круга и детали, а также непрямолинейности направляющих.
При шлифовании на проход цилиндрического отверстия кру-
гом, имеющим форму конуса — однополостного гиперболоида,
на краю отверстия в момент реверса копируется форма круга
(рис. 111). Эта погрешность не может быть устранена ни поворо-
том бабки (круга), ни изменением величины хода круга. Для ее
устранения необходимо обеспечить параллельность оси шлифо-
вального круга направлению продольного перемещения. В том
случае, когда это направление непрямолинейно, также возникает
погрешность формы отверстия, которая не поддается устранению
с помощью наладки станка. Чтобы избежать такой погрешности,
нужно обеспечить прямолинейность направляющих продольного
6 А. Ф. Прохоров	161
перемещения. При перекосе осей круга и детали в вертикальной
плоскости, на детали возникает конусообразность отверстия
с двух сторон, если проекция точки перекрещивания осей нахо-
дится в середине длины обрабатываемой детали (рис. 112), или
односторонняя конусообразность, если эта точка смещена с центра.
Ведущий круг
Калибрующая 'Зона пезания
Направление
щая -. зона Зона резания
Шлифовальный круг
Направление
подачи
Зона резания
Калибрую-
щая зона
Шлифовальный круг
5)
Рис. 110. Схема образования конусообразности при шлифовании колец

Эта погрешность образуется в результате того, что круг,
пересекая переднюю (заднюю) плоскость отверстия выше (ниже)
центра детали, увеличивает размер отверстия, и при прохожде-
Рис. 111. Схема копирования
конусообразности при внутрен-
нем шлифовании
Рис. 112. Искажение формы отверстия
при внутреннем шлифовании в случае
перекрещивания оси детали и направ-
ления перемещения круга
нии через среднюю плоскость отверстия образуется наименьший
размер, на который был настроен станок. При шлифовании на
проход конических отверстий также могут возникнуть перечис-
ленные погрешности, что следует иметь в виду при настройке
станка. Как видно, они должны устраняться не настроечными
перемещениями узлов станка, а регулированием взаимного поло-
жения самих узлов или исправлением направляющих.
162
При шлифовании кони-
ческих бомбинированных
отверстий может встре-
титься такая погрешность,
как изменение угла отвер-
стия в процессе износа
круга. Она вызвана не-
правильно установленной
величиной расцентровки
осей изделия и круга,
поэтому наладку стан-
ка необходимо проверять
как на новом, так и на
изношенном круге. К по-
грешностям взаимного по-
ложения поверхностей при
бесцентровом шлифовании
следует отнести такие, как
неперпендикулярность об-
работанной поверхности торцу (базовому) или биение фасонной
поверхности (желоба) по отношению к торцу. Схемы измерения
этих погрешностей показаны на рис. 113, а, б. Причина возни-
кновения и способы их устранения указаны в табл. 14.
а)	(?)
Рис. 113. Схемы измерения погрешностей
взаимного поражения поверхностей:
а — неперпендикулярности обработанной поверх-
ности торцу; б — биения фасонной поверхности
ДЕФЕКТЫ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Для деталей типа тел вращения в условиях массового и круп-
носерийного производства основной финишной операцией яв-
ляется бесцентровое шлифование, где параметр шероховатости
обработанной поверхности Ra = 0,16^-0,04 мкм (10—11-й класс).
Причем шлифованная поверхность не должна иметь рисок, цара-
пин, следов дробления, ожогов. Добиваются высокого качества
обработки на жестких, динамических устойчивых станках спе-
циальным подбором шлифовальных кругов, СОЖ и режимов
обработки. Рассмотрим некоторые специфические особенности
достижения высокого качества изделий при различных видах
бесцентрового шлифования.
Шероховатость поверхности. Наиболее трудно добиваться
стабильно высоких параметров шероховатости на бесцентровых
круглошифовальных станках, работающих методом на проход.
Основные трудности возникают непосредственно после правки
шлифовального круга. Это объясняется тем, что в данный момент
на его рабочей поверхности находится большое количество неустой-
чиво связанных абразивных зерен. В начальный период шлифо-
вания (3—6 мин для круга диаметром 500 мм) процесс осыпания
зерен идет довольно интенсивно, а шероховатость обработанной
поверхности всегда на 1—2 разряда ниже, чем в последующее
время работы станка.
163
Практика шлифования показывает, что при использовании
керамических кругов получить шероховатость поверхности с пара-
метрами Ra=0,32 мкм и менее довольно сложно. На кругах харак-
теристики 39А12СМ1К, например, достижима шероховатость Ra =
= 0,25 мкм, но образуются световые дефекты дробления, которые
на поверхности большинства деталей не допускаются. Примене-
ние же кругов на бакелитовой и вулканитовой связках превра-
щает в большинстве случаев процесс шлифования из-за малых
съемов в процесс доводки, что экономически не всегда оправдано.
Для повышения эффективности процесса финишного шлифования
целесообразна комбинированная сборка кругов: режущая часть
из керамических кругов зернистостью 16 или 25, а выходная
(калибрующая) —из одной или двух шайб доводочных кругов,
например, типа ГЕМ28/16МЗБ. Графитовые круги практически
не осуществляют съема, но значительно уменьшают высоту микро-
неровностей. На станках с широкими кругами удается устанав-
ливать по одному или по два таких полирующих круга [5]. Опти-
мальная высота этого набора может быть определена из следую-
щих соображений. Шероховатость обработанной поверхности
зависит от числа совершенных деталью при резании оборотов.
Это число оборотов при прохождении всей зоны шлифовального
круга определяется по формуле
Н
= —г-.----.
д ла sin as
Таким образом, частота вращения детали прямо пропорцио-
нальна длине рабочей зоны и обратно пропорционально диаметру
детали и углу разворота ведущего круга в вертикальной плоско-
сти. От скорости вращения ведущего круга она не зависит. При
комбинированной сборке шлифовального круга величина микро-
неровностей определяется в зоне графитовых кругов, высоту
набора которых и следует брать за величину Н. Но эту величину
можно уменьшить, сохраняя заданное качество, при шлифова-
нии изделий одного диаметра, если уменьшить угол наклона веду-
щего круга. Практическое подтверждение сказанному получено
на Московском заводе автоматических линий им. 50-летия СССР
при сравнении работы нескольких станков мод. СЛ510, обраба-
тывающих примерно одну и ту же деталь —поршневые пальцы,
но по-разному налаженных (табл. 15).
По результатам приведенных наблюдений построен график для
ориентировочного определения качества шлифования в зависи-
мости от числа оборотов обрабатываемой детали в зоне доводоч-
ных кругов, который помогает технологам быстро определить
параметры наладки станков (рис. 114).
Кривая 7 характеризует высоту микронеровностей сразу же
после правки шлифовального круга, а кривая 2 — после 30—35 мин
работы станка. Заштрихованная зона показывает возможное изме-
нение шероховатости в период стойкости шлифовального круга.
164
На основании данного исследования можно сделать вывод, что
увлекаться увеличением набора полирующих кругов не следует,
так как это снижает возможности станка по съему металла с де-
тали. На станке мод. СЛ510 (Н = 500 мм) удалось с высотой
набора графитовых кругов 75 мм получить после его переналадки
результаты не хуже, чем с Н = 150 мм. Следует обратить вни-
мание также и на тот факт, что применение комбинирован
ного шлифовального круга упрощает наладку станка (не надо
выполнять на круге калибрующей зоны), уменьшает световые
следы дробления.
Следы дробления (световые дефекты) бесцентрового шлифо-
Таблица 15
Зависимости шероховатости поверхности
от параметров наладки станка
| Н, мм	Ccs> град	d, мм	я S йхо е с	Шерохо- ватость Ra, мкм
75	1	42	33	0,16—0,06
75	3	42	11	0,32—0,08
150	2	50	27	0,20—0,06
150	2	38	34	0,16—0,06
вания. Поскольку нет абсолют-
но жестких станков, то неиз-
бежны деформации и вибрации
узлов, влияющие на качество
Рис. 114. График ориентировочного
определения качества шлифования
обработанной поверхности. В большинстве случаев такие дефекты
не являются следствием существенного искажения геометрической
формы и их довольно трудно обнаружить универсальными кон-
трольно-измерительными средствами. Однако они без труда наблю-
даются невооруженным глазом, если рассматривать поверхность
детали под некоторым углом к оси ее вращения: видны полосы
или зоны более светлые, чем остальная поверхность. Световые
следы дробления наблюдаются главным образом при бесцентровом
шлифовании только на чистовых и доводочных операциях, когда
требуется получить поверхность с шероховатостью Ra 0,15 мкм.
В результате опыта, накопленного при исследованиях, наладке
и доводке бесцентровых станков, удалось классифицировать
основные световые дефекты обработки, найти причины их возник-
новения и наметить пути их сведения до минимума.
Световые дефекты по их внешнему виду можно разделить на
три основные класса: прямолинейные, спиральные и в виде
ряби [7]. Чтобы выяснить причину образовавшегося светового
дефекта, необходимо определить частоту дробления, т. е. харак-
теристику, которая может быть получена, если окружную ско-
рость изделия разделить на расстояние между следами на обра-
ботанной поверхности или умножить число следов на частоту
165
вращения детали. Когда следы дробления накладываются один
на другие несколько раз, то при анализе нужно найти последо-
вательность наложения. После того, как частота дробления опре-
делена, можно установить, являются ли вызвавшие ее вибрации
вынужденными или автоколебаниями.
К прямолинейным следам дробления относятся такие, которые
проходят параллельно образующей детали в виде узких световых
полос (рис. 115). Основной причиной образования этого дефекта
является наличие колебаний узлов станка, действие которых
усугубляется неточной наладкой геометрических параметров ра-
бочей зоны. Главные источники вибрации в станках —неуравно-
вешенность шпинделя шлифовального круга и электродвигателя
его привода, что вызывает вынужденные колебания.
При шлифовании кругами на керамической связке прямоли-
нейные следы дробления проявляются сразу же после правки
круга в виде узких, близко расположенных полос, которые отчет-
ливо различимы на всей обработанной поверхности. В процессе
сквозного шлифования эти погрешности становятся все более
резкими, одни следы накладываются на другие и их расположение
становится хаотическим. Наблюдаются случаи, когда даже при
минимальном уровне вынужденных колебаний образуются прямо-
линейные следы дробления.
Это происходит, если съем металла детали распределен нерав-
номерно по высоте шлифовального круга, и имеются зоны, где
натяг в системе СПИД мал. Если прямолинейные следы располо-
жены не по всей поверхности детали, то причина их возникнове-
ния кроется в неточной наладке проходного станка, когда торец
ведущего круга выходит за торец шлифовального. В этом случае
по мере выхода из зоны обработки деталь начинает вращаться
неравномерно, оставаясь целиком или частью на ведущем круге.
В месте контакта обработанной детали с ведущим кругом обра-
зуется натир, при достижении определенной площади которого
деталь проворачивается на небольшой угол, начиная контакти-
ровать с абразивом в другом месте. Так продолжается до тех пор,
пока она не будет удалена с ведущего круга последующей деталью.
Спиральные следы дробления — наиболее часто возникающий
дефект обработанной поверхности в виде светлых винтовых полос
(рис. 116). По сравнению с прямолинейными следами спираль-
ные имеют определенный шаг и их частота может быть точно
определена, что позволяет выявить причины их появления.
Каждая из причин приводит к образованию только ей присущего
вида светового дефекта. Спиральный светлый след, имеющий
большой шаг винтовой линии, возникает из-за вибрации выну-
жденных или автоколебаний (рис. 116, а, б). Об источниках
вынужденных колебаний было сказано выше. В том случае, когда
следы дробления не соответствуют частоте одного из вращающихся
элементов или другого источника вынужденных колебаний, они
являются обычно следствием возникновения вибраций в системе
166
СПИД на одной из собственных частот станка. На бесцентровых
круглошлифовальных станках, работающих сквозным методом,
отмечены в основном колебания на частотах бабок шлифоваль-
ного и ведущего кругов, а также суппорта ножа, возбуждаемые
деталью в процессе шлифования. На внутришлифовальных стан-
ках причиной образования слоев дробления является дисбаланс
шлифовального круга. Угол наклона винтовой линии спираль-
ного следа к оси детали зависит
от соотношения частот вращения
детали и вибрации круга. В част-
а)
Рис. 115. Прямолинейные
следы дробления
Рис. 116. Спиральные
следы дробления
ном случае следы могут быть параллельны образующей детали.
Как правило, следы дробления такого типа сопровождаются на-
рушением геометрической формы деталей.
Описанные выше дефекты нельзя путать со спиральными сле-
дами на поверхности, которые имеют шаг винтовой линии, равный
осевому перемещению детали за оборот. Причины их образования
следует искать не в вибрации станка, а в неправильной наладке
станка, транспортных устройств и т. п. Например, когда линии
контакта детали е ведущим кругом и направляющей щечкой на
выходе пересекаются, то образуется спиральный след, подобный
показанному на рис. 116, в. Если спиральные следы идут по всей
поверхности (рис. 116, г), то причинами их возникновения могут
быть погрешности работы правильного устройства —выкрошива-
ние алмаза, износ или поводка копирных линеек, плохой контакт
копирного пальца с линейкой и т. п. Это приводит к образованию
выступов на периферии круга и соответственно к местному уве-
167
личению съема металла с детали. -Когда на поверхности детали
возникают тонкие световые полосы, это свидетельствует о местном
разрушении опорного ножа или образовании на нем наклепа,
особенно при шлифовании незакаленных сталей.
Рябь от круга характеризуется наличием пятен и небольших
полос, расположение которых не поддается систематизации.
Причина образования этого дефекта заложена в самом шлифо-
вальном круге, в характере взаимодействия его зерен с обрабаты-
ваемой поверхностью. При небольших удельных давлениях (на
чистовых операциях особенно) притупленные зерна не удаляются
из круга и заглаживают шлифуемую поверхность. В то же время
зерна с острыми гранями режут металл. Поверхность, образован-
ная резанием, имеет серебристо-белый цвет, при заглаживании
она выглядит более темной, как бы полированной. Это двойное
действие круга на доводочных операциях и является источником
возникновения ряби. Характер ряби, его рисунок, зависит от
характеристики круга, качества его изготовления. Вид этого
дефекта меняется во время шлифования. Когда круг только что
выправлен и много режущих зерен, которые интенсивно выкро-
шиваются, рябь проявляется отчетливо, затем ее рисунок не-
сколько смягчается и вновь интенсивно проявляется перед прав-
кой круга, когда начинается осыпание притупленных зерен из-за
возросших удельных нагрузок.
С целью уменьшения или ликвидации следов дробления и ряби
для всех типов бесцентровых станков, применяемых для чистовых
операций, необходимо режимы обработки выбирать так, чтобы
в системе СПИД имелся достаточный натяг. Кроме того, съем
металла с обрабатываемой детали следует располагать равно-
мерно по всей высоте шлифовального круга, обработку нужно
вести кругами высокого качества и свести к минимуму величину
вынужденных колебаний, обратив особое внимание на баланси-
ровку круга на станке.
Образование рисок (глубоких царапин) на деталях, прошли-
фованных на бесцентровых станках, не характерный, но весьма
неприятный дефект. Они появляются, как правило, через некото-
рое время работы станка в результате изменения условий шлифо-
вания или в связи с нарушением наладки станка и износом бази-
рующих элементов. Наиболее опасно образование рисок при обра-
ботке закаленных материалов самозатачивающимися шлифоваль-
ными кругами. При этом образуются наросты на опорном ноже,
которые дают спиральные риски на деталях. Когда обрабаты-
ваются длинные детали, например прутки, то к образованию
спиральных рисок приводит неправильное положение транспорт-
ных устройств. Аналогичная картина проявляется и при сколе
твердого сплава с рабочей поверхности базирующих элементов —
башмаков или опорных ножей. В этом случае, если риски делает
даже не край скола, то в сколе все равно скапливается абразив,
который начинает царапать деталь при вращении. К технологи-
168
ческим факторам, способствующим образованию рисок, следует
отнести неравномерную твердость (а следовательно, осыпание)
шлифовального круга и загрязненность смазочно-охлаждающей
жидкости.
Лыски на. поверхности детали образуются главным образом
при слишком высокой скорости вращения детали или из-за под-
рубки кромкой шлифовального круга на выходе из зоны резания.
Причины образования рисок и способы их устранения указаны
в табл. 14.
В месте контакта шлифовального круга и обрабатываемой
детали в момент снятия стружки происходит выделение большого
Производитель ноешь
резания
Рис. 117. Зависимость сред-
ней температуры от скорости
шлифования и производи г
тельности
Рис. 118. График зависимости средней тем-
пературы от окружной скорости детали
количества тепла. Когда оно чрезмерно, температура поверхност-
ного слоя детали может превзойти температуру отпуска, тогда
в стали начинаются структурные изменения, а при более высокой
температуре появляются прижоги, сопровождающиеся местным
снижением поверхностной твердости. Особенно характерен этот
дефект для силового и скоростного шлифования, где в связи
с ростом производительности резания возникают чрезмерные
термические напряжения в периферийной зоне деталей. Увели-
чение окружной скорости шлифовального круга также влечет
за собой повышение температуры, хотя ее влияние слабее по
сравнению с первым фактором (рис. 117) [19].
Влияние окружной скорости детали на нагрев в точке шлифо-
вания показано на рис. 118. При постоянной производительности
резания средние температуры определяли при шлифовании всу-
хую с различными скоростями детали и шлифовального круга.
При увеличении скорости детали до 40 м/мин во всех опытах
происходило сильное уменьшение температуры. Дальнейший
рост скорости детали не дал эффекта. Снижение термических
169
напряжений при более высоких скоростях детали объясняется
тем, что сокращается время действия различных источников тепла
на отрезок детали, находящийся в зоне контакта с кругом. Коли-
чество тепла, которое затем распространяется от участка резания
и точки отрыва стружки внутрь детали, не может попадать в бо-
лее глубокие зоны, потому что большая часть тепла уносится со
стружкой, образованной последующими зернами круга. Только
тепло трения, образующееся на поверхности износа зерен, про-
никает в большей своей части в деталь. Тепло, которое возникает
на поверхности трения между стружкой и режущим зерном шли-
фовального круга, распространяется перпендикулярно направ-
лению резания в стружку. Считается, что при возрастающей
скорости круга тепло, возникающее при трении на поверхности
отделения стружки, все более уносится последней. Этим объяс-
няется тот факт, что чем выше окружная скорость детали, тем
большие скорости резания ведут к ослаблению нагрева.
Как показали исследования, особое значение следует прида-
вать отношению скоростей уш/уд для высокопроизводительного
шлифования. Когда это отношение выбрано удачно, то представ-
ляется эффективная возможность уменьшения температуры в зоне
резания (рис. 119). Когда шлифуют с постоянным соотношением
скоростей, средняя температура уменьшается при возрастании
скорости круга. Эта тенденция особенно выражена при больших
величинах vmlv^ При высокой производительности резания отно-
шение не должно превышать 60, а применение СОЖ с высокими
смазывающими свойствами еще более позволяет повысить произ-
водительность шлифования.
Указанные пути повышения производительности резания при
скоростном шлифовании в равной мере относятся к бесцентровой
обработке. Однако здесь возникают проблемы увеличения скорости
вращения детали: когда она превышает 60 м/мин, наблюдаются
случаи останова колец на башмаках из-за схватывания детали
с твердым сплавом. При проходном бесцентровом шлифовании
остановов не происходит, но опорные ножи быстро выходят из
строя вследствие усиленного износа. При внутреннем шлифова-
нии, когда возрастает скорость вращения детали в местах ее кон-
такта с твердосплавными башмаками, наблюдаются светлые следы
вторичного отпуска. Приемлемое объяснение таких явлений со-
стоит в следующем [3]. Экспериментально установлено, что,
начиная со скорости детали порядка 50 м/мин, увеличивается
коэффициент линейного трения детали о нож, достигая при ско-
рости 85 м/мин величины 0,8 (рис. 120). Объясняется это тем, что
при базировании по обрабатываемой поверхности появляется
эффект схватывания при контактировании свежеобработанной,
лишенной защитной пленки — ювенильной поверхности детали
с поверхностью опор. Промежуток времени между образованием
ювенильной поверхности и ее контактом с опорами невелик —
порядка 10“2 с. С увеличением скорости вращения детали толщина
170
пленки, образующейся за этот интервал времени, уменьшается,
что приводит к большим значениям коэффициента трения. Схваты-
ванию и появлению вторичного отпуска способствует и тепловы-
деление в зоне контакта трущихся поверхностей, которое увели-
чивается с ростом скорости скольжения. Следует учитывать также,
что свежеобработанная поверхность изделия вследствие пластиче-
ских деформаций при резании обладает повышенной химической
активностью. Экспериментально подтверждено, что материал
Рис. 119. График зависи-
мости средней температуры
от соотношения скоростей
шлифовального круга и
детали
Рис. 120. Зависимость коэффициента
линейного трения на опорах от скоро-
сти детали
твердосплавных опор существенного влияния на величину коэф-
фициента трения не оказывает.
В качестве меры для устранения схватывания при бесцентро-
вом шлифовании можно рекомендовать использование СОЖ,
обладающих повышенной способностью к образованию поверх-
ностных пленок. Подавать ее в зону опор надо в распыленном виде,
поскольку смесь мелкодиспергированной СОЖ с воздухом обес-
печивает лучшее окисление. Следовательно, эффективным путем
получения качественной поверхности при высокоэффективном
шлифовании является применение высокоактивных СОЖ, сни-
жающих трение как в зоне контакта детали со шлифовальным
кругом, так и с базирующими элементами.
НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ДИАМЕТРАЛЬНОГО РАЗМЕРА
Формообразование при бесцентровом шлифовании зависит от
большого числа факторов, влияние которых неодинаково на стан-
ках разных типов. В цикловых станках-автоматах, работающих
без прибора активного контроля, с контролем подачи' по пути
(до упора), на точность выполнения размеров влияют износ
круга и алмаза, тепловые и силовые деформации станка и самой
171
обрабатываемой детали. Приборы активного контроля обеспе-
чивают более высокую точность, так как влияние большинства
из перечисленных факторов исключается.
При анализе формообразования следует учитывать, что более
высокая точность достигается при обработке, например, колец
подшипников на жестких опорах, что шпиндели на аэро- и гидро-
статических опорах позволяют проводить более качественное
шлифование и т. п. Большое значение имеет выбор режимов реза-
ния для каждой конкретной модели станка, учитывая его жесткост-
ные и динамические свойства. Естественно, что высокоточные
детали можно получить, обрабатывая только качественные заго-
товки. Влияние ряда факторов на точность получения размеров
подробно рассмотрено многими авторами [4, 8, 9, 10, 11]. Рас-
смотрим только специфические особенности внутреннего шлифо-
вания и шлифования прутков, от которых зависит точность обра-
ботки.
Формулы (2) и (3) дают возможность установить степень
влияния различных параметров на точность обработки при работе
станков с контролем подачи по пути. Одни из этих параметров
сказываются сразу в каждом цикле, другие как бы накапли-
ваются постепенно и потому в одном цикле малы в балансе точ-
ности. К параметрам, участвующим в каждом цикле, следует
отнести точность Д/7 перемещения поперечной подачи, и допуск ДО
на размер наружной (базовой) поверхности. Первый параметр,
зависящий от компоновки станка, конструкции механизма подачи,
от способа контроля, участвует как элемент точности как при
круглом, так и при внутреннем шлифовании. Второй — не отно-
сится к обработке на круглошлифовальных бесцентровых стан-
ках, так как наружная поверхность является в то же время обра-
батываемой. На бесцентровых внутришлифовальных станках его
влияние существенно, оно зависит от схемы установки опор
(роликов или башмаков) относительно шлифовального круга (что
учитывается коэффициентом kr).
Ко второй группе параметров следует отнести износ алмаза ДА,
ДОШ, коэффициенты k2 и k3. Так как алмаз изнашивается мед-
ленно и величина его износа от одного цикла к другому невелика,
она как систематическая ошибка в процессе работы станка может
корректироваться наладчиком. Износ ДОШ шлифовального круга
между его правками представляет собой величину достаточно
постоянную, которая может быть учтена для внутришлифоваль-
ных станков, где правка производится в каждом цикле при чистовой
подаче, а для круглошлифовальных станков, где правка произ-
водится через несколько циклов при проведении подналадок.
Влияние коэффициента k2t учитывающего правильное выстав-
ление центров детали и шлифовального круга внутришлифоваль-
ного станка, зависит от величины расцентровки ец и диаметра
обрабатываемой детали d и проявляется по мере износа
172
круга, т. е. постепенно приводит к уменьшению размера и, сле-
довательно, может быть учтено наладчиком при управлении
станком. Влияние коэффициента k3i учитывающего правильность
установки вершины алмаза относительно оси шлифовального
круга (еа), также проявляется и учитывается по мере' износа
круга (постоянно приводит к увеличению размера).
Таким образом, приняв, что погрешности, вызываемые Д/)ш,
ДЛ, k2 и k3 устраняются в процессе профилактического обслу-
живания станка, можно сделать заключение, что для круглошли-
Рис. 121. Упрощенная схема
расчета точности обработки прут-
ков
фовальных станков Ad = Д/7, а для внутришлифовальных стан-
ков Дй = Д/7 4- Й1 Д/7.
На точность бесцентрового шлифования, длинных деталей
типа прутков основное влияние оказывает колебание свободных
нешлифуемых концов детали за зоной шлифования. Если даже
бесцентровый станок принять абсолютно жестким, то можно, рас-
сматривая упрощенную схему (рис. 121), показать, что диаме-
тральный размер прутка меняется по его длине. Мгновенное поло-
жение центра тяжести поперечного сечения детали хс и ус опре-
деляется первоначальным смещением из-за кривизны оси заго-
товки а и деформацией х и у, вызванной колебаниями прутка под
действием его неуравновешенности, что можно представить зави-
симостями:
xQ = a cos со/ 4- х\ jG = a sin со/ 4- у.
Движение стержня, вращаемого с угловой скоростью со,
в проекциях на йве взаимно перпендикулярные плоскости может
быть описано двумя не связанными дифференциальными урав-
нениями (см. рис. 121):
г, г д4х , д2хс . дхс п
EJ^ + m~dF+^ir = °’
/7 т I	।	дус  q
ds4 + m дР * dt — °’
(9)
173
где це — коэффициент внешнего трения (внешнее трение принято
пропорциональным первой степени скорости перемещения, а внут-
реннее трение считается отсутствующим), кгс*с/см; т — погон-
ная масса прутка, кгс-с2/см2; s — координата длины прутка.
После ряда преобразований решение уравнений (9) дает зави-
симости для определения частоты собственных колебаний и пере-
мещения центра массы исследуемого сечения для последователь-
ных форм изгибных колебаний прутка. Собственные частоты прутка
для каждой гармоники
где Сп — коэффициент, зависящий от материала прутка и формы
колебаний (гармоники).
График зависимости собственной частоты изгибных колебаний
стального прутка диаметром 10 мм от его длины показан на рис. 122.
Рис. 122. График зависимости собственной частоты изгибных колебаний от
длины прутка:
0—9 — номера гармоник
Как видно, по мере увеличения длины I свободной части детали
его собственная частота рп изменяется в широком диапазоне от оо
до 0, причем наиболее быстро она меняется при малой его длине.
Так как скорость вращения прутка при шлифовании практически
постоянна, а его собственная частота переменна, возможно неод-
нократное возникновение условий резонанса. График по рис. 122
174
удобно использовать для определения в первом приближении
«критических» длин прутка, т. е. тех их значений, при которых
собственная частота прутка становится равной частоте возмущаю-
щей силы. Например, для случа
вой скорости вращения прутка,
нанс может наступить при I
третий при 810 мм и т. д.
Исследование перемещения
центра масс расчетного сечения
ограничено изучением колеба-
ний прутка вблизи резонансных
зон, когда амплитуды возраста-
ют в несколько десятков раз.
Для этого случая амплитуда из-
гибных колебаний прутка для
каждой гармоники запишется
в виде	гДе Ч—Ди-
намический коэффициент неста-
ционарных колебаний, показы-
вающий изменение во времени
амплитуды вынужденных коле-
баний по сравнению с перво-
начальной кривизной оси прут-
ка в зависимости от мгновен-
ного значения собственной ча-
стоты, скорости вращения,
скорости осевого перемещения
и демпфирования. В общем виде
численное определение коэффи-
циента Хи затруднено, но для
случая отсутствия затухания
(ц = 0) он может быть представ-
лен в виде
я консольного стержня при угло-
равной 1000 рад/с, первый резо-
220 мм, второй при I 540 мм,
Рис. 123. Зависимость коэффициента
нестационарных колебаний от соотно-
шения величин возмущающей и соб-
ственных частот
Амплитудное значение АСп величины Кп представляет собой
ординату огибающей кривой колебательного процесса при по-
стоянной возмущающей частоте. Скорость изменения собственной
частоты прутка относительно возмущающей может характери-
зоваться величиной N, представляющей собой ускорение
N
Cnd*
Скорость изменения уменьшается с повышением порядкового
номера гармоники и диаметра прутка и растет -с увеличением
угловой скорости вращения прутка и более резко с возрастанием
скорости его осевой подачи. Чем N больше, тем больше скорость
изменения собственной частоты по отношению к возмущающей.
175
Зависимость коэффициента нестационарных изгибных коле-
баний от соотношения величин возмущающей и собственной частот
при разных значениях 2V показана на рис. 123. Рассматривая
резонансные кривые, обнаруживаем следующие характерные
особенности. Максимум амплитуды имеет место не в момент
совпадения частоты возмущающей силы с собственной частотой,
а несколько позже, т. е. смещается в сторону больших отноше-
„ со
нии —; смещение увеличивается с ростом скорости изменения
собственной частоты. Величина максимальной амплитуды зависит
от скорости прохождения прутка через резонансную зону: чем
больше скорость изменения частоты собственных колебаний, тем
меньше максимальная амплитуда колебаний. Острота максимума
резонансной кривой при большей скорости изменения собствен-
ной частоты по отношению к возмущающей меньше, чем при малых
скоростях прохождения через резонанс.
Картина движения центра массы любого произвольно взя-
того сечения детали представляется следующей. Под действием
сил инерции вращающийся пруток получает прогиб. Его про-
странственная упругая линия является результатом наложения
гармоник последовательных порядков. По мере увеличения длины
прутка прогиб рассматриваемого сечения прутка меняется в за-
висимости от значений динамического коэффициента для резони-
рующей формы колебаний, которая становится доминирующей.
На это вращательное движение накладываются собственные
колебания невращающегося вала.
Вынужденные колебания прутка под действием его неуравно-
вешенности приводят к изменению съема металла. Следовательно,
точность шлифования прутков зависит от исходной формы оси
заготовки прутка (его неуравновешенности), и изменение диаметра
прутка по его длине является функцией динамического коэффи-
циента нестационарных колебаний. Образующая прутка, обрабо-
танного методом бесцентрового шлифования, должна иметь вид
плавной кривой с понижениями (провалами) в местах резонанс-
ных зон последовательных форм изгибных колебаний.
Глава VII
РЕГУЛИРОВАНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СТАНКА
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Z Точность обработки на бесцентровых, как и на всех шлифоваль-
ных станках, определяется во многом постоянством положения оси
вращения шпинделя. Наибольшее распространение получили на
круглошлифовальных станках гидродинамические опоры сколь-
жения, а на внутришлифовальных — электрические и приводные
шпиндели на высокоточных подшипниках качения. Шпиндели на
опорах качения, как правило, непосредственно на станках не
регулируют, а при необходимости перебирают в специальных ма-
стерских. Повышение точности вращения шпинделя на подшипни-
ках скольжения зависит от точности выполнения шеек шпинделя
и от регулирования зазора между вкладышами подшипника и
опорами шеек шпинделя. Чем больше величина зазора в опорах
шпинделя, тем больше возможное перемещение оси вращения
шпинделя и погрешность геометрической формы обрабатываемой
поверхности и тем ниже точность обработки. Недостатком гидро-
динамических опор скольжения является возникновение сухого
трения при пуске и остановке шпинделя, которое приводит к по-
вышенному износу подшипников. Только после достижения кри-
тической скорости вала возникает жидкостное трение.
При эксплуатации бесцентровых станков, работающих, осо-
бенно на обдирочных и черновых операциях, с большими дисбалан-
сами кругов, появляется необходимость в регулировании рабо-
чего зазора шпиндельных опор. Рассмотрим способы регулирова-
ния многоклиновых гидродинамических опор ЛОН-34 и ЛОН-58
(ЭНИМС), которые наиболее широко распространены в отечествен-
ных шлифовальных станках. Большинство шпиндельных опор по
типу ЛОН-34 имеет три или пять самоустанавливающихся вкла-
дышей, располагаемых на сферических опорах (рис. 124, а). Эти
опоры регулируют только после разогрева станка, причем, если
при трехвкладышной опоре достаточно подать на шейку один
(обычно верхний) из вкладышей, то при пятивкладышной кон-
струкции необходимо подрегулировать положение трех. При этом
вкладыши слегка поджимают к шейкам, а затем стопорят регу-
лировочные винты. Необходимый рабочий зазор 0,02—0,03 мм
на разогретом шпинделе образуется за счет деформации вкладышей
и их опор при возникновении гидродинамического эффекта. Шпин-
дельные опоры по типу ЛОН-53 регулируют путем замены ком-
пенсаторов, определяющих деформацию арочного элемента опоры
177
(рис. 124, б). При необходимости полной переборки гидродинами-
ческих опор типа ЛОН-34 обратную их сборку следует произво-
дить с помощью специальной оправки. Эта оправка имеет посадки
Рис. 124. Шпиндельные опоры скольжения
по внутреннему диаметру обоймы и по диаметру шеек шпинделя
с минимальным зазором. Вкладыши, перед сборкой устанавливают
в пазы. Применение такой оправки позволяет достаточно точно
сцентрировать шейку шпинделя относительно обоймы. Если по-
178
добной оправки в комплекте принадлежностей станка нет, то
центровку обоймы по шпинделю можно выполнять с помощью
ее обкатки, по индикатору, последовательно регулируя положение
вкладышей. В принципе второй способ достаточно точен, но более
трудоемок.
В высокоточных станках все большее применение находят гидро-
статические и аэростатические подшипники скольжения. В от-
личие от гидродинамических они обладают существенным эксплуа-
тационным преимуществом — при пуске и остановке вал шпин-
деля взвешен в жидкой или газовой несущей среде под давлением.
Сухое трение, а следовательно, и износ опор отсутствуют. Такие
шпиндели необходимо ремонтировать только при чрезвычайных
аварийных ситуациях, например, при внезапном прекращении
подачи жидкости (воздуха) даже при наличии дублированных си-
стем обеспечения. Регулированию на станке такие опоры не под-
лежат, а должны быть отправлены в мастерскую, где ремонт сво-
дится обычно к аккуратному снятию следов задира на втулках.
После ремонта опоры следует тщательно промыть.
Эффективное использование станков в производственных усло-
виях, т. е. сохранение их технических характеристик, точности
обработки и производительности, связано с рациональными ме-
тодами эксплуатации и ремонта станков. Постоянное наблюдение
за работой станка и его механизмов, своевременное регулирова-
ние отдельных механизмов и их смазка, а также защита станка от
случайных ударов и повреждений — все это необходимые условия
для правильного функционирования станка в течение всего периода
его эксплуатации. На всех предприятиях действует система пла-
ново-предупредительного ремонта (ППР). В эту систему вклю-
чается и межремонтное обслуживание, в котором участвуют не
только ремонтники, но и станочник. Периодические ремонты вклю-
чают такие операции, как промывка оборудования, смена масла,
проверка станков на точность и жесткость. Периодическую про-
верку на точность и жесткость ведут в соответствии с паспорт-
ными данными каждой модели станка, указанными в разделе нормы
точности. Для проведения этих испытаний необходимы такие
основные средства измерения, как набор концевых плоскопарал-
лельных мер длины, измерительные головки (индикатор с ценой
деления 0,01 мм, рычажно-зубчатый индикатор с ценой деления
0,01 мм, измерительная рычажно-зубчатая головка с ценой деле-
ния 0,001 или 0,002 мм, микрокаторы с ценой деления 0,05; 0,001;
0,0005 мм) и штативы для крепления измерительных головок (с маг-
нитным приводом), проверочные линейки, оправки и ряд других.
Схемы основных проверок норм точности бесцентровых кругло-
шлифовальных станков показаны на рис. 125. Радиальное биение
центрирующей поверхности шпинделей под круг проверяют сле-
дующим образом (рис. 125, а). На неподвижной части станка уста-
навливают индикатор так, чтобы его измерительный наконечник
179
касался проверяемой поверхности шпинделя и был перпендику-
лярен ее образующей.
Шпиндель приводят во вращение. Отклонение определяют как
наибольшую величину показаний индикатора. По нормам для стан-
ков класса П в зависимости от наибольшего устанавливаемого
диаметра допуск на эту проверку равен 5—10 мкм, а для станков
класса В — 3—6 мкм. При проверке осевого биения шпинделей
индикатор устанавливают так, чтобы его плоский измерительный
наконечник касался поверхности шарика, вставленного в центро-
вое отверстие шпинделя (рис. 125, б). Шпиндель приводят во вра-
щение, и искомое отклонение определяют как наибольшую вели-
чину показаний индикатора. Допуск на эту проверку — 8—10 мкм
для класса П и 5—6 мкм для класса В. Весьма важно, особенно
для станков, работающих врезанием, проверить перпендикуляр-
ность оси шпинделя бабки, осуществляющей поперечную подачу,
направлению ее перемещения. Для этого на шпинделе перемещае-
мой бабки укрепляют фланцевую оправку или угольник
(рис. 125, в). Рабочие поверхности фланца оправки и угольника
должны быть перпендикулярны оси шпинделя. На неподвижной
части станины устанавливают индикатор так, чтобы его измери-
тельный наконечник касался рабочей поверхности фланца или
угольника и был перпендикулярен ей. Бабку перемещают по на-
правляющим в направлении подачи. Отклонение определяют как
величину алгебраической разности результатов измерений в на-
чале и конце перемещения. Оно не должно превышать 40—50 мкм
на длине 100 мм (для класса П). Параллельность продольного пере-
мещения приборов правки кругов осям шпинделей проверяют с по-
мощью оправок и индикаторов (рис. 125, а). На шпинделе круга
180
закрепляют оправку. Индикатор устанавливают так, чтобы он
касался поверхности оправки. Приборы для правки кругов пере-
мещают по продольным направляющим (при этом копир снимают
или отключают). Отклонение определяют как среднюю арифме-
тическую величину не менее чем двух измерений при повороте
шпинделя на 180° (в каждом положении отклонение представляет
собой алгебраическую разность показаний индикатора).
Однако достижение норм точности не может само по себе гаран-
тировать качественной работы станка. Необходима проверка в экс-
плуатационных условиях. Она позволяет получить непосред-
ственно точность обработанной детали, выявить возможные недо-
статки сборки и при необходимости устранить их. Для проверки
станка под нагрузкой берут образцы-валики, имеющие диаметры
от 1/3 до 1—2 наибольшего диаметра устанавливаемой детали.
Количество валиков 25. Их шлифуют, а затем проверяют качество
обработки. Круглость измеряют кругломером, постоянство диа-
метров в продольном сечении — универсальным инструментом,
шероховатость поверхности — профилометром-профилографом.
Для специальных бесцентровых круглошлифовальных станков
проверку под нагрузкой проводят при шлифовании детали, на
которую налажен станок в соответствии с техническими условиями
на его поставку. По результатам обработки контрольной партии
деталей проверяют точность обработки на станке (выполнение
заданного допуска на размер, геометрических параметров и шеро-
ховатости) и его производительность.
В процессе эксплуатации бесцентровых кругло- и внутришли-
фовальных станков из-за некоторых отклонений от правил обслу-
живания или износа отдельных деталей может появиться необ-
ходимость в ремонте узлов и восстановлении деталей, определяю-
щих точностные показатели станков. Рассмотрим некоторые спе-
цифичные случаи работ такого вида. Самой неприятной аварийной
ситуацией на шлифовальных станках является «прихват» шпин-
делей, во время которого выходят из строя вкладыши и шейки
шпинделя. В зависимости от габаритов станков шпиндели изго-
товляют из стали 38ХМЮА или 40Х с напрессованными рабо-
чими втулками из стали 38ХМЮА. У шпинделей, выполненных
целиком из стали 38ХМЮА, перешлифовывают базовые шейки на
меньший размер. При этом всегда надо проверять твердость шеек,
так как закаленный слой может быть сошлифован. Твердость
шеек должна быть в пределах HRC 58—65. Достигается она азо-
тацией и закалкой на глубину 0,6—0,8 мм. У шпинделей, имею-
щих втулки на опорных шейках, для восстановления рабочих
поверхностей прихваченные втулки обтачивают на токарном
станке, а затем на них напрессовывают новые втулки, которые
обрабатывают в соответствии с чертежом шпинделя. Шабрение
вкладышей не допускается, поэтому для восстановления их раста-
чивают в комплекте на размер шейки шпинделя или же изготовляют
новые вкладыши.
181
Вкладыши подшипников скольжения типа ЛОН-34 изготов-
ляют обычно из биметалла: основой служит конструкционная
сталь (например 45), на которую центробежным способом наносят
бронзу (марки Бр. ОС 10-10 и др.). Порядок заливки бронзы сле-
дующий. Втулку из конструкционной стали заваривают с двух
сторон крышками, в одной из которых имеется небольшое отвер-
стие. Бронзу необходимой марки в виде стружки насыпают через
отверстие внутрь втулки и помещают последнюю в печь, где ее
разогревают до расплавления бронзы. После этого втулку уста-
навливают в патрон станка, например токарного, и приводят во
вращение с частотой до 300 об/мин. Вращение прекращают, когда
бронза охладится. Затем на токарном станке удаляют крышки,
протачивают втулку по наружному и внутреннему диаметрам
(предварительно), делают кольцевые технологические проточки на
торцах втулки. Далее втулку разрезают на шесть равных сегмен-
тов и маркируют. Окончательно комплект из шести вкладышей
растачивают алмазным инструментом в специальном приспособле-
нии (рис. 126, а). При изготовлении вкладышей серьезное внима-
ние следует уделять обработке сферы, которая должна быть при-
терта со сферой винта до хорошего прилегания поверхностей (при
проверке краской должно быть покрыто не менее 70% поверх-
ности сферы). Предварительно сферу обрабатывают фасонным ра-
диусным резцом, а затем на внутришлифовальном станке — на-
ружной кромкой шлифовального круга (рис. 126, б).
182
Для повышения стойкости шлифовального круга необходимо
его подвергнуть бакелизации. При шлифовании внутренней сферы
необходимо бабку изделия развернуть на определенный угол, ко-
торый находится в прямой зависимости от диаметра шлифоваль-
ного круга. Такой способ позволяет получить шероховатость обра-
ботанной поверхности в пределах 8-го класса чистоты и намного
сократить процесс притирания сфер винта и вкладышей.
Как правило, большинство станков имеет опорные ножи, осна-
щенные твердым сплавом. Пластину твердого сплава закрепляют
в пазах ножа припоями. При изготовлении ножей большой длины,
особенно для станков с широкими кругами, чтобы избежать силь-
ную поводку ножа при пайке, рекомендуется применять низко-
температурные припои (например, ПОС-40). Для обеспечения ка-
чественной пайки необходимо гальваническим путем нанести на
пластину слой меди толщиной 0,03—0,05 мм. После припайки
нож обрабатывают по базовым поверхностям и по плоскости кон-
такта с обрабатываемыми деталями в соответствии с требованиями
чертежа.
Прямолинейность перемещения стола (пиноли) и суппорта вос-
станавливают шабрением, если направляющие чугунные, или
заменой накладных закаленных планок с предшествующей под-
готовкой опорной поверхности под них. После восстановления
точности направляющих необходимо произвести проверку и уста-
новку взаимного положения по высоте центров бабки изделия и
шлифовального шпинделя, а также параллельность оси бабки из-
делия продольному перемещению шпинделя шлифовального круга.
На бесцентровых внутришлифовальных станках долговечность
шлифовального шпинделя, собранного на подшипниках качения,
во много раз меньше гарантированного срока службы самого
станка ввиду довольно быстрого выхода из строя высокооборот-
ных подшипников. Поэтому на заводе, эксплуатирующем такие
станки, следует организовать службу по восстановлению шлифо-
вальных шпинделей или сдавать их на специализированные ре-
монтные предприятия. В том случае, когда восстановление шпин-
делей шлифовального круга производит сам потребитель, нужно
обращать особое внимание на комплектование подшипников и их
сборку. Перед сборкой шпинделей проводят ряд подготовитель-
ных работ: измеряют геометрические параметры посадочных мест
шпинделя и колец подшипников; определяют суммарные при-
веденные биения колец подшипников; подбирают парные подшип-
ники и устанавливают требуемую непараллельность распорных
колец; подгоняют распорные кольца по высоте и спаривают под-
шипники; пригоняют отверстия внутренних колец. Геометрические
параметры подшипников измеряют согласно ГОСТ 520—70.
При сборке высокоточных шпинделей следует отбраковывать
подшипники, наружные кольца которых имеют овальность на-
ружной поверхности более 3—4 мкм и огранность (при проверке
в 60Q призме) выше 4—5 мкм. В связи с тем, что имеются откло-
183
нения формы дорожек качения колец и разноразмерность тел ка-
чения, параметры радиального и бокового биения наружного и
внутреннего колец и биение базового торца внутреннего кольца
имеют сложный характер. Поэтому величины и направления ра-
Рис. 127. Измерение радиального биения наружного кольца подшипника:
а — схема измерения; б ** круговая диаграмл^С
диального и бокового биения или биения базового торца нужно
определять по круговой диаграмме. Для ее построения наносят
метки на кольце через 45° и в этих метках снимают показания. За
a)	d)
Рис. 128. Графическое определение приведенного биения коль-
ца подшипника:
а — наружного кольца; б — внутреннего кольца
направление вектора биения принимают то, для которого раз-
ность средних показаний в диаметрально противоположных точ-
ках является наибольшей. Конец вектора считают обращенным
к точке, в которой отсчет указывает отклонение «из тела». Модуль
вектора биения равен наибольшей разности показаний. Пример
184
такого измерения дан на рис. 127, а.. Если показания в одной и
той же точке отличаются более чем на 3—4 мкм при каждом обо-
роте, то такой подшипник применять не следует. Рекомендуется
измерение наносить на круговую диаграмму, показанную на
рис. 127, б.
Вектор приведенного биения наружного кольца /7Н опреде-
ляется по формуле Пн = kPH + Бн (рис. 128, а), где k = ctg
т. е. углу контакта подшипника. Вектор приведенного биения
внутреннего кольца /7В определяется по формуле Пв = kPB +
+ тБв — Тв (рис. 128, б).
В указанных формулах k = ctg р ((3 — угол контакта подшип-
ника); Рн — вектор радиального биения наружного кольца;
Бн — вектор бокового биения по дорожке качения наружного
кольца; Ръ — вектор радиального биения внутреннего кольца;
£>н — вектор бокового биения по дорожке качения внутреннего
кольца; Тв — вектор бокового биения базового торца внутрен-
него кольца; m — коэффициент, учитывающий отношение диа-
метров дорожек качения наружного и внутреннего колец.
Рис. 129. Условное обозначение (метками)
биений и непараллельное™ торцов колец
подшипника:
1 — наибольшая высота наружного и внутрен-
него колец; 2 — направление вектора ра-
диального биения наружного и внутреннего
колец; 3 — направление вектора биения базо-
вого торца внутреннего кольца; 4 — монтаж-
ная метка для установки подшипника при
сборке; 5 — направление вектора бокового
биения наружного и внутреннего колец; 6 —
монтажная метка для установки подшипников
при сборке (наносят на двух торцах)
После определения приведенных биений следует приступить
к подбору парных подшипников, предназначенных для совмест-
ной работы. По наружному диаметру зазор между наружным
кольцом и корпусом должен быть равен 5—6 мкм, а разность диа-
метров двух подшипников, работающих в паре, не должна пре-
вышать 2 мкм. Разность радиальных зазоров подшипников, ра-
ботающих в паре, — не более 10 мкм. Приведенное биение под-
шипников, работающих в паре, должно быть одинаковым или
близким по величине.
При сборке подшипников установку колец следует осуществ-
лять, совмещая векторы приведенных биений и выдерживая па-
раллельность базовых торцов одноименных колец в одной осевой
плоскости (рис. 129). Если векторы приведенных биений одно-
именных колец не равны по величине или торцы того или иного
кольца первого подшипника (упирающегося в борт вала) не парал-
лельны между собой, то необходимо применять распорные кольца,
имеющие определенную непараллельность. Требуемая непарал-
185
дельность распорных колец равна разности модулей векторов при-
веденных биений соответствующих колец первого и второго под-
шипников. После подгонки распорных колец по высоте и доводки
до требуемой непараллельности на их наружных поверхностях
ставят монтажные метки, соответствующие наибольшей или наи-
меньшей толщине кольца. Отверстия внутренних колец необхо-
димо подогнать по шейке вала с натягом 2—4 мкм путем доводки
до нужного размера разжимным притиром. При сборке скомплек-
тованные подшипники устанавливают так, чтобы монтажные метки
двух одноименных колец, находящихся в одном отверстии или
на одной шейке вала, и метки соответствующего распорного кольца
были расположены в одной плоскости. Приведенный способ спа-
ривания подшипников трудоемок, но обеспечивает значительное
повышение долговечности шпинделя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Бесцентровое шлифование, в силу ряда существенных пре-
имуществ перед патронным и центровым, нашло широкое, приме-
нение в таких отраслях точного машиностроения, как подшипни-
ковая и автомобильная. Этот процесс при использовании опти-
мальных наладок и надлежащем выборе режимов шлифования,
а также при высокоточном шпинделе шлифовального круга и ка-
чественном абразивном инструменте может обеспечить чрезвы-
чайно высокую размерную и геометрическую точность изделий.
Наиболее высокую геометрическую точность обеспечивает бес-
центровое шлифование на жестких опорах по методу «микроцен-
трик», когда шлифуемая наружная поверхность сама является
базой для обработки. В этом случае исключается влияние исход-
ных погрешностей обрабатываемой поверхности (она же является
и базовой). При других методах бесцентрового шлифования на
жестких опорах («концентрик» и «центриматик») достигается
высокая точность, когда влияние погрешностей базовых поверх-
ностей на точность шлифуемых поверхностей может быть значи-
тельно уменьшено в результате правильной наладки станка.
Развитию бесцентрового шлифования, как одному из важней-
ших методов обработки в массовом и крупносерийном производ-
стве деталей типа тел качения, придается большое значение.
В результате ряда исследований советских и зарубежных ученых
достаточно полно разработана теория формообразования при бес-
центровом шлифовании, изучены проблемы точности и произво-
дительности процесса. На базе этих работ появилось много ори-
гинальных конструкций станков, позволяющих при значительном
повышении качества изделий обрабатывать их в 3—5 раз быстрее,
чем ранее.
Основные пути повышения производительности и качества обра-
ботки — внедрение силового и скоростного шлифования. Они
стали возможны после разработки высококачественных и высоко-
прочных абразивных кругов, которые минимум в 3 раза позво-
ляют увеличивать интенсивность съема металла. В настоящее
время серийные бесцентровые круглошлифовальные станки ра-
ботают со скоростями 35—60 м/с, а специальные — 80—100 м/с,
На внутришлифовальных станках скорости вращения шлифоваль-
ных кругов порядка 50—60 м/с — обычное явление. Опытные
модели работают со скоростями до 80 м/с, Такие скорости резания
187
при шлифовании обеспечивают рост производительности примерно
пропорционально увеличению скорости резания, снижение вели-
чины шероховатости обрабатываемой поверхности на один-два
класса; значительное повышение стойкости шлифовального круга.
Скоростное и силовое шлифование позволяют вести обработку
с большими съемами припусков, давая возможность в ряде слу-
чаев получать методом врезания фасонные детали, например налы
и кольца шарикоподшипников, без предварительных токарных
операций. Преимущества этих видов шлифования очевидны и
широко известны, однако пока они не нашли широкого примене-
ния. Необходимы круги, которые обладают большой прочностью
на разрыв и выдерживают повышенные нагрузки. Это связано
как со значительным ростом центробежных сил при повышении
скорости (в 2 раза, например, при переходе от скорости 35 до
50 м/с и более чем в 4 раза — до 70 м/с), так и с возрастанием ра-
диальных сил резания при силовом шлифовании. В настоящее
время разрабатываются новые конструкции абразивных кругов,
испытываются новые режущие и связующие материалы.
С проблемой роста центробежных сил и повышения разрушаю-
щей способности кругов (в случае их разрыва) связаны специ-
фические вопросы техники безопасности, которые нужно решать
при проектировании станков. Оператор должен быть надежно за-
щищен от последствий разрывов круга, от брызг охлаждающей
жидкости и ее паров, интенсивно образующихся при больших
скоростях вращения круга. В первую очередь необходимо повы-
сить прочность и герметичность кругов. Обычно для этого приме-
няют комбинированные (сталь-пластик) основные кожухи, не-
посредственно защищающие шлифовальные круги, и дополнитель-
ные — для страховки от возможного поражения мелкими оскол-
ками кругов и от брызг СОЖ. Для удаления из зоны обработки
аэрозолей используют специальные установки для их отсоса и
обезвреживания. Станки снабжают специальными блокировками,
которые не дают возможности включить шпиндель шлифоваль-
ного круга, если не все защитные кожухи на месте и правильно
установлены.
Станки для скоростного шлифования должны обладать высо-
кой статической и динамической жесткостью. Для этого бабку
шлифовального круга выполняют, как правило, неподвижной,
жестко связанной со станиной станка. Рабочие движения осу-
ществляются бабкой изделия. Направляющие для перемещения
бабок — гидростатические или роликовые с предварительным на-
тягом. Эти мероприятия позволяют повысить жесткость станков
и их демпфирующие свойства.
Для достижения необходимого качества обработки следует
уделять особое внимание балансировке шлифовальных кругов,
разработке допустимых норм дисбаланса, так как нормы, суще-
ствующие для кругов, работающие со скоростями 30—50 м/с,
не подходят для более высоких скоростей, Станки для скорост-
188
ного и силового шлифования должны, как правило, оснащаться
устройствами для автоматической балансировки на станке в про-
цессе обработки.
Для станков скоростного шлифования предпочтение следует
отдавать устройствам, которые не вызывают повышенных вибра-
ций шпинделя. Управление этими устройствами должно произ-
водиться дистанционно без раскрытия защитных кожухов.
Применение скоростей шлифования до 100 м/с ставит серьез-
ные проблемы по организации охлаждения рабочей зоны. Боль-
шое внимание при эксплуатации станков, работающих скоростным
и силовым методом, следует уделять очистке охлаждающей жид-
кости и шлифовального круга от шлама и стружки. Степень очистки
СОЖ должна быть очень высокой при больших удельных расходах.
Наряду с внедрением новых технологических процессов по-
вышение производительности труда и качества шлифовальной
обработки связано с дальнейшим развитием автоматизации произ-
водственных процессов. Оснащение станков автоматическими
транспортными устройствами, контрольными приборами, введение
автоматической правки и балансировки позволяют осуществить
многостаночное обслуживание и повысить выработку на одного
работающего. Одной из проблем осуществления полной авто-
матизации рабочего цикла станков является автоматизация
процесса правки шлифовальных кругов и автоматический вход
в размер обрабатываемой детали после правки.
На многих станках с широким кругом потери на правку со-
ставляют до 20% рабочего времени. Существующие способы авто-
матической правки и входа в размер, осуществляемые на станках,
еще далеки от совершенства. Точность входа в размер составляет
0,015—0,030 мм, что не всегда достаточно при современных тре-
бованиях к точности детали. В этом отношении прогрессивным
направлением является внедрение правки шлифовальных кругов
алмазным роликом. Особенно эффективен этот метод при фасонном
врезном шлифовании, когда алмазный ролик точно повторяет
конфигурацию обрабатываемой детали. Интересны эксперименты
по принудительной непрерывной правке шлифовальных кругов
большой высоты алмазным роликом в процессе обработки.
Большие перемены в ближайшие годы ожидаются в развитии
средств регулирования точности станков. В настоящее время
вопрос ставится о полном измерении детали в процессе обработки,
о введении обратных связей для корректировки термических и си-
ловых деформаций системы СПИД. Появляются электронные
устройства, которые по одному или нескольким параметрам про-
цесса выбирают наилучшие скорости подач для осуществления
наиболее благоприятных условий шлифования. Дальнейшее рас-
пространение получают системы адаптивного управления бесцен-
тровыми, особенно, внутришлифовальными станками. В резуль-
тате использования адаптивных систем управления увеличивается
производительность и точность обработки.
189
Системы адаптивного управления осуществляются по различ-
ным параметрам. Так, достаточно широкое распространение по-
лучило управление по мощности привода шлифовального круга.
Поддержание запрограммированной мощности для заданного пере-
хода цикла работы станка производится регулированием скорости
подачи. Регулирование по параметру мощности привода шли-
фовального круга обеспечивает наилучшее использование режу-
щих свойств круга и получение высокой точности обработки. При
адаптивном управлении циклом по параметру «действительная
скорость съема припуска» заданная программа выдерживается
также за счет регулирования скорости подачи по результатам
непрерывного измерения шлифуемого отверстия. Эта система
управления также увеличивает производительность и повышает
точность, однако она не учитывает изменение режущих свойств
круга в процессе его износа. Система адаптивного управления по
усилию шлифования по своей природе очень близка к системе
управления по мощности, однако из-за сложности создания соот-
ветствующей системы датчиков для нее такой способ имеет мень-
шее применение. Для круглошлифовальных бесцентровых стан-
ков системы адаптивного управления менее распространены
в связи с тем, что эти станки обладают высокой жесткостью, а шли-
фовальный круг имеет большую режущую поверхность, которая
сохраняет свои режущие свойства в течение достаточно большого
периода времени.
Для улучшения режущих свойств абразивных кругов и созда-
ния условий, исключающих неравномерность вращения детали
при базировании на жестких опорах, все большее значение при-
обретает СОЖ, поиски состава которых с новыми свойствами не-
прерывно ведутся во всем мире.
Решение отмеченных проблем и осуществление перечисленных
мероприятий приведет к дальнейшему повышению производитель-
ности и точности бесцентровых шлифовальных станков — самых
распространенных машин по обработке деталей типа тел вращения
на предприятиях массового и крупносерийного производства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Колтунов И. В. Бесцентровое шлифование на жестких опорах. — «Под-
шипниковая промышленность», 1967, № 2, с. 14—16.
2.	Кудинов В. А. Динамика станков. Мч «Машиностроение», 1967, 359 с.
3.	Лейках Л. М. Торцовый фрикционный привод изделия при бесцентровом
шлифовании на неподвижных опорах. — «Станки и инструмент», 1968, № 9,
с. 8—10.
4.	Лурье Г. Б., Комиссаржевская В. Н. Шлифовальные станки и их наладка.
М., «Высшая школа», 1972, 416 с.
5.	Прохоров А. Ф., Зайцев В. М. Чистовое шлифование на бесцентровых
станках с широкими кругами. — В кн.: Технология производства, научная
организация труда и управления. Вып. 5. М., НИИМАШ, 1974, с. 39—42.
6.	Прохоров А. Ф., Сагалов Е. М. Повышение точности бесцентрового шли-
фования прутков. — В кн.: Технология производства, научная организация
труда и управления. Вып. 6. М., НИИМАШ, 1974, с. 26—29.
7.	Прохоров А. Ф., Зайцев В. М., Чарный Р. И. Световые дефекты поверх-
ности сквозного бесцентрового шлифования. — В кн.: Технология производства,
научная организация труда и управления. Вып. 7. М., НИИМАШ 1974,
с. 26—29
8.	Романов В. Л. Динамическая теория формообразования при бесцентро-
вом шлифовании. Труды Института машиноведения. Семинар по точности в маши-
ностроении и приборостроении. Вып. 19. М., «Наука», 1965, с. 80—107.
9.	Солонимский В. И. Теория и практика бесцентрового шлифования.
М., Машгиз, 1952, 286 с.
10.	Филькин В. П. Анализ формообразования деталей при бесцентровом
шлифовании. Труды института машиноведения. Семинар по точности в машино-
строении и приборостроении. Вып. 12. М., «Наука», 1959, 97 с.
11.	Филькин В. П., Колтунов И. Б. Прогрессивные методы бесцентрового
шлифования. М., «Машиностроение», 1971, 204 с.
12.	Худобин Л. В., Гурьянихин В. Ф. Гидроаэродинамический способ подачи
СОЖ при круглом наружном шлифовании. — «Вестник машиностроения», 1973,
№ 7, с. 67—70.
13.	Черпаков Б. И., Вайс С. Д., Волков Л. П., Прохоров А. Ф. Бесцентровые
круглошлифовальные станки с широкими кругами. М., НИИМАШ, 1968, 43 с.
14.	Черпаков Б. И., Годович Г. М., Волков Л. П., Прохоров А. Ф. Бесцен-
тровые круглошлифовальные станки. М., «Машиностроение», 1973, 169 с.
15.	Ящерицын П. И., Жалиерович Е. А. Шлифование металлов. Минск,
«Беларусь», 1970, 463 с.
16.	Becker Е. A. Ober den EinfluB der Neigung der Werksaltaufflache auf
Unrundheiten beim spitzenlosen Schleifen. «Menschenmarkt», 1962, vol. 44.
17	Gurney I. P. An analysis of centreless grinding. «Trans of the ASME»,
1964, series B, N. 2.
18.	Yonetsu S. Die Unrundheit beim spitzenlosen Schleifen «Fertigungstechnik
und Betrieb», 1961, N. 9, vol. 12.
19.	Opitz H., Guehring K. Augmentation du rendement de I’usinage
a la meule par les grandes vitesses de cope. «La pratigue des industries mecani-
gues», 1968, N. 10.
Chipmaker.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение	3
Глава I. Основные типы и компоновки бесцентровых шлифоваль-
ных станков	5
Круглошлифовальные станки	. .	6
Станки с базированием на жестких опорах	14
Внутришлифовальные станки	16
Глава II. Принципы и особенности бесцентрового шлифования .	21
Базирование деталей и распределение сил	21
Формообразование .	26
Влияние динамических факторов .	36
Глава III. Подготовка бесцентровых станков к работе	42
Установка станков	42
Испытания станков на холостом ходу	46
Выбор инструмента и режимов резания .	52
Подготовка шлифовальных кругов к работе................ 64
Выбор смазочно-охлаждающей жидкости и способа ее подачи
в зону шлифования	69
Глава	IV.	Наладка бесцентровых станков	75
Основные этапы наладки	75
Наладка рабочей зоны проходного станка . .	82
Наладка врезных круглошлифовальных станков .	92
Наладка бесцентровых внутришлифовальных станков	96
Наладка станков в составе автоматических линий	101
Глава	V.	Типовые наладки бесцентровых шлифовальных станков	105
Проходное шлифование	105
Врезное шлифование	121
Шлифование прутков	134
Внутреннее шлифование	137
Глава	VI.	Дефекты бесцентрового шлифования	142
Погрешности поперечного сечения .	142
Погрешности продольной геометрии	151
Дефекты обработанной поверхности . .	163
Нестабильность диаметрального размера	171
Глава	VII.	Регулирование и восстановление основных узлов станка
при эксплуатации	177
Заключение	187
Список	литературы	191
192