6.4. Конструктивные особенности и кинематика внутришлифовальных станков
В зависимости от назначения и размеров обрабатываемых деталей внутришлифовальные станки разделены на две основные группы: 1) станки, у которых вращаются шлифовальный шпиндель и заготовка; 2) станки планетарного гипа, на которых заготовка (обычно крупногабаритная) устанавливается неподвижно. Шлифовальный шпиндель совершает планетарное движение, вращаясь одновременно вокруг собственной оси и оси заготовки.
В зависимости от характера выполнения движения подач наблюдаются три наиболее распространенные компоновки станков первой группы: 1) движения поперечной (врезной) и продольной подач выполняются шлифовальным кругом, траектория этих движений прямолинейная; 2) движение поперечной подачи осуществляется шлифовальным кругом, а продольной — заготовкой, траектория движений прямолинейная; 3) движения поперечной (врезной) и продольной подач производит шлифовальный круг, причем траектория врезной подачи — круговая, а продольной — прямолинейная. Во всех трех вариантах остаются неизменными вращение шлифовального круга и заготовки.
В зависимости от характера производства обработка производится на универсальных внутришлифовальных станках или специализированных полуавтоматах и автоматах.
Отечественная промышленность выпускает ряд моделей внутришлифовальных станков, позволяющих шлифовать отверстия диаметром от 3 до 1000 мм при длине шлифования 32—500 мм. Станки выпускаются трех классов точности — П, В и А. Помимо отверстия на станках обычно шлифуют и наружный торец заготовки. Станки оснащают устройствами для активного контроля, некоторые модели могут встраиваться в автоматические линии, обслуживаться роботами и манипуляторами.
Саратовский станкостроительный завод выпускает гамму ЗК различных моделей универсальных, специализированных полуавтоматических и автоматических внутришлифовальных станков. Из них пять базовых моделей универсальных станков предназначены для обработки отверстий диаметром от 3 до 800 мм. Станки выпускают трех классов точности — П, В и А; все они, за исключением мод. 3K230B, оснащены торцешлифовальными приспособлениями. Московский завод автоматических линий им. 50-летия СССР специализируется на выпуске автоматических и полуавтоматических бесцентровых внутришлифовальных станков для подшипниковой промышленности, которые работают в составе автоматических линий.
В последнее время в связи с общей тенденцией развития станкостроения — созданием станков для гибких производственных систем (ГПС) — традиционная компоновка внутришлифовальных станков претерпевает изменения: стираются грани между кругло- и внутришли-фовальными станками — те и другие приспосабливаются для комплексной обработки заготовок за один установ.
На рис. 6.10 показан общий вид внутришлифовального станка мод. ЗК227В из гаммы ЗК Саратовского станкостроительного завода. На верхней плоскости станины 8 установлен мост 1 с бабкой изделия 2. При наладке салазки, несущие бабку изделия, перемещаются по направляющим скольжения моста. На корпусе бабки изделия установлено торцешлифовальное приспособление 3. Стол 7 со шлифовальной бабкой 4 перемещается возвратно-поступательно от гидроцилиндра по направляющим качения вдоль станины. Слева от станка расположен бак 9 для охлаждающей жидкости с электронасосом и магнитным сепаратором, сзади насосная станция, электрошкаф 6 с электроаппаратурой и пультом управления 5, а также пневмоагрегат, подающий масляный туман к опорам шпинделя.
Рис. 6.10. Внутришлифовальиый станок мод. ЗК227В
На рис. 6.11 приведена кинематическая схема станка мод. ЗК227В. Привод шлифовального круга осуществляется от асинхронного электродвигателя М3 переменного тока посредством плоскоременной передачи. Для привода шлифовального круга 3 торцешлифовального устройства использован асинхронный электродвигатель М2 переменного тока. Поворот хобота с торцешлифовальным шпинделем осуществляется от гидроцилиндра 1. Продольное возвратно-поступательное перемещение стола осуществляется от гидроцилиндра 14.
Рис. 6.11. Кинематическая схема внутришлифовального станка мод. ЗК227В
Ручное перемещение стола производится путем вращения маховика 18. Через ряд зубчатых передач движение передается на реечное зубчатое колесо и рейку 19. При включении гидравлической системы реечное зубчатое колесо автоматически с помощью гидроцилиндра выводится из зацепления с рейкой, при этом плунжер гидроцилиндра 15 фиксируется шариками 16, западающими в канавку. Для того чтобы снова ввести реечное зубчатое колесо в зацепление с рейкой, необходимо выключить гидравлическую систему и нажать на кнопку 17. Таким образом, гидравлическое и ручное перемещения стола сблокированы.
Шлифуемая заготовка 21 вращается от электродвигателя M1 постоянного тока с помощью плоскоременной передачи. Частоту вращения заготовки изменяют ступенчато. Винт 25 служит для натяжения ремня. Поворот бабки изделия на угол при шлифовании конусной поверхности или с целью регулирования производится с помощью червячной передачи 24 и цепных передач 23 и 22.
Продольное перемещение торцешлифовальному устройству передается маховиком 26 через зубчатые колеса на круговую рейку 2. Тонкая (малая) подача круга 3 на врезание осуществляется вращением маховика 20 через передачу 5 и резьбовую шариковую пару 4.
При шлифовании внутреннего торца заготовки для ограничения хода продольной подачи предусмотрен торцовый упор. Откидной упор 8, закрепленный на столе станка, поджимается действием гидроцилиндра 14 и эксцентрику 7. При повороте рукоятки эксцентрика включается продольная подача стола со шпинделем шлифовального круга.
Поперечная подача бабки шлифовального круга может выполняться вручную и автоматически. Ручное перемещение бабки осуществляется вращением маховика 13 и передается далее на двухскоростную коробку 10. Передача через эту коробку используется при наладке станка и при рабочей подаче; далее через пару зубчатых колес вращение передается на винтовую шариковую пару 9. Ручная рабочая поперечная подача может также осуществляться дозированно через собачку и храповик (на схеме не показаны). Автоматическую поперечную подачу бабки шлифовального круга на двойной ход стола осуществляют при включении соответствующего крана гидросистемы. При этом на храповик действует собачка (на схеме не показана). Подачу настраивают кнопкой 12 через зубчатое колесо 11. Автоматическое выключение поперечной подачи и отвод стола в исходное положение после снятия припуска производят упором, расположенным на лимбе и действующим на путевой переключатель. В гамму ЗК входят станки, на которых поперечная подача осуществляется перемещением либо передней, либо шлифовальной бабок.
Правка шлифовального круга осуществляется алмазом. Наладочное перемещение алмаза осуществляется путем перемещения всего правящего устройства 6 или планки с алмазом. Тонкая подача алмаза осуществляется вращением лимба, вызывающего деформацию пружин. Шлифовальный круг 3 правят вручную при качательном движении державки с алмазом.
На станках установлен измерительный прибор для визуального контроля. Щуп прибора, настроенного по эталону, вводится в шлифуемое отверстие и по мере снятия припуска воздействует на индикатор, позволяя визуально следить за ходом шлифования и окончить его при достижении необходимого размера изделия. На станках могут быть установлены также приборы активного контроля.
8.4. Конструктивные особенности и кинематика бесцентрово-шлифовальных станков
По компоновке бесцентрово-шлифовальные станки могут быть подразделены на станки с неподвижной (рис. 8.8, а) и подвижной (рис. 8.8, б) шлифовальными бабками.
В станках с неподвижной шлифовальной бабкой суппорт ножа и бабка ведущего круга устанавливаются на отдельной каретке, перемещение которой используется для компенсации износа шлифовального круга, а также для подачи при работе врезным методом.
Станки этого типа компактны, имеют высокую жесткость, но обладают существенным недостатком — ось обрабатываемой детали смещается в пространстве по мере износа шлифовального круга, что усложняет разработку загрузочных устройств и встройку станков в автоматические линии. Бабка ведущего круга имеет направляющие для перемещения при наладке станка, связанной с изменением диаметра заготовки. Эти же направляющие используются для компенсации износа ведущего круга.
Рис. 8.8. Бесцентрово-шлифовальные станки с различной компоновкой основных узлов
В станках с подвижной шлифовальной бабкой суппорт ножа жестко закреплен на станине, а шлифовальная бабка и бабка ведущего круга могут перемещаться по своим направляющим в направлении, перпендикулярном оси шпинделей. Каждая бабка совершает перемещение, необходимое для компенсации износа круга.
На станках, работающих врезным способом, движение подачи осуществляют перемещением шлифовальной бабки. Таким образом, в станках с подвижной шлифовальной бабкой ось шлифуемой детали не меняет своего положения в пространстве, поэтому это компоновочное решение значительно упрощает встройку станков в автоматические линии и обработку заготовок типа прутков и труб.
По расположению линии центров бесцентрово-шлифовальные станки подразделяют на горизонтальные (рис. 8.8, б), наклонные (рис. 8.8, в, г) и вертикальные (рис. 8.8, д).
Станки с горизонтальным расположением линии центров (рис. 8.8, б) получили наибольшее распространение. Их компоновка позволяет обеспечить лучшую защиту направляющих от попадания шлама и эмульсии. Станки с наклонным расположением линии центров (рис. 8.8, в, г) применяются при обработке деталей большого диаметра и большой массы. При наклонном расположении линии центров уменьшается усилие прижима заготовки к опорному ножу и, следовательно, уменьшается износ, а также увеличивается усилие прижима заготовки к ведущему кругу. Таким образом, создаются условия для устойчивого равномерного вращения заготовки, особенно при обработке напроход, когда на выходе из рабочей зоны уменьшается сила прижима детали к ведущему кругу под влиянием сипы резания. Угол наклона линии центров к горизонту обычно колеблется в пределах 15—30°, но имеются станки, у которых угол наклона составляет 75°.
Станки с вертикальным расположением линии центров (рис. 8.8, д) применяют ограниченно. Эта компоновка облегчает возможность наладки станка для работы методом врезания с тангенциальной подачей, при котором заготовка перемещается в горизонтальной плоскости между ведущим и шлифовальным кругами.
По расположению опор шпинделей шлифовального и ведущего кругов бесцентрово-шлифовальные станки могут быть разделены на станки с консольным расположением шлифовального и ведущего кругов (рис. 8.9, а) и станки с шлифовальным и ведущим кругами, расположенными между опорами (рис. 8.9, б).
Рис. 8.9. Расположение шлифовального и ведущего кругов на бесцентрово-шлифовальных станках
Станки с консольным расположением кругов являются наиболее распространенными в парке бесцентровых станков. Высота круга у этих станков не превышает 300 мм, что достаточно для обработки врезанием большой номенклатуры деталей. Станки широко используются и для обработки напроход. Однако для съема большого припуска требуется большое количество проходов заготовки через рабочую зону. К основным положительным особенностям станков с консольным расположением кругов следует отнести удобство смены кругов, простоту наладки, удобство обслуживания.
Станки с расположением кругов между опорами (рис. 8.9, б) применяются для уменьшения числа проходов, необходимых для обработки методом сквозной подачи заготовок. В станках подобного типа высота шлифовального и ведущего кругов достигает 600—1000 мм. Один станок с таким широким кругом может заменить 4—5 станков с узкими кругами.
При встройке этих станков в автоматические линии вся операция обработки наружной поверхности выполняется, как правило, на двух станках — черновом и чистовом, что значительно упрощает обслуживание станков в автоматической линии. Станки с широким кругом используются также и для врезной обработки, а иногда и для одновременной обработки двух и нескольких деталей.
По правящему инструменту бесцентрово-шлифовальные станки подразделены на станки, у которых правка круга осуществляется алмазом (рис. 8.10, а), и станки с правкой круга алмазным роликом (рис. 8.10, б). Правка алмазным роликом применяется как при шлифовании напроход, так и при врезном шлифовании. При обработке профильных заготовок алмазному ролику придается форма в соответствии с формой шлифовального круга.
Рис. 8.10. Правка круга на бесцентрово-шлифовальных станках
Основные узлы бесцентрово-шлифовального станка базовой мод. ЗМ184 показаны на рис. 8.11. Шлифовальная бабка 1, неподвижная опора с опорным ножом 2 и бабка 3 ведущего круга расположены на станине 4. Бабки 1 и 3 могут перемещаться по направляющим по командам от органов управления, размещенных на панели 6. Электрооборудование станка расположено в шкафу 5.
Рис. 8.11. Бесцентрово-шлифовальный станок мод. ЗМ184
Высокая жесткость этих станков обеспечивается главным образом за счет конструкции станины и установки шлифовального и ведущего кругов на двух опорах. Станки, предназначенные для шлифования заготовок диаметром до 80 мм, имеют горизонтальное расположение линии центров, свыше 80 мм — наклонное.
Кинематическая схема станка мод. ЗМ184 приведена на рис. 8.12. Вращение шлифовального круга осуществляется от асинхронного двигателя 1, вынесенного из станины и установленного на плите, через клиноременную передачу 2. Частота вращения круга регулируется диаметром шкивов. Шлифовальная бабка 3 перемешается относительно жесткой литой станины по роликовым направляющим со стальными закаленными планками. Шпиндель шлифовального круга установлен на гидродинамических подшипниках скольжения с самоустанавливающимися вкладышами. Самоустановка вкладышей обеспечивает создание масляного клина между рабочей поверхностью вкладышей и шпинделем. Кроме того, самоустановка исключает кромочные контакты, обычно вызываемые отклонением от соосности расточек в корпусе шлифовальной бабки. От перемещения в осевом направлении шпиндель удерживается подпятником.
Рис. 8.12. Кинематическая схема бесцентрово-шлифовального станка мод. ЗМ184
Ведущий круг вращается от электродвигателя 6 постоянного тока с помощью червячного редуктора 4. Редуктор и двигатель соединены упругой муфтой. В качестве опор шпинделя ведущего круга используют гидродинамические или гидростатические подшипники скольжения, а также подшипники качения. Бабка 8 ведущего круга установлена на направляющих скольжения.
Ускоренные перемещения шлифовальной бабки 3 при наладке осуществляются с помощью электродвигателя 10, винтовой передачи с шариковой гайкой 11 и ходового винта. Перемещения бабки 3 могут также осуществляться вручную от маховика 12 через червячную передачу. Механизм врезной подачи 13 обеспечивает форсированную подачу от гидроцилиндра 14 и рабочие подачи с помощью гидроцилиндра 16 и копира 15.
Правка рабочих поверхностей шлифовального и ведущего кругов производится с помощью соответственно устройств 9 и 7, каретки которых получают продольные перемещения от двигателей постоянного тока 5 через зубчатые передачи и передачу винт — гайка. Поперечные каретки устройств для правки перемещаются по копирам.
