библиотечка иглифовщика
Г. Б Лурье
Прогрессивные
методы
круглого
наружного
шлифования

GUI
библиотечка шлифовщика
Выпуск 3
Г. Б. ЛУРЬЕ
Прогрессивные
методы
круглого
наружного
шлифования
Издание 2-е,
переработанное и дополненное
Под редакцией
д-ра техн. наук проф. Л. И. Филимонова
Chit maker.ru
Ленинград «Машиностроение»
Ленинградское отделение
1984

ББК 34.637
Л86
УДК 621.92
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Ю Н. Воробьев, А.А. Зыков, 3. И. Кремень (ответственный редактор),
А. А. Маталин, В. И. Муцянко, Д. Г. Письменный, Л. Н. Филимонов
Рецензент канд. техн. наук В. Н. Дугин
Лурье Г. Б.
Л86 Прогрессивные методы круглого наружного
шлифования.— Изд. 2-е, перераб. и доп.— Л.:
Машиностроение, Ленинград, отд-ние, 1984.—
ЮЗ с, ил.— (Б-чка шлифовшика/ Под ред.
Л. Н. Филимонова; Вып. 3).
— 40 к.
В брошюре описаны методы круглого наружного шлифования,
позволяющие обеспечить высокую производительность, точность и качество
обработки. Даны рекомендации по- рациональной эксплуатации станков.
Рассмотрены вопросы технического нормирования.
Во второе издание (1-е изд. 1967 г.) включены данные о новых моделях
станков и конструкциях технологической оснастки. Особое внимание уделено
устройствам демпфирования вибраций и автоматизации, микропроцессорам,
станкам с ЧПУ и адаптивным управлением. Брошюра предназначена для
рабочих-шлифовщиков.
© Издательство «Машиностроение», 1984 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
С повышением требований к качеству изготовляемых машин и
расширением применения закаленных и легированных сталей и
твердых сплавов значительно увеличивается доля шлифовальной
обработки в общей станкоемкости изготовления машин. Так, доля
оборудования для шлифовальной обработки в общем парке станков
в механических цехах на современном заводе составляет около 30 %.
Во многих случаях шлифовальная обработка является операцией,
завершающей технологический маршрут; она непосредственно влияет
на выполнение деталью своего служебного назначения, т. е.
определяет качество машины, узла или детали. Шлифовальная обработка
обеспечивает высокую точность выполнения размеров (2—4 мкм)
и геометрической формы (некруглость 0,3—0,5 мкм, нецилиндрич-
ность 1—2 мкм, неплоскостность 2 мкм), высокое качество
обработки поверхности (параметр шероховатости /?„ = 0,63 мкм и меньше).
При чистовой обработке с малыми припусками шлифование
является наиболее производительным и экономичным процессом.
Расширяется применение инструментов из сверхтвердых
синтетических абразивных материалов (алмазов, кубического нитрида
бора); получает развитие силовое шлифование, в ряде случаев оно
конкурирует с точением и фрезерованием при черновой обработке
с большими съемами металла.
Достоинствами обработки на шлифовальных станках являются:
возможность обработки закаленных легированных сталей и
твердых сплавов;
высокая точность выполнения размеров и геометрической формы;
малая высота шероховатости обработанной поверхности;
высокое качество обработки поверхности;
возможность изменения режима резания, снижение его к концу
цикла обработки со снятием при этом тончайших слоев металла (тем
самым обеспечивается параметр шероховатости поверхности
/?о = 0,63 мкм и меньше);
сравнительная простота наладки шлифовального станка
(переналадка станка при переходе с одного изделия на другое
осуществляется в короткое время).
Рациональное использование шлифовальных станков на основе
знания закономерностей процесса шлифования имеет большое
технико-экономическое значение. Следует при этом учесть, что процесс
шлифования сложный, так как много технологических факторов и.
условий влияет на результаты обработки.
Наиболее распространенным способом обработки заготовок при
шлифовании является круглое наружное шлифование.

Глава I. ОБРАБОТКА
НА КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ
I. Способы и режимы круглого наружного шлифования
На шлифовальных станках в качестве режущего инструмента
применяются шлифовальные круги, которые состоят из скрепленных
связкой абразивных зерен, имеющих режущие грани.
К основным особенностям шлифовального круга как режущего
инструмента относятся:
1) непостоянство углов резания у отдельных абразивных
зерен из-за их неправильной геометрической формы;
2) непостоянство положения отдельных режущих кромок
вследствие произвольного расположения абразивных зерен в круге;
3) прерывистая режущая кромка по образующей круга;
4) восстановление режущих свойств за счет выкрашивания
абразивных зерен и образования новых режущих кромок;
5) большое количество режущих кромок, одновременно
участвующих в резании, и вследствие этого малые размеры отдельных
стружек.
Резание производится наиболее выступающими кромками
абразивных зерен, находящимися на периферии круга. Часть абразивных
зерен, из числа находящихся в зоне резания, не используется, так
как попадает на уже ранее срезанные участки поверхности.
Обработанная поверхность при шлифовании состоит из рисок,
образованных отдельными зернами, находящимися в зоне резания.
На круглошлифовальных станках деталь устанавливается в
центрах или закрепляется в патроне и приводится во вращение
шпинделем передней бабкн. Для осуществления круглого наружного
шлифования необходимы движения: 1) вращение круга или главное
движение резания; 2) вращение заготовки — круговая подача
детали; 3) подача на глубину шлифования; 4)
возвратно-поступательное движение детали (или круга) вдоль своей оси —
продольная подача.
Наружное круглое шлифование осуществляется несколькими
способами:
1) продольное шлифование — за несколько продольных
проходов с подачей на глубину на двойной (или каждый) проход
(рис. 1, а);
2) глубинное шлифование — за один проход кругом,
установленным на глубину (рис. 1,6);
3) врезное шлифование — с поперечной подачей на всю ширину
обработки в радиальном (рис. 1,в) или тангенциальном
направлениях;
4) шлифование последовательными врезаниями — с радиальной
подачей уступами /—5 (рис. \,г);
5) комбинированное шлифование (рис. 1, д) — совмещение
глубинного и продольного шлифования.
В отдельных случаях кругу сообщается дополнительное
осевое колебательное движение с небольшой амплитудой —
осциллирующее движение.
Обработка на наружных. круглошлифовальных станках
осуществляется перемещением шлифовального круга относительно
обрабатываемой заготовки. Интенсивность съема металла (объем
4
металла, снимаемый в единицу времени) определяется режимом
шлифования. Параметрами режима являются скорость резания и подачи.
Шлифовальные круги работают с окружной скоростью уК)
равной 35, 50 и 60 м/с. В опытном порядке круги используются и при
больших окружных скоростях.
Объем металла, снимаемый при шлифовании, определяется
скоростью подач. При наружном круглом шлифовании имеют место
несколько видов подач.
1. Круговая подача уя. Она характеризуется окружной
скоростью обрабатываемой детали Уд = лйдПд мм/мин, где йд и пх —
соответственно диаметр (мм) и частота вращения обрабатываемой
а)
Глубина резания |';.|....';;,/ ';.}.
~~t" л
■ Припуск
Остаток припуска
Рис. 1. Способы наружного круглого шлифования:
/ — шлифовальный круг; 2 — заготовка
детали (об/мин). Круговая подача в большинстве случаев
принимается равной 1/60—1/100 от окружной скорости круга.
2. Непрерывная или периодическая подача на глубину t.
Направление этой подачи при шлифовании периферией круга
перпендикулярно, а при шлифовании торцом параллельно оси вращения
круга. Подачи на глубину могут быть: 1) па один оборот детали
(при врезном шлифовании) t0, мм/об; 2) па одинарный ~tt (мм/х)
или двойной <ях (мм/д.х) ход стола (при шлифовании с продольной
подачей); 3) за 1 мин (минутная подача при врезном шлифовании),
мм/мин. Между этими величинами имеются следующие
зависимости: при круглом врезном шлифовании ^, = /0Пд, при круглом
шлифовании с продольной подачей гм = /члч или <дч/;д.\. где пк и
Пд.х — соответственно число одинарных или двойных ходов за 1 мин.
3. Продольная или поперечная подача s. Направление этой
подачи при шлифовании периферией круга параллельно, а при
шлифовании торцом перпендикулярно к оси вращения круга.
Различают продольную подачу: в долях высоты
шлифовального круга на один оборот детали 5Д, в миллиметрах за один оборот
2 Зак. 888
5

детали s„ (мм/об) и за 1 мин sM (мм/мин). Для этих величин
можно записать:
.S'n = SjB,,; S„'= Sani=S,lBKn,l = '2LP х«д \,
где Вк — высота шлифовального круга, мм; Lp, — длина рабочего
хода в направлении продольной подачи, мм; «дч — число двойных
ходов стола в 1 мин.
Длина рабочего хода при шлифовании за один проход
определяется по формуле /.„ , = /Л —(1 —2К)Вк, где /., — длина
обрабатываемой поверхности в направлении продольной подачи;
К—перебег круга за пределы шлифуемой поверхности (в долях
ширины круга). Число двойных ходов стола определяется по
формуле пл 4 = 0,5i4,/Lp ,. Для увеличения съема металла применяют
круги большей высоты, которые позволяют осуществлять большие
подачи.
Режущая способность абразивного инструмента Q„ (мм3/мин)
в случае круглого наружного шлифования определяется
произведением круговой уд, продольной So и поперечной /х подач;
Q.,, = v.1s0tx (при продольной подаче) и Q„ = v^BJ0 (при врезном
шлифовании). С возрастанием режущей способности абразивного
инструмента Q„ увеличиваются:
нормальная составляющая силы шлифования и деформация
системы;
глубина внедрения абразивных зерен в обрабатываемую
поверхность, что приводит к увеличению параметра шероховатости
поверхности;
выделение тепла в зоне шлифования, что приводит к изменению
свойств поверхностного слоя металла;
износ круга (сокращается период его работы между правками);
расход мощности.
Абразивные инструменты изготовляются из электрокорунда,
карбида кремния, алмазов и эльбора.
Промышленность производит несколько разновидностей
электрокорунда, в том числе электрокорунд нормальный, белый, хромистый,
титанистый, циркониевый, монокорунд и др.
Электрокорунд нормальный содержит до 95 % корунда и
небольшое количество шлака и ферросплава. Электрокорунд белый состоит
из корунда (98—99%) и небольшого количества примесей
(1 — 2 %). Электрокорупд хромистый содержит окись хрома в
количестве до 2 %. Электрокорунд титанистый — 0,3—1,0 % окиси титана.
Электрокорунд циркониевый представляет собой разновидность
электрокорунда с содержанием двуокиси циркония — от 10 до 45 %
в зависимости от назначения продукта. Монокорунд имеет
изометрическую форму, высокую механическую прочность и насыпную
массу; в процессе шлифования склонен к микроскалыванию, что
обеспечивает высокие режущие свойства и малые усилия резания
при работе. Абразивные инструменты из электрокорунда
предназначены для обработки конструкционных и углеродистых сталей и
жаропрочных сплавов.
Карбид кремния — абразивный материал, представляющий
собой химическое соединение кремния с углеродом.
Промышленность СССР производит два вида карбида кремния абразивного
назначения: зеленый и черный. Абразивный инструмент из зеленого
карбида кремния чаще используется для чистового шлифования
6
и для правки шлифовальных кругов. Инструмент из черного
карбида кремния применяется для шлифования твердых сплавов,
чугуна, цветных металлов.
Алмаз синтетический — абразивный материал, получаемый
синтезом из графита при высоких давлениях и температуре.
Синтетические алмазы применяются для изготовления инструмента на
различных связках (органических, керамических, металлических).
Эльбор — технический кубический нитрид бора. Эльбор, как и
алмаз, обладает высокой химической устойчивостью в кислотах и
щелочах. Эльбор, идущий на производство зерна и порошков
абразивного назначения, подвергают обогащению, измельчению и
классификации и выпускают в виде зерен, порошков, предназначенных
для изготовления абразивных инструментов на органических,
керамических и металлических связках, шлифовальной шкурки и паст
2. Повышение производительности шлифования
Основное (технологическое) время при всех видах шлифования
определяется по формуле
где Q2 — объем металла, подлежащий снятию с обрабатываемой
поверхности, мм3; Q„ — режущая способность абразивного
инструмента, мм /мин; П — припуск на сторону, мм; F — поверхность
обработки, мм2.
Так как режущая способность абразивного инструмента
примерно пропорциональна высоте круга В„, то съем металла на 1 мм
высоты шлифовального круга можно принять как норматив режущей
способности Qyl = Qv/Bk. Этот параметр обычно называют удельным
съемом металла. Физический смысл параметра заключается в том,
что режущая способность абразивного инструмента определяет
силовую нагрузку, воздействующую на абразивные зерна, которые
находятся в зоне резания. Зависимость между Q>T и подачами при
наружном круглом шлифовании с продольной подачей описывается
следующим уравнением: QyS. = vAs!lt%-
Средние значения Qs,, [мм3/ (мм • мин) ] при разных видах
круглого наружного шлифования равны:
„ Врезное Продольное
Черновое 250-500 200—400
Получистовое 100—200 80—160
Чистовое 40—80 32—63
Тонкое 16-32 12,5-25
При обдирочном шлифовании удельный съем металла достигает
1200—2400 мм3/(мм-мин).
В процессе шлифования на обрабатываемую поверхность
наносится большое число рисок — следов воздействия отдельных
абразивных зерен. Объем риски в основном определяется глубиной
врезания отдельных зерен, что, в свою очередь, зависит главным образом
от силы, вдавливающей зерна в обрабатываемую поверхность,
свойств абразивного зерна и обрабатываемого металла. Число рисок,
наносимых на обрабатываемую поверхность в единицу времени,
зависит от числа абразивных зерен, подводимых кругом в зону резания,
которое увеличивается с повышением окружной скорости круга.
2* 7

Абразивное зерно отличается от металлического резца
непостоянством формы и положения относительно обрабатываемой
поверхности, поэтому различают несколько видов воздействия отдельных
абразивных зерен на обрабатываемую поверхность, когда зерно
вдавливается: 1) на очень малую глубину — происходит упругая
деформация; 2) на большую глубину — пластическое оттеснение
металла с выдавленными краями риски на поверхности (рис. 2, а); 3) на
еще большую глубину, при которой на обрабатываемой
поверхности образуется риска с отделением стружки (рис. 2,6).
На начальном этапе внедрения в металл абразивное зерно
скользит с большим трением по поверхности, с увеличением глубины
внедрения начинается отделение стружки. На процесс шлифования
в области тонких срезов влияет округлость вершины зерна.
Скругленная режущая кромка проскальзывает по обрабатываемой
поверхности до тех пор, пока глубина внедрения не достигнет
определенного значения. Длина пути
проскальзывания зерна
зависит от силы, вдавливающей
зерно, и от радиуса
округления его вершины. С
затуплением абразивных зерен
увеличиваются длина участка
проскальзывания, силы реза-
Рис. 2. Схема внедрения абразивного ния и количество выделяемо-
зерна в обрабатываемую поверхность го тепла.
Работоспособность
абразивного инструмента зависит:
от динамических нагрузок, приходящихся на него; прочностных
характеристик абразивного зерна; прочности связки, удерживающей
зерно в теле круга, и от температуры и контактных явлений.в зоне
резания.
При малых нагрузках происходит истирание кромок,
сглаживание острых вершин абразивных зерен, их притупление и
возникновение площадок износа (рис. 3, а) — все это приводит к ухудшению
качества обработанной поверхности. С повышением нагрузки
наблюдается поверхностное выкрашивание зерен (рис. 3, б) и их
самозатачивание. При дальнейшем повышении нагрузки выкрашивание
усиливается и переходит в объемное разрушение зерен (рис. 3, в),
при этом возрастает степень их самозатачивания, повышается
режущая способность круга. При еще больших нагрузках, когда
превзойден предел прочности материала связки, происходит
вырывание зерен из связки (рис. 3, г).
Шлифовальные круги в зависимости от их характеристики,
режима обработки и правки, свойств обрабатываемого металла и
других факторов могут работать в области:
преобладающего притупления, что характерно для чистового
и тонкого шлифования;
притупления с налипанием металла на образивные зерна (это
имеет место при обработке вязких металлов);
частичного притупления и частичного самозатачивания, при
получистовом шлифовании;
преобладающего самозатачивания, что характерно для
чернового и обдирочного шлифования, а также при обработке твердых
сплавов.
8
Шлифовальный круг работает в области преобладающего
притупления при удельной интенсивности ст.сма металла до
40 мм3/(мин- мм).
При интенсивности съема металла 40—400 мм3/(мин-мм)
круг работает в области смешанного режима — частичного
притупления и частичного самозатачивания.
Эксперименты показали, что все виды подач примерно в
одинаковой степени влияют на стойкость круга, мощность
шлифования и на шероховатость обработанной поверхности, поэтому для
упрощения расчетов заменяют отдельные подачи их произведением.
Это находит подтверждение и в зарубежной литературе. На
температуру шлифования отдельные подачи влияют неодинаково.
Производительность при наружном круглом шлифовании
повышается с увеличением высоты круга. Повышение производительности
достигается также при одновременном шлифовании несколькими
кругами отдельных участков поверхности. Следует помнить, что с увели-
Рис. 3. Виды износа абразивного зерна
чением высоты круга возрастают силы резания и потребляемая
мощность шлифования. Круги большой высоты можно применять
на станках с повышенной жесткостью.
Повышение производительности при наружном круглом
шлифовании достигается также при одновременном шлифовании
нескольких участков поверхности. Такую обработку производят специально
заправленным кругом большой высоты. Круги для обработки
многоступенчатых деталей правят с помощью специальных
копировальных устройств, позволяющих обработать более крутые профили
и с малым давлением щупа на копирную линейку. Например,
специальным гидрокопировальным устройством для правки профиля
круга оснащен круглошлифовальный станок ЗТ161. Алмаз для правки
закреплен в подвижной пиноли, которая перемещается на
поперечных и продольных салазках. Поперечные салазки следуют по
контуру шаблона. Палец прижимается к шаблону силой 5 Н. Тягой
палец соединен с золотником. Масло из сети проходит через золотник
по канавке на поршне, который прижимает приспособление для
правки. Скорость перемещения продольных салазок регулируется
бесступенчато.
Наиболее распространенным видом концентрации обработки
нескольких участков поверхности является одновременное
шлифование торцов, цилиндрических и конических поверхностей методом
врезания. При этом лучшие результаты могут быть получены при
установке оси круга под углом а к оси детали (рис. 4, а,б).
Преимуществом одновременной обработки двух и более
поверхностей является обеспечение соосности цилиндрических и конических
участков, перпендикулярности между цилиндрической поверхностью
и торцом детали.
9

Шлифование на автоматизированном многокруговом станке в
сравнении" с шлифованием па одпокрутовом имеет следующие прей
ся соосность шлифуемых поверхностей, стабили
мущества: достигается «.и^ы^и, ш,,шгг.™.. ,.„„м,...,„_.^..,
зируется шероховатость обработанной поверхности, требуется меньше
оборудования, производственных площадей и рабочих. Так как ба-
OUOpy ДОВаИПМ, IHJUn ДииД^. 1 L>1„IIUU1.\ lU'lV711J,<J/4.«_ 11 ii ^uuvym.T. lull .14.1 ^~
лансировка перемещающимися грузами на станках с многокруговой
Рис. 4. Установка шлифовального круга под углом к оси детали
наладкой не предусмотрена, уравновешенность системы достигается
за счет смещения тяжелой части каждого круга относительно
предыдущего на определенный угол. Уравновешенность кругов,
входящих в комплект на многокруговом станке, должна соответствовать
высшему квалитету. Посадочное отверстие у таких кругов должно
быть обработано с точностью 0,1 мм по диаметру, непараллельиость
торцов — 0,1 мм, допуск по высоте круга ±0,13 мм.
Одновременная обработка детали при помощи нескольких
шлифовальных бабок также применяется для повышения съема металла.
Например, агрегатные станки, скомпонованные из отдельных
самодействующих шлифовальных бабок, установленных под разными
углами. Такие станки собирают из унифицированных узлов (бабки
изделия, шлифовальные ч задние бабки, станины, столы, приспособления
для правки кругов)
10
Самодействующая шлифовальная бабка может автоматически
осуществлять ускоренный подвод и отвод, подачу для обработки
торной боковой поверхностью круга, ускоренное перемещение до
встречи крута с деталью, черн'овое и чистовое шлифование и
выхаживание. Производительность на станках с несколькими
шлифовальными бабками повышается не только в результате
одновременной обработки нескольких поверхностей, но и благодаря сокращению
количества установок детали, включений станка, уменьшению
количества рабочих и др.
Увеличение диаметра круга также способствует повышению
производительности. С увеличением диаметра круга возрастает
период его стойкости, что позволяет повышать режим
шлифования. При этом снижается и становится более равномерным
размерный износ круга. При увеличении диаметра круга возрастают
расходы на абразивный инструмент и стоимость правки, на
амортизацию (в случае применения специального станка).
3. Определение режущей способности шлифовального круга
Оценка работоспособности абразивного инструмента. Под
работоспособностью абразивного инструмента понимают количественную
оценку степени его соответствия своему назначению при выполнении
той или иной операции. Работоспособность абразивного круга
характеризуется: режущей способностью круга, изменением ее во
времени, температурой шлифования и удельным износом круга.
Соотношение между объемом снимаемого в единицу времени
металла и нормальной силой, прижимающей круг к
обрабатываемой поверхности, является объективной характеристикой режущей
способности круга. Зависимость интенсивности съема металла Q„ от
нормальной силы PN, прижимающей круг к обрабатываемой
поверхности, можно представить в виде Q-,, = CP"^.
Значения показателя степени т, полученные в разных
исследованиях, колеблются в пределах 1,1 —1,3. Так как точность обработки,
шероховатость поверхности и износ круга функционально связаны
со значением нормальной силы PN, то режущую способность круга к
[мм3/(Н-мин)] можно характеризовать съемом металла в единицу
времени Q„, приходящимся на единицу нормальной силы,
возникающей при шлифовании k = Q„/PN.
Режущая способность круга зависит от условий обработки
(режима резания и правки, характеристики круга, свойств
обрабатываемого металла и т. д.) и возрастает: 1) с повышением
нормальной силы РК, окружной скорости круга vK, продольной подачи на один
оборот круга при правке s0 пр, ударной вязкости образивных зерен;
2) с понижением твердости круга, размеров абразивных зерен (в
узких пределах).
Зависимость режущей способности от основных технологических
факторов можно найти из выражения
где Як — твердость круга, характеризуемая глубиной лунки, которая
образуется на поверхности круга при испытании на пескоструйном
приборе.
Повышение режущей способности абразивного круга с
понижением его твердости частично связано с изменением характера
11

рельефа рабочей поверхности круга, образованного при его правке.
Влияние нормальной силы PN на режущую способность круга
объясняется увеличением степени самозатачивания абразивного
инструмента с увеличением нагрузки на абразивные зерна. С повышением
скорости круга vK возрастает число режущих зерен, проходящих
зону шлифования в единицу времени, и снижаются силы резания.
Ниже приводятся средние значения режущей способности при
обработке различных материалов:
Закаленная конструкционная сталь . , 180—240 (при ик = 35 м/с)
240—280 (при вк = 50 м/с)
Сталь ШХ15 твердостью 60 HRC . . 258 (при ик = 42,5 м/с)
365 (при в, = 62,5 м/с)
Значение режущей способности кругов из эльбора равно 68 при
зернистости 10 и 16 и шлифовании быстрорежущей стали высокой
производительности. Режущая способность кругов из эльбора
зернистостью 5 в два-три раза меньше. При возрастании концентрации
от 50 до 100 % режущая способность кругов из эльбора возрастает
в два раза, при изменении концентрации от 100 до 150 % — в 1,25
раза.
Эксперименты показали, что при обработке закаленной стали
режущая способность абразивных материалов марок 45А и 44А выше,
чем марки 25А и 16А.
Режущая способность круга изменяется за период стойкости
круга. С затуплением зерен их способность к внедрению в
обрабатываемую поверхность снижается (иногда более чем в два раза).
Уменьшение режущей способности круга во времени может быть
описано выражением fc = fc0e~", где k — текущее значение режущей
способности; fco — режущая способность круга после правки; т — время;
X — показатель степени, характеризующий изменение режущей
способности во времени.
Значения константы X зависят от режима шлифования и
правки, от размеров и характеристики круга. По экспериментальным
данным, для малолегированных сталей Х = 0,05ч- 0,12. Меньшие
значения X относятся к случаю наружного круглого шлифования,
большие — к внутреннему шлифованию. При обработке
высоколегированных сталей ?. = 0,2-^0,31. Чем меньше X, тем лучше
использование шлифовального круга во времени.
Зависимость X от основных технологических факторов можно
выразить следующей формулой X = sa.„v/ (PNdd«), где d и dK —
соответственно диаметры деталей и круга.
При жестких режимах шлифования притупление круга
происходит медленнее, так как он частично самозатачивается. С увеличением
размера абразивного зерна режущая способность круга за период
стойкости снижается медленнее (значения X меньшие), так как радиус
скругления у таких зерен будет большим. Изменение режущей
способности круга за период его стойкости между правками показано
на рис. 5.
Зависимость, описывающая уменьшение режущей способности
круга во времени, позволяет определить отношение режущей
способности круга до и после правки при заданной длительности периода
стойкости i = k0/k =e'J, где Т — период времени.между правками при
заданном отношении режущих способностей, 7' = (1/>.) In (k0/k).
12
Для стабилизации режущей способности целесообразно
производить правку круга через малые промежутки времени, не доводя его
до полного притупления с автоматической подачей команды на правку.
Тогда изменение режущей способности будет происходить по
пилообразной кривой (см. рис. 12). При малых периодах правки
сокращается число проходов, и потому такой способ правки стабилизирует
режущую способность круга, не изменяя общего времени на правку,
а также расхода круга.
Оценка работоспособности круга. Работоспособность
абразивного круга оценивают (по одному или нескольким показателям) по
степени его соответствия своему назначению при выполнении той или
иной операции. Работоспособность круга характеризуется режущей
способностью, изменением ее во времени, температурой шлифования 0
и расходом абразивного
инструмента q на съем единицы объема
обрабатываемого металла.
Работоспособность описывается
выражением R = k/(XQq).
Исследованиями установлено,
что при выборе круга можно
использовать два критерия:
наибольшее значение режущей способности
и наименьшее значение удельного
расхода мощности на единицу
объема металла, снимаемого в
единицу времени.
Обрабатываемость металлов
при шлифовании.
Обрабатываемость характеризуется
следующими показателями: интенсивностью
съема металла до появления при-
жогов; параметром шероховатости;
достижимой точностью размеров и
формы.
Обрабатываемость при шлифовании зависит от химического
состава, теплопроводности, структуры и твердости обрабатываемого
металла и размера абразивного зерна. Увеличение твердых
карбидов в стали повышает ее износостойкость и затрудняет
обрабатываемость. Дополнительное легирование вольфрамомолибденовых
сталей кобальтом и микролегирование редкоземельными металлами
ухудшает обрабатываемость этих сталей.
Низкая шлифуемость ванадиевых сталей обусловливается
образованием весьма твердых карбидов ванадия, что препятствует
широкому распространению сталей с повышенным содержанием ванадия
(до появления кругов из эльбора).
Исследование показало, что в группе вольфрамовых сталей
(при содержании 1,5—3% W) лучше шлифуются стали,
содержащие 12—13 %W. Сталь Р12 шлифуется почти так же, как сталь Р18,
но лучше, чем сталь Р18Ф2 и значительно лучше, чем стали ЭИ347
и Р9. Вольфрамомолибденовая сталь Р6М5 обладает несколько
лучшей шлифуемостью по сравнению с соответствующими
вольфрамовыми сталями. На рис. 6 приведена зависимость режущей
способности круга от времени его работы при шлифовании различных
по обрабатываемости сталей.
Рнс. 5. Снижение режущей
способности круга за период его
стойкости:
/ — при использовании
твердого и мелкозернистого круга;
2 — при правке круга с большой
продольной подачей; 3 — при
правке круга с малой
продольной подачей; 4 — при частой
правке круга через малые
промежутки времени
13

К,мм!/1Н-мин)
20
15
10
5
Цх
-s
\
Ч
Р7?*^
2ZZZZZZ
1
izzzzzz
г
3
Y*"
о
1
3
4 т.мин
В результате исследования зависимости шлифусмости
быстрорежущих сталей от их химического состава удалось исследуемые
стали разделить па три группы шлифусмости: хорошей (Р6М5, Р18
и Р12), удовлетворительной (Р9) и пониженной.
Увеличение содержания углерода на 0,2—0,3 % против
установленного для данной марки значительно ухудшает шлифуемость
сталей типа Р12 и Р12ФЗ, менее заметно отражается на шлифуемости
вольфрамомолнбденовых сталей и практически не сказывается на
стали Р18.
Исследования показали, что с увеличением содержания серы в
стали до 0,05 % шлифуемость улучшается в два-три раза (без
ухудшения других свойств). Оптимальная шлифуемость
конструкционных сталей достигается при твердости 30—40 HRC. При дальнейшем
повышении твердости шлифуемость
снижается.
Шлифуемость сталей зависит
и от их теплопроводности. Малая
теплопроводность аустенитных и
быстрорежущих сталей ухудшает
их шлифуемость.
Теплопроводность низколигированных сталей
выше, чем высоколегированных.
С увеличением температуры
коэффициент теплопроводности
низколегированных сталей снижается, а
высоколегированных — возрастает.
Низкая шлифуемость сплавов
титана, молибдена и вольфрама
объясняется тем, что зерна
электрокорунда и карбида кремния
быстро притупляются, и круги
теряют режущую способность. Одной
из причин износа абразивных
зерен является их химическое
взаимодействие с некоторыми
обрабатываемыми материалами в зоне контакта круга с деталью.
Особенно увеличивается диффузионный износ при температуре,
превышающей 800°С; в случаях, когда температура достигает
1250—1300°С, нецелесообразно применять карбид кремния при
обработке железоуглеродистых сплавов, а электрокорунд — при
обработке титановых сплавов.
Шлифуемость стали зависит от ее зернистости. Крупнозернистые
стали более чувствительны к перегреву и более подвержены
образованию закалочных, шлифовальных трещин и короблению, поэтому для
них допускается превышение критической температуры не более
чем на 30°С, тогда как мелкозернистые способны выдержать перегрев
до 250°С выше критической точки, и зерно их не имеет склонности
к росту.
При обработке высоколегированных сталей и твердых сплавов
широко применяются круги из порошка синтетических алмазов (СА)
и кубического нитрида бора (эльбора ЛО, ЛП). Испытания показали,
что легированные стали с повышенным содержанием хрома (12 %)
трудно обрабатываются кругами из эльбора, а стали с высоким
содержанием Мо и W — алмазными кругами. При шлифовании
режущей
времени
Рис 6. Зависимость
способности круга о'
его работы для разных марок
быстрорежущей стали:
/ —для сталей марок: Р12, Р18;
2 — для стали Р6М5; 3 — для
стали ЭИ347; 4 — для стали Р9
14
быстрорежущих сталей удельный съем металла кругами из эльбора
выше, чем при обработке кругами из алмаза.
Шлифуемость металлов и соответствие круга данной марке стали
определяются при прочих равных условиях температурой нагрева
обрабатываемой детали в процессе шлифования. Наиболее легко
обрабатываемым считается тот металл, который дает наименьшее
повышение температуры при снятии одинакового припуска за тот же
промежуток времени.
4. Скоростное и обдирочное шлифование
В развитии шлифовальной обработки наблюдается тенденция к
повышению окружной скорости круга. В 1916 г. при шлифовании
скорость круга достигала 25—30 м/с. В 1942—1946 гг. в СССР было
проведено первое исследование по шлифованию при скорости круга
50 м/с. В 1960 г. в США перешли на работу при скорости круга
42,5 м/с. В 1970 г. иа международных выставках уже
экспонировались станки для чистового шлифования при ук = 60 м/с, для
чернового шлифования при vK, равной 80 и 120 м/с.
Исследования, проведенные за рубежом, подтвердили ранее
полученные в СССР данные о следующих основных особенностях
скоростного шлифования: 1) снижаются силы резания, высота
микронеровностей шлифованной поверхности, износ круга, погрешности
размера и формы, время на выхаживание и правку круга; 2) возрас
тают период стойкости круга, съем металла, мощность шлифования,
выделение тепла и стоимость станка.
Для снижения выделения тепла рекомендуется (где это
возможно) повышать скорость круговой подачи, так как при этом
сокращается время воздействия источника тепла. Скорости нагрева и
охлаждения детали весьма высокие (105— 108°С/с), при этом
фазовые превращения закаленной стали имеют в основном
бездиффузионный характер. Толщина измененного слоя при повышении скорости
шлифования остается постоянной вследствие сокращения времени
воздействия источника тепла.
График зависимости критических нагрузок для отдельных
абразивных зерен для их среднего диаметра приведен на рис. 7 С
повышением скорости круга нагрузка на абразивные зерна снижается
и появляется возможность увеличить съем металла.
Скоростное шлифование находит применение как при
получистовом и чистовом шлифовании, так и при черновом и обдирочном
шлифовании. Сравнительные показатели скоростного шлифования по
литературным данным приведены в табл. 1.
Станки для скоростного шлифования должны обладать
повышенной динамической жесткостью и мощностью привода круга, поэтому
они дороже обычных шлифовальных станков.
Достоинства скоростного шлифования:
с повышением скорости круга снижается сила шлифования
(в степени 0,75) и шероховатость шлифованной поверхности
(линейная зависимость);
снижаются погрешности размера и формы, время на
выхаживание и правку;
снижается, износ круга, увеличивается период его стойкости.
Недостатки скоростного шлифования:
возрастает мощность шлифования;
15

увеличивается выделение тепла, что может привести к появлению
прижогов. Прижоги можно избежать путем повышения скорости
обрабатываемой детали и совершенствованием состава и способа
подвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).
При скоростном шлифовании необходимо повысить требования
к балансировке быстровращающихся деталей станка и круга.
При возрастании окружной
40
30
25
10
15
10
О
5
4
3,5
315
1 ^
2 -
3
S"
=
20 25 32 W-W~zd;MM
скорости круга образуется
воздушный поток, препятствующий
попаданию СОЖ в зону
шлифования. Для преодоления этого
препятствия либо повышают
давление подачи рабочей жидкости
в зону шлифования до
0,4—1,0 МПа, либо
располагают козырек из листовой стали
относительно круга так, чтобы
изменить направление потока
воздуха.
При выпуске станков для
скоростного шлифования
большое внимание уделяется технике
безопасности. Для гашения
энергии удара при разрыве круга
предохранительный кожух
укрепляют и изнутри покрывают
пластмассой.
Улучшение конструкции
станков, повышение мощности их
главного привода, повышение
окружной скорости кругов,
совершенствование их конструкции
и качества изготовления
позволяют перейти к
высокопроизводительному обдирочному
шлифованию, т. е. вести обработку с
большим съемом металла,
равным, а в ряде случаев
превышающим съем металла при
фрезеровании или точении
•(табл. 2).
Высокопроизводительное
шлифование применяют также в
случае изготовления деталей без предварительной механической
обработки, например при обработке: резьб, зубьев и червяков
профильным кругом с модулем до 3 мм; канавок спиральных сверл
диаметром до 30 мм; на всех операциях обработки метчиков для
нарезания резьбы; при полной обработке из прутков деталей
топливной аппаратуры (например, игл). Эта деталь многоступенчатая,
профиль наносится на образующую круга твердосплавным или
алмазным роликом, размеры выдерживаются с точностью 12,5 мкм
при часовом выпуске 240 деталей.
Характерным примером развития обдирочного шлифования
является также зачистка проката — болванок и слябов. На выполнении
Рис. 7. Зависимость критических
нагрузок для отдельных
абразивных зерен от их среднего
диаметра (зернистости):
/ — объемное разрушение зерен
алмаза; 2 — объемное
разрушение зерен карбида кремния;
3 — объемное разрушение зерен
электрокорунда;
4—поверхностное выкрашивание зерен
электрокорупда
16
этой операции занято около 20 % рабочего состава прокатных цехов.
При шлифовании проката применяют круги на бакелитовой связке.
Съем металла возрастает за счет увеличения силы поджима и
повышения скорости круга. При обдирочном шлифовании лучшие
результаты достигаются при использовании кругов из электрокорунда,
легированного цирконием.
Таблица 1. Показатели скоростного шлифования
Параметры
Стойкость круга
Высота микронеровностей, мм
Время выхаживания, мин
Время правки, мин
Удельная мощность, кВт/мм
Давление рабочей жидкости, МПа
Количество рабочей жидкости
Скорость детали, м/мин
Удельный съем металла при
шлифовании, мм3/(мин-мм):
для получистового и чистового
шлифования
для чернового и обдирочного
шлифования
С ко
25—35
1
1
1
1
0,15
0,05—0,1
1
1
30—150
60—300
эость кругг
45
1.5
0,8
0,8
0,7
0,35
0,2—0,3
1,5—2,5
1,5—2
60—300
120—600
, м/с
60
2,0
0,5
0,6
0,5
0,75
0,4—1,0
2,5—6
2—2,5
150—750
400—2400
Обдирочное шлифование применяют в литейном производстве
для зачистки и предварительной обработки отливок. Трудоемкость
зачистки составляет 17 % трудоемкости изготовления отливок.
Таблица 2. Показатели обдирочного шлифования
Параметры
Скорость круга, м/с
Сила прижима круга, Н
Мощность привода, кВт
Съем металла, кг/ч
Относительная
себестоимость съема
металла, %
Годы
1950
47,5
450—1000
10,8—14,4
34
100
1955
47,5
1350—1800
36
68
78,8
1959
62,5
2250—3150
54
117
54,4
1970
80
4500—6750
72—108
180
25
Основные преимущества обдирочного шлифования следующие:
возможна обработка отливок по корке, при этом снижаются
припуски и повышается коэффициент использования металла;
можно шлифовать термически обработанные заготовки
повышенной твердости;
в ряде случаев отпадает необходимость в оборудовании для
предварительной обработки;
сокращаются затраты времени на правку и смену инструмента
и на подпаладку станка по сравнению со станком, оснащенным
металлическим твердосплавным режущим инструментом:
J2:

сокращаются затраты вспомогательного времени при применении
магнитных зажимных приспособлений;
повышается точность и улучшаются параметры шероховатости
поверхности-;
снижается удельный расход мощности па съем 1000 мм3 металла
до 0,3—0,4 кВт, что однако превышает расход мощности при
фрезеровании в два раза;
при обдирочном шлифовании достигаются съемы при обработке
стали до 280 кг/ч и чугуна до 345 кг/ч, удельная мощность
шлифования 0,25—0,75 кВт на 1 мм высоты круга, а удельная радиальная
сила, поджимающая круг к обрабатываемой поверхности 10—50 Н
на 1 мм ширины крута;
возможно обрабатывать прерывистые поверхности.
Исследования показали, что с увеличением глубины резания
возрастает мощность шлифования и при известной глубине резания
появляются прижоги. Однако при дальнейшем повышении глубины
резания прижоги исчезают, и потребляемая мощность несколько
снижается, что можно объяснить возрастанием степени
самозатачивания абразивного инструмента. До сих пор в практике переход от
работы круга с притуплением к его работе с самозатачиванием
достигался применением более мягкого круга. Практика обдирочного
шлифования показала, что этот переход можно осуществить и при
более твердом круге, повышая критические значения силы поджима.
Исследования показали, что с увеличением скорости круга возрастает
удельная критическая нагрузка, при которой происходит
самозатачивание круга.
При освоении скоростного и обдирочного шлифования были
трудности, которые потребовали новых инженерных решений:
повышения прочности быстровращающнхся шлифовальных
кругов;
обеспечения безопасности работы при повышении скорости круга;
совершенствования конструкции шлифовального станка;
увеличения мощности привода круга;
усовершенствования способа подвода СОЖ;
снижения выделения тепла и предохранения от появления при-
жогов;
совершенствования балансировки кругов.
5. Электрохимическое алмазное шлифование
Электрохимическое алмазное шлифование находит применение
главным образом при обработке твердых сплавов и
высоколегированных сталей. Обработка производится токопроводящими
алмазными кругами иа металлической связке в среде электролита.
Сущность процесса электроалмазного шлифования состоит в применении
анодного растворения металла, обеспечивающего большую
производительность по сравнению с алмазным шлифованием.
Достоинства электроалмазного шлифования заключаются в
повышенном съеме металла, малой глубине измененного
поверхностного слоя, отсутствии поверхностных трещин, малом выделении
тепла при съеме металла, исключении необходимости правки круга.
Отличительные особенности электроалмазного шлифования:
высокая плотность тока (70—200 А/см2), достигаемая
благодаря хорошей электропроводности алмазного круга и малому зазору
между ним и деталью (с увеличением плотности электрического
18
тока увеличивается съем твердого сплава всех марок в степени 0,55);
низкое напряжение (5—7 В), предотвращающее возможность
возникновения эрозии в процессе обработки;
непрерывное удаление не только продуктов электрохимического
процесса, но также отходов шлифования, что обеспечивает высокую
точность обработки и отсутствие завала острых кромок;
срок службы шлифовальных кругов возрастает в три-четыре раза,
а составляющие сил резания уменьшаются в два — пять раз.
При обработке источник постоянного тока положительным
полюсом присоединяют к обрабатываемой заготовке, а отрицательным —
к шлифовальному кругу. В процессе обработки происходит анодное
растворение обрабатываемого сплава и удаление продуктов анодного
растворения алмазными зернами, выступающими из круга. Малое
напряжение источника тока предотвращает возникновение
эрозионного процесса между электродами. С повышением напряжения сверх
верхнего предела появляется искрообразование, неспокойная работа
агрегата и повышается изнашивание круга. Повышение напряжения
и снижение сопротивления в зоне обработки увеличивают долю
электрохимического съема металла, тем самым приближают
электроалмазное шлифование к электрохимическому процессу, что
способствует снижению изнашивания шлифовальных кругов и повышению
качества обработанной поверхности.
С повышением давления увеличиваются съем металла, износ
круга и высота микронеровностей при всех значениях плотности
электрического тока.
Для повышения качества обрабатываемой поверхности
электроалмазное шлифование целесообразно заканчивать выхаживанием
с отключением тока или понижением напряжения. Удельный съем
твердого сплава колеблется в пределах 0,11—21 мм3/(мни-см2).
Исследования показали, что с увеличением площади поверхности
обработки удельный съем твердого сплава снижается. Повышение
скорости заготовки и продольной подачи снижает долю
электрохимического съема металла, тем самым электроалмазное
шлифование становится подобным обычному механическому шлифованию,
а это увеличивает износ кругов и снижает качество обрабатываемой
поверхности. При этом съем металла и высота микроперовностей
снижаются, а износ круга несколько увеличивается.
С возрастанием скорости шлифовального круга увеличивается
съем металла, уменьшаются высота микронеровиостей и износ круга.
При этом необходимо увеличение количества и скорости подаваемого
электролита.
Установлено, что до 90 % металла в процессе обработки можно
удалить электрохимическим способом, а остальное — шлифованием.
При этом износ алмазного круга значительно меньше по сравнению
с износом того же круга при механическом шлифовании.
Для активизации подачи электролита в зону обработки в
рабочем пояске круга делают канавки; это позволяет значительно
увеличить плотность тока и интенсифицировать электролитический
процесс.
Состав электролита для обработки твердого сплава следующий:
5 % нитрата натрия или калия; 5 % фтористого натрия; 0,3 %
нитрита натрия; остальное — вода.
При обработке высоколегированных сплавов применяют
электролит — 15 %NaCl, 3 % ANCK, остальное — вода. Скорость круга 20—
19

25 м/с. Давление круга на обрабатываемую деталь 0,4—0,6 Н/см2.
Электроалмазное шлифование при обработке твердого сплава
обеспечивает шероховатость поверхности до /?г| = 0,084-0,16 мкм и
плоскостность 0,01 мм на длине 100 мм.
Электроалмазное шлифование применяют при изготовлении
твердосплавных формообразующих инструментов для прессования и
волочения, для высадки головок винтов и заклепок, для протяжки
труб и прутков, а также при обработке отверстий диаметром свыше
5 мм, при этом время обработки сокращается до тре"х раз.
Глава 2. ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ
И КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ
НА КРУГОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ
6. Виды погрешностей и способы получения заданных размеров
Чертеж детали является исходным документом, определяющим
требования к размерам и качеству ее изготовления. На чертеже
указываются наименование обрабатываемой детали, материал и вид
заготовки, размеры и допустимые отклонения, точность
геометрической формы, шероховатость обработанной поверхности, вид
термической обработки и пр. Технические требования — предельные
отклонения формы и расположения поверхностей задаются на чертеже
условными обозначениями или текстом в соответствии с стандартом
СТ СЭВ 301—76.
Операционные эскизы — технологический документ,
предназначенный для рабочего и контролера. На эскизе указываются
поверхности обработки, размеры и технические требования, которые
должны быть выдержаны при выполнении операции. Эскиз
фиксирует внимание рабочего на технических требованиях,
предъявляемых при выполнении операции. Обрабатываемые поверхности
выделяют увеличением толщины линий, размеры проставляют только те,
которые должны быть получены после окончания операции.
Технологическая система — система, включающая в себя в
общем случае технологическую машину, приспособление, инструмент
с несущими элементами и обрабатываемую заготовку, и
подготовленная к выполнению технологической операции. Проектирование
технологического процесса — разработка технологических документов,
определяющих характер и последовательность всех составных частей
технологического процесса изготовления и контроля детали и методов
их осуществления.
Степень приближения размеров, формы и расположения
обработанных поверхностей к значениям, заданным, в чертеже,
характеризует точность обработки. При контроле точности обработки
различают точность размеров, формы и расположения поверхностей.
Отклонением профиля цилиндрической поверхности в поперечном
сечении является иекруглость, т. е. наибольшее расстояние б от точек
реального профиля до прилегающей окружности. Отклонение от
цилиндричности — наибольшее расстояние б от точек реальной
поверхности до прилегающего цилиндра в пределах нормируемого
участка. Погрешность формы в поперечном сечении — иекруглость —
вызывается погрешностями установки, т. е. неточностью выполнения
центровых отверстий детали и центров станка, неполным прилега-
20
нием центровых отверстий к центрам, непостоянством положения оси
вращения шпинделя, некруглостью шеек шпинделя и копированием
погрешностей заготовки вследствие деформаций упругой системы
от действия силы резания.
Погрешности формы в продольном сечении (нецилиндричность)
возникают главным образом в результате непрямолинейностн
продольного движения стола, непараллельности его перемещений, по
Рис. 8. Форма поверхности детали, обработанной шлифованием
за несколько проходов:
— до обработки; после обработки за три прохода
(/, 2, 3); 4-й проход (4) с выхаживанием 3 с
отношению к оси вращения детали, неточности наладки станка,
смещения пиполи задней бабки, несоосности расположения центров,
а также от силовых и тепловых деформаций системы и
неравномерности припуска.
Для установления характера и оценки отклонений поверхности
от правильной формы необходимо измерение текущих значений
радиусов-векторов от. центра фигуры, совмещенной с осью вращения
специального измерительного прибора — макропрофилографа.
Результаты показаний прибора записываются на контурограмме
(рис. 8). Размер радиусов-векторов отсчитывается от центра
вращения и фиксируется на бумажном диске. Запись отклонений в
зависимости от их значений производится с увеличением до 10 000 раз.
Завод «Калибр» выпускает микропрофилографы модели 218 с точ-
3 Зак, 888 21

ностью до 0,1 мкм. Прибор модели 218 имеет шпиндель,
вращающийся на опорах качения, и электромеханическую измерительную
схему (рис. 9). На литой чугунной станине / помещается
горизонтальный стол 3 и панель управления 2. На задней стенке станины
имеются вертикальные направляющие, но которым перемещаются
колонна 8, несущая шпиндельную головку 6 со шпинделем 5 и
закрепленным на нем датчиком 4. На передней стенке шпиндельной
головки располагается записывающий прибор 7. С помощью
электромеханического привода колонна может перемещаться вверх
и вниз со скоростью
100 мм/мин (установочное
перемещение) или со
скоростью 60 мм/мин (в тех
случаях, когда нужно
установить измерительный
наконечник щупа датчика в
строго определенное
положение относительно измеряемой
детали).
Стол предназначен для
установки измеряемой
детали, а также ее
центрирования и может перемещаться
в двух взаимно
перпендикулярных направлениях на
±3 мм двумя планетарно-
винтовыми механизмами.
В шпиндельной головке
помещаются шпиндель,
электродвигатель и коробка
передач. Диск записывающего
прибора вращается
синхронно со шпинделем,
выполненным в виде
призматической кольцевой опоры
качения и обеспечивающим
круговое движение датчика
с погрешностью менее
0,1 мкм. Опора состоит из
двух дисков, в каждом из
которых имеется кольцевая
канавка и комплект
шариков, размещенных в этих
канавках.
Точность вращения подвижного диска опоры определяется
степенью круглости каждой канавки, идентичностью формы и
размеров обеих канавок, обеспечиваемой притиркой одним и тем
же кольцевым притиром, а также разноразмерностью и точностью
формы несущих шариков.
Техническая характеристика макропрофилографа модели 218
Пределы измерения по диаметру, мм 3—300
Высота, мм 400
Увеличение 250-10 000
Погрешности измерения, мкм 0,1
22
>,/7>)у}>/1»/> »>>»>»' ""■>
Рис 9 Общий вид кругломера модели
218
Скорость вращения шпинделя, об/мин:
при центрировании 15
» измерении 1,5
Форма измерительного наконечника Сфера
Радиус закругления наконечника, мм 1.25
Измерительное усилие, 11 До 0,12
Запись результатов измерения производится в полярной системе
координат на бумажном диске.
При изготовлении осей, валов или других длинных
цилиндрических детален с применением широких шлифовальных кругов нз-за
неравномерного нагрева опор шпинделей получаются погрешности
в виде нецнлиндричности.
Рис. 10. Устройство для автоматического
регулирования цилиндричности детали
В станках новой конструкции предусмотрено устройство для
автоматического регулирования цилиндричности детали. Это
устройство включает в себя измерительную и управляющую части
(рис. 10). Измерительная часть имеет две головки /, 2,
измеряющие деталь в двух сечениях по возможности по краям детали. На
основе измерения подается команда. Управляющее устройство состоит
из шагового электродвигателя 9, который через червячную пару 8
и два эксцентрика 5 и 7, помещающиеся на одном валу в корпусе 6,
воздействует на корпус пиноли 3 задней бабки 4. Корпус пиноли
закрепляется на стальной пластине 10 — пружине, которая под
воздействием эксцентриков может отжиматься и компенсировать
возникающую нецилиндричность. Шаговый электродвигатель делает
за один оборот шесть шагов и эксцентрики поворачиваются на
известный угол для компенсации нецнлиндричности.
Преимущество пружинного устройства в том, что оно работает
без потерь на трение, является беззазорным механизмом и позволяет
перемещать корпус пиноли задней бабки в обе стороны.
23

В практике машиностроения встречаются сопряжения с
заданным зазором в несколько микрометров, например при сопряжении
плунжерных пар, пневматических и гидравлических устройств и др.
Получение указанных зазоров требует выполнения детали с высокой
точностью, что достигается с применением этого приспособления
Точность выполнения размеров и формы при шлифовании
зависит от технических факторов: способа получения заданных размеров,
износа круга, установки детали при обработке, постоянства
положения оси вращения станочного шпинделя, плавности малых
перемещений, силовых деформаций и жесткости системы, тепловых
деформаций, погрешностей предварительной обработки, точности
станка и др.
Получение заданных размеров при обработке может
осуществляться пробными проходами, автоматическим получением размера
при работе до упора или с применением
измерительно-управляющих устройств.
При получении размеров пробными проходами станок
настраивается на окончательный размер при обработке каждой заготовки.
Потери времени на измерение и пробные проходы при изготовлении
повторяющихся деталей ограничивает применение этого метода.
На точность выполнения размера при работе до жесткого упора
влияютизнос круга и алмаза, изменение режущей способности круга,
тепловые и силовые деформации станка и обрабатываемой
заготовки. При работе до упора можно обеспечить точность обработки
по квалитетам 7 и 8. Для повышения чувствительности и точности
отсчета размеров в некоторых станках предусмотрен электрический
упор, который позволяет осуществить обработку по квалитетам 6 и 7.
При автоматическом получении заданных размеров находят
применение устройства для измерения заготовок в процессе обработки.
При этом исключается влияние деформации детали, износа круга,
тепловые и силовые деформации. Дальнейшим развитием являются
измерительно-управляющие устройства, устройства измерения
погрешностей после обработки, позволяющие на основе измерений
активно воздействовать на перемещения исполнительных органов
станка.
При работе до упора на точность выполнения размеров влияет
износ круга. В тех случаях, когда размерная стойкость круга ниже
периода его стойкости по режущей способности, возникает
необходимость в специальных устройствах для компенсации размерного
износа круга. К таким устройствам можно отнести подналадчики,
представляющие собой измерительно-управляющие устройства,
которые, воздействуя на исполнительный механизм станка, изменяют
относительное положение круга, когда размер детали выходит за
заданные границы внутри поля допуска. Роль подналадчика
заключается в том, чтобы перемещать положение центра группирования
размеров в установленное при первичной наладке положение. Для
автоматической компенсации износа круга иногда используют
устройства, осуществляющие правку круга.
7. Уменьшение погрешностей установки заготовки
На наружных круглошлифовальных станках в большинстве
случаев заготовка устанавливается па неподвижных
центрах. На рис. 11 приведены формы центровых отверстий по
24
ГОСТ 14034—74. Точность уст.-'i;н.г.>.ч заготовки при обр; л'кс
зависит от точности формы и по.'!'!--, < .■:■.: \чпрных центров станка и
несущих поверхностей центровых огиерегий заготовки (или оправки).
При несовмещении осей кон\сов и погрешностей их формы
неизбежно возникает неполное прилегание несущих поверхностей
отверстий заготовки к упорным центрам станка, что вызывает
неравномерный их износ н неплавное вращение из-за
скачкообразного характера пространственного перемещения заготовки и
приводит к погрешностям формы обрабатываемых поверхностей.
По данным ЭНИИМСа, в зависимости от требуемой точности
обработки некруглость центровых отверстий должна находиться в
пределах до 4 мкм, а некруглость упорного центра 0,5—1,0 мкм.
Шероховатость поверхности центровых отверстий должна быть в пределах
Ra = 0,63-г-0,32 мкм, а упорных центров /?„ = 0,32-г-0,08. При некруг-
а) 6) А в) \Я г)
Рис. 11. Формы центровых отверстий: а — с прямолинейной
образующей несущего конуса и без предохранительного
конуса; б — с предохранительным конусом; в — с
предохранительной цилиндрической выточкой; г—с выпуклой
образующей несущего конуса и без предохранительного конуса
лых центрах или центровых отверстиях заготовки не имеют
достаточной опоры и, смещаясь под действием усилия шлифования,
копируют неточность центровых опор.
На точность установки влияет несовпадение углов конусности
отверстий и центров, а также их несовмещение и
непараллельность. Смещение осей вызывает неполное прилегание центровых
отверстий заготовки к центрам станка, что вызывает
неравномерность износа отверстий. Неполное прилегание центровых отверстий
к центрам может вызвать также некруглость в поперечном сечении.
При повышенных требованиях к точности обработки закаленных
заготовок центровые отверстия исправляют с помощью абразивных
инструментов — конусов, заправленных по форме отверстия. Во всех
случаях абразивный инструмент вводится в отверстие и поджимается
к нему тарированной пружиной. Применяется несколько способов
окончательной обработки центровых отверстий: сплошное
шлифование, когда абразивный инструмент касается всей поверхностью
отверстия, при этом исправления несоосности центровых отверстий
не происходит; линейное шлифование, когда абразивный инструмент
касается центрального отверстия по образующей, при этом
заготовка вращается; линейное шлифование с осциллированием, когда
абразивный инструмент касается центрового отверстия по
образующей, заготовка вращается, абразивный инструмент совершает
колебания в направлении образующей центрального отверстия.
По ГОСТ 14034—74* предусмотрены центровые отверстия с
дугообразной образующей несущего конуса и без предохранительного
25

конуса. Такая форма центровых отверстий не чувствительна
к угловым погрешностям конусного центра и лучше удерживает
смазку. При таких центровых отверстиях снижаются погрешности
установки и повышается точность обработки. Однако в этом случае
не устраняются погрешности, возникающие при несовмещении осей
центровых отверстий заготовки и центров станка. Эти погрешности
устраняются при сферической форме упорных центров станка, так
Рис. 12. Сферические упорные центры:
а, б — цельные: / — первого исполнения, // — второго
исполнения, в — составной:
/ — вставка; 2 — корпус;
г — шариковый:
/ _ корпус; 2 —- упорный шарик; 3 — крышка; 4 —
пружинная шайба
как два сферических центра всегда соосны, зона контакта центров
станка и центровых отверстий заготовки в процессе обработки
сохраняется постоянной, а ее форма и размеры остаются
неизменными (рис. 12).
Характерная особенность установки заготовки на сферические
центры станка, являющаяся преимуществом этих центров,
заключается в том, что заготовка совершает в пространстве простое
вращательное движение вместо сложного скачкообразного движения
при установке на конические упорные канавки. Такие центры
исключают возможность точечного контакта. Сферические центры
обладают повышенной стойкостью и хорошей смазываемостью,
капиллярный эффект способствует удержанию смазки у площадки
сферическом поверхности.
26
Для передачи вращательного движения шпинделя станка к
заготовке, установленной в центрах, применяется поводковый хомутик.
Одним из источников возникновения погрешностей формы в
поперечном сечении заготовки является широко применяемый одпопле-
чевой поводок, передающий крутящий момент от стайка к детали.
Давление с поводкового пальца на хомутик передается последним
на передний центр станка (через обрабатываемую, заготовку),
а равное ему, но противоположное по направлению давление хомутика
на поводок через планшайбу передается па шпиндель станка и
вызывает отжатие заготовки под действием переменной
горизонтальной силы. Поэтому при установке заготовки в центрах с
применением одноплечевого поводка трудно обеспечить высокую точность
формы обрабатываемой заготовки в поперечном сечении. Причиной
некруглости заготовки является изменение величины и направления
действия радиальной составляющей давления хомутика на поводок в
течение одного оборота заготовки.
Снижения некруглости заготовки можно достичь применением
торцевых поводковых устройств. На рис. 13 изображена поводковая
планшайба, установленная на круглошлифовальном станке.
Устройство имеет не менее двух ведущих кулачков. На одном из торцов
заготовки выполняются несколько поводковых углублений в виде
клиновых канавок или конусных углублений. Ведущие кулачки, рабочая
часть которых соответствует форме поводковых углублений, входят
в поводковые углубления детали и через их поверхность передают
крутящий момент от станка. Точность расположения поводковых
углублений относительно друг друга и относительно центрового
отверстия достигается выдавливанием последнего одновременно с
поводковыми углублениями одним инструментом. Высокая точность
изготовления инструмента в совокупности с высокой точностью
изготовления поводковой планшайбы создает условия для симметричного
приложения окружного усилия при шлифовании, что обеспечивает
повышение точности установки заготовок.
Применение торцовых поводковых устройств одновременно
обеспечивает снижение затрат вспомогательного времени, создает
возможность обработать заготовки по всей длине без перезакрепления, что
особенно важно в серийном производстве. Обработка заготовок
с установкой на сферических упорных центрах станка обеспечивает
повышение точности формы заготовок по сравнению с обработкой
на конических упорных центрах станка. Повышение точности формы
заготовок достигается за счет исключения влияния неточности
взаимного положения центров&х отверстий заготовки и взаимного
положения центров станка. Передача крутящего момента от станка
к заготовке посредством торцовых поводков также способствует
повышению точности формы заготовки благодаря симметричному
приложению окружного усилия.
При закреплении заготовки в патроне биение его или
непостоянство положения его оси вращения увеличивают погрешности
обработки. При повышенных требованиях к точности обработки
заготовки устанавливаются на неподвижные жесткие опоры-башмаки
и прижимаются упором или магнитным патроном. При этом
исключаются погрешности, связанные с радиальным биением шпинделя
изделия, и тем самым обеспечивается соосность обрабатываемой
и базовой поверхности, но копируются погрешности базовой
поверхности.
27

Вращение заготовке сообщается шпинделем изделия.
Неподвижные опоры выставляются в радиальном направлении так, чтобы
обеспечить смещение оси вращения заготовки относительно оси
вращения шпинделя в определенном направлении на величину
0,15—0,5 мм. Возникающие при этом усилия в процессе вращения
Рис. 13. Поводковая планшайба:
/ — прокладка; 2 — планшайба; 3 — штифт
шпинделя с заготовкой обеспечивают прижим последней к
неподвижным опорам и устойчивую установку относительно
шлифовального круга.
При шлифовании наружной поверхности установка на жесткие
опоры осуществляется по обрабатываемой поверхности или по
внутренней поверхности заготовки.
На рис. 14 приведен блок неподвижных опор для шлифования
наружных колец шариковых подшипников.
28
Преимущества способа установки иа неподвижные опоры:
удобство и стабильность наладки благодаря простоте
конструкции приспособления;
снижение влияния радиального биения заготовки в опорах
шпинделя на точность и шероховатость при обработке, разгрузке
шпинделя заготовки от радиальной нагрузки;
снижение погрешностей обработки по некруглости, иеперпен-
днкулярности и разиостенности до долей микрометров;
снижение вспомогательного времени на установку и снятие
деталей;
возможность обработки наружной (или внутренней) круглой
поверхности и торца с одной установки.
Рис. 14. Блок неподвижных опор для
шлифования наружных колен шарикоподшипников:
/ — жесткая опора; 2 — корпус блока
Специальным конструкторским бюро по шлифовальному
оборудованию разработана также установка на осевые жесткие опоры.
В этом случае заготовка прижимается вращающейся
электромагнитной насадкой к шести жестким торцовым и к двум
радиальным опорам. Заготовка вращается с постоянным поджимом как
к радиальным, так и к осевым неподвижным опорам, вследствие
чего исключается влияние иа точность обработки не только
радиальных, но и осевых погрешностей приводного шпинделя станка.
8. Уменьшение погрешностей, вызванных непостоянством положения
оси шпинделя круга и неплавностью подач
Постоянство положения осей вращения шпинделей
шлифовального круга и заготовки оказывает влияние на погрешности формы
и качество обрабатываемой поверхности заготовки. Повышение
точности вращения шпинделя иа подшипниках скольжения зависит от
точности выполнения шеек шпинделя и от регулирования зазора
между подшипниками и опорами (опорными шейками) шпинделя.
29

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 подшипников скольжения является возникновение
сухого трения при пуске и остановке станка, приводящее к
повышенному изнашиванию подшипников. Только после достижения
критической скорости вала возникает жидкостное трение. Кроме того,
создание в опоре несущего масляного клина требует минимальных
зазоров между валом и вкладышем. При большой частоте вращения
шпинделя малые зазоры непригодны из-за значительных потерь
мощности и нагрева, а при
малой частоте вращения большие
зазоры не допускаются из-за
малой жесткости клина. При
переменных оборотах вала
подшипник надо регулировать на разные
значения зазоров. Однако это
усложняет конструкцию.
Для сохранения
постоянства положения оси вращения
станочного шпинделя переходят от
подшипников с одним масляным
клином к подшипникам с
несколькими масляными клиньями,
которые обеспечивают жидкостное
трение и автоматически
устанавливают постоянное давление.
Такие опоры скольжения с
применением
самоустанавливающихся колодок создают высокую
точность и устойчивость вращения
шпинделя независимо от
изменения нагрузки и теплового режима
опоры.
Для решения этой же задачи применяют гидростатические
опоры, где вал взвешивается в жидкой несущей среде под давлением.
Если под действием нагрузки шпиндель приблизится к стенке
корпуса опоры, то в этом месте уменьшится зазор, что соответственно
увеличит местное сопротивление. При этом в прилегающих камерах
давление повысится, а в противоположных — снизится и возникнет
система сил, которая будет стремиться вернуть шпиндель в исходное
положение. Таким образом, шпиндель поддерживается все время в
уравновешенном состоянии.
Достоинство таких гидростатических опор (рис. 15):
устойчивость вращения, широкий диапазон частоты вращения,
износостойкость, возможность охлаждения, демпфирующая способность. У
высокоточных шпинделей на гидростатических опорах амплитуда
колебаний изменяется в пределах 0,1—0,5 мкм. Гидростатические
опоры работают при любых нагрузках и числах оборотов в области
жидкостного трения, пусковое трение у них отсутствует.
Используя гидростатические опоры шпинделя шлифовального
круга, можно измерить усилие шлифования. В карман опоры
вмонтирован датчик давления в виде миниатюрного полупроводникового
Рис. 15. Схема действия
гидростатического подшипника:
/ — отверстие, через которое
подается масло под давлением;
2 — камеры для масла; 3 —
отверстия для отвода масла
30
элемента, который измеряет давление в этом кармане. На выходе
датчика получают сигнал, пропорциональный усилию шлифования.
Изменение давления в карманах гидростатической опоры может
быть использовано для перемещения (подачи) шпинделя с высокой
равномерностью. Механизм подачи показан на рис. 16. Специальные
масляные карманы / предназначены для тонкой подачи
шлифовальной бабки в радиальном направлении. Масляные карманы 2 в опорах
шпинделя шлифовального круга предназначены для поддержания
постоянства положения его оси вращения. Количество масла,
подаваемое в карманы /, ограничивается регулятором-сервовинтилем 3.
Управление циклом обработки осуществляется системой программно-
Рис. 16. Схема механизма подачи с использованием
гидростатических опор: а — продольное сечение; 6 — поперечное
го управления 4. Специальный сервовинтиль регулируется шаговым
двигателем и перемещает шпиндель круга с помощью создаваемой
в кармане разности давлений. Частота импульсов, подаваемых
на шаговый двигатель, определяет скорость перемещения шпинделя,
а их число — величину перемещения.
В последнее время получают применение аэростатические опоры,
где вал взвешивается в потоке сжатого воздуха. Шейки вала
отделяются от поверхности опоры тонким слоем сжатого воздуха,
благодаря чему снижаются изнашивание и нагрев опоры, уменьшаются
потери мощности на трение, повышается точность и улучшаются
параметры шероховатости поверхности. Шпиндели на аэростатических
опорах обеспечивают высокую точность и стабильность положения
оси вращения. Воздух в опоры подается принудительно под высоким
давлением. Радиальная погрешность вращения таких опор колеблется
в пределах 0,03—1,2 мкм, значительно меньше погрешности формы
шеек шпинделя.
Достоинства шпинделей на аэростатических опорах:
малый коэффициент трения (меньше гидростатического),
трущиеся поверхности разделяются сжатым воздухом;
повышенная точность благодаря тому, что шпиндель в процессе
работы не нагревается и не возникают тепловые деформации;
31

погрешности вращения значительно меньше погрешностей
геометрической формы рабочих шеек шпинделя за счет
уравновешивания давления в карманах;
возможно использование широкого диапазона скоростей
вращения шпинделя вследствие отсутствия его теплового расширения.
Для шпиндельных узлов находят применение опоры качений.
В опорах качения точность вращения зависит от точности
изготовления сопряженных деталей. Точность вращения подшипников
качения зависит от эксцентричности отверстия внутреннего кольца по
отношению к дорожке качения, некруглости и волнистости дорожек
качения, а также от разноразмерное™ и некруглости тел качения.
В реальном подшипнике все источники биения совокупно
воздействуют на движение оси вращения шпинделя.
Радиальный зазор в переднем подшипнике шпинделя оказывает
большое влияние на работоспособность шпиндельного узла, в
первую очередь на жесткость, нагрев и динамическую устойчивость
шпинделя.
Для повышения точности подшипник качения в опорах шпинделей
устанавливается с предварительным натягом. Это устраняет
зазоры между кольцами и телами качения, кроме того, создаются упругие
деформации, повышающие общую жесткость шпиндельного узла.
Предварительный натяг осуществляют различными способами. В ра-
диально-упорных шарикоподшипниках и конических роликовых
подшипниках при парной установке предварительный натяг получают
регулировкой во время сборки, а в радиальных шариковых
подшипниках — смещением внутренних колец относительно наружных.
Возможны конструктивные способы предварительного натяга
шарикоподшипников сошлифованием торцов внутренних колец,
установкой распорных втулок между кольцами или применением пружин,
обеспечивающих постоянство предварительного натяга. Применение
предварительного натяга шарикоподшипников значительно
повышает их жесткость.
Влияние плавности малых перемещений. Для правильной работы
круглошлифовального станка большое значение имеет повышение
точности малых периодических подач и устранение неравномерности
малых перемещений. Неплавность малых перемещений вызывается
разницей величин сил трения статического (покоя) и
кинематического (движения) на направляющих станка, что приводит к
скачкообразным перемещениям, прерывистому движению с
чередованием «прилипания — проскальзывания». Снижение разности сил
статического и кинематического трения повышает точность и
равномерность малых перемещений.
Установлено, что большое влияние на устойчивость движения
оказывает смазка трущейся пары. Для повышения плавности
медленных перемещений часто используют масло марки ВНИИНП-401,
в состав которого входит очищенное масло индустриальное 12 с
присадками алюминиевой соли стеариновой кислоты (для устранения
скачков) и полиметалсилоксан (для устранения пены). Такое масло
обеспечивает постоянные характеристики трения, не зависящие от
времени неподвижного контакта и скорости скольжения, при этом
точность установочных перемещений повышается, а критическая
скорость снижается в 10—12 раз. Обычно гидродинамическая смазка
осуществляется действием масляных клиньев. Но при этом имеет место
опускание стола станка при остановке и наклон при реверсе, что сни-
32
жает точность перемещений узлов станка. Недостатком
направляющих скольжения станков является потеря точности вследствие износа,
неравномерности движения при низких скоростях скольжения, низкая
точность установочных перемещений, повышенная сила трения.
Уменьшение разности сил трения достигается также
использованием направляющих качения вместо скольжения, применением
в трущихся парах пластмасс. Направляющие качения обладают
низким коэффициентом трения, что способствует получению
равномерности и точности перемещения. Жесткость направляющих
качения зависит от точности изготовления направляющих и тел качения.
Жесткость направляющих с предварительным натягом значительно
выше, чем направляющих без натяга и направляющих скольжения.
Оптимальная величина предварительного натяга составляет 10—
15 мкм в зависимости от типа и размера тел качения.
Прецизионные шлифовальные станки оснащаются механизмами
микроподач, предназначенными для подачи круга на конечном этапе
обработки. Механизм должен допускать как непрерывную подачу, так
и подачу отдельными толчками от 0,1 до 0,5 мкм..
В целях повышения плавности точных перемещений
шпиндельной бабки, стола и устранения износа направляющих
применяют гидростатическую систему смазки направляющих.
Гидростатическими называются направляющие жидкостного трения, в которых
наличие масляного слоя обеспечивается системой автоматического
регулирования подачи масла под давлением. Только этот тип
направляющих работает в условиях жидкостного трения при малых
скоростях движения. Гидростатические направляющие можно
подразделить на две группы: 1) незамкнутые направляющие, не способные
препятствовать разъединению основных сопряженных поверхностей;
2) замкнутые направляющие, способные воспринимать
значительные опрокидывающие моменты.
Находят применение направляющие с гидроразгрузкой, где часть
нагрузки воспроизводится давлением масла в карманах, образуемых
продольными смазочными канавками. Сила трения в этих
направляющих снижается уменьшением нормальной нагрузки и улучшением
условий смазки. Направляющие с гидроразгрузкой проще, чем
направляющие гидростатические и обеспечивают более высокую
жесткость при меньшем снижении трения. Такие направляющие могут
применяться, если опрокидывающие моменты незначительны, а
основной нагрузкой является масса стола и обрабатываемой детали. Для
гидростатических направляющих применяют масло
индустриальное 20 для легких и средних и индустриальное 45 для более тяжелых
станков.
Гидростатические направляющие обеспечивают высокую
точность и равномерность перемещения стола с низким коэффициентом
трения. Принцип работы этой системы (рис. 17) состоит в том, что
с помощью насосной станции / масло под постоянным давлением
подается к питающим отверстиям регулятора 2. Далее через
дроссель 6 масло поступает в левую полость 7, а оттуда через каналы 8
и продольные канавки 3 под направляющие, где образуется
постоянный слой смазки толщиной 0,02 мм, поддерживаемый
регуляторами. В левой и правой полостях 5 и 7 с помощью дросселей 4
и 6 образуется разность давлений р\ и р2, зависящая от размера
зазора А. Если при внешней нагрузке или вследствие каких-либо других
причин этот зазор начнет уменьшаться, тогда давление р\ возрастает
33

и поршень сместится вправо, открыв большую гцель для доступа
масла. В результате этого давление под направляющими будет
возрастать до тех пор, пока не восстановится заданный размер
зазора /i, а следовательно, и давление р\.
Шариковые винты. Для преобразования вращательного
движения в прямолинейное находят применение винтовые пары
качения, обеспечивающие высокий КПД. Наличие зазоров в подвижных
а) Направляющие б)
Рис. 17. Схема гидростатической- системы смазки
соединениях механических передач обусловливает несоответствие
между движениями ведущего и ведомого звеньев передачи. Для
уменьшения зазоров между витками резьбы ходового винта и гайки
Рис. 18. Ходовой шариковый винт
применяют шариковые ходовые винты (рис. 18). Канавки
шарикового винта / и гайки 4 в осевом сечении имеют полукруглую форму.
Несколько витков канавки плотно заполняются стальными
шариками 2. В конце и в начале гайки имеются отверстия, соединяемые
друг с другом наружной трубкой 3, предназначенной для возврата
шариков. Зазор в такой передаче может быть значительно меньше,
чем в обычной. Малый зазор сводит до минимума зону
нечувствительности привода при трогании с места и реверсировании. Кроме
того, использование шариковых ходовых винтов увеличивает КПД
примерно в три — пять раз по сравнению с обычными винтовыми
передачами. При этом значительно уменьшается сила подачи.
34
Одним из основных параметров передач «вннт — гайка качения»
является угол контакта шариков, который влияет па жесткости,
нагрузочную способность, момент холостого хода, износостойкость
и КПД передачи. Оптимальной величиной является угол контакта
45°. Допуск на угол контакта, исходя из требований эксплуатации
±3°. Допуск па радиус профиля резьбы 5 мкм.
Достоинства конструкции с применением шариковых пар:
повышение точности, плавности перемещений н повышение
износостойкости; уменьшение массы и габаритных размеров; упрощение
регулировки зазоров; уменьшение изнашивания контактных поверхностей;
постоянство натяга по всей длине винта.
Применение шаговых электродвигателей. Механизмы подач,
основывающиеся на гидравлическом управлении, иногда заменяются
электромеханическим управлением. В качестве привода механизма
поперечных подач шлифовальных станков иногда применяют шаговые
электродвигатели, ротор которых дискретно поворачивается на малые
углы (не более 1,5°), что позволяет получать малые величины подач.
Шаговый двигатель — синхронный электродвигатель, в котором
электромагнитные импульсы преобразуются в дискретные угловые или
линейные перемещения.
Электромеханическая подача на основе шагового
электродвигателя имеет ряд достоинств: широкий предел регулирования скорости
перемещений; незначительное изменение температуры (не более 2 %);
быстрый подвод, черновую подачу, чистовую и тонкую подачи, т. е.
позволяет осуществлять многоэтапный цикл обработки; короткая
кинематическая цепь, повышение жесткости; стабильность скоростей
подач во времени, которые не зависят от вязкости масла;
осуществление автоматического адаптивного управления применением команд
шагового двигателя.
9. Уменьшение погрешностей, вызванных тепловыми деформациями
На точность обработки при шлифовании влияют тепловые
деформации. Наибольшее количество теплоты в станках выделяется
в зоне резания, в опорах и в гидравлической системе. Например,
при обработке на шлифовальных станках выделяется тепла: при
резании — 66 %, в гидросистеме — 18,5 %, в опорах.шпинделя — 14 %,
в механизмах привода — 1,5 %. В общем балансе точности
погрешности обработки из-за температурных деформаций занимают одно
из ведущих мест.
В первую очередь необходимо ограничить выделение тепла в зоне
шлифования. Мероприятия по снижению температуры шлифования
следующие: подбор характеристики круга, оптимального режима
резания, состава и способа подвода СОЖ, наложение ультразвуковых
колебаний, применение кругов с прерывистой поверхностью,
высокопористых и др.
Для снижения вредного влияния теплоты рекомендуется
повышать скорость вращения заготовки, так как при этом сокращается
время воздействия источника тепла.
В кругах с прерывистой рабочей поверхностью ширина паза
должна быть на 30—40 % меньше, чем длина режущего выступа.
Под действием тепловых деформаций изменяется расстояние
между бабкой круга и столом, а также расстояние между бабками
изделия и круга; при этом получается коробление станины станка
35

и нарушается пространственное положение узлов, закрепленных
на ней. Для устранения или снижения тепловых деформаций в
шлифовальных станках повышают КПД приводов, применяют в
гидроприводах насосы с объемным регулированием, опоры и
направляющие гидростатические и качения и др.
Гидросистема станка обычно имеет низкий КПД и является
источником выделения тепла, что вызывает изменение вязкости масла,
влияет па жесткость стыков. При повышенных требованиях к
точности обработки гидросистему выносят за пределы станка, либо
заменяют электромеханическим приводом. Подача в опоры
шлифовального шпинделя масляного тумана способствует снижению
температуры. В опорах быстроходных шпинделей прецизионных станков
применяют маловязкие масла.
Вынесенные агрегаты виброизолируют, к станку эти узлы
подсоединяются с помощью эластичных трубопроводов. Такой же
результат достигается теплоизоляцией источников тепла, в частности
экранированием электродвигателей.
Включение гидроаккумулятора и соответствующее выключение
электродвигателя гидростанции возможны одновременно с началом
мнкроподачи; при этом снижаются вибрации, возникающие от
работающего гидропривода.
Желательна стабилизация температуры в системах охлаждения
и смазки, для чего предусматривается система предварительного
подогрева СОЖ и масла. Снизить температурные деформации можно
интенсификацией теплоотвода с помощью разного рода
холодильных устройств. Первоначальный разогрев системы при запуске станка
легче поддается автоматизации.
Выделение тепла вызывает также деформацию обрабатываемой
заготовки. Особенно опасны температурные деформации для
автоматизированных шлифовальных станков при работе до упора. При
высоких требованиях к точности обработки прецизионные
шлифовальные станки устанавливают в специальных помещениях и
предохраняют их от нагрева прямыми солнечными лучами.
Тепловые деформации отдельных узлов станка носят сложный
характер и изменяются во времени. Масса станка обычно велика и
поэтому время наступления установившегося процесса тепловой
деформации составляет 2—4 ч. К числу мероприятий, способствующих
снижению тепловых деформаций, относится подбор материалов с
близкими друг к другу коэффициентами линейного расширения.
Температурные деформации валов, шпинделей и ходовых винтов в
станках возникают потому, что коэффициент линейного расширения
стали выше, чем у чугуна. Например, при длине вала в 600—650 мм
разница удлинений достигает значений 0,15—0,2 мм н более.
10. Шероховатость шлифованных поверхностей
и пути ее уменьшения
Шероховатость поверхности — это размерная характеристика
микронеровностей. При обработке деталей на обрабатываемой
поверхности образуются мелкие неровности, выступы, впадины. Эти
неровности имеют очень малые размеры, измеряемые при
шлифовании десятыми и сотыми долями микрометра. Высота неровностей
профиля шероховатости (или шероховатость) влияет на
эксплуатационные качества сопрягаемых деталей (рис. 19).
36
Среднее арифметическое отклонение профиля /?„ — среднее
арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах
базовой длины Л Оно приближенно определяется нз выражения
/?. = '-
1Л/1
Базовая длина I — длина базовой линии, в пределах которой
производится оценка параметров шероховатости.
*h
-h \
г-
s,,
,
TV
1
1
Ш\
■ IIIIHill
5
Шп Iv
w $
I
i
«• Bi—w
m ...
>.
Ж"
w ninf x
50
" M
,
4
(У
cl,
10
0
P,% T
Рис. 19. Основные параметры для оценки шероховатости по
ГОСТ 2789—73* (СТ СЭВ 638—77)
Высота неровностей профиля по десяти точкам R? — среднее
расстояние между пятью высшими и пятью низшими точками
измеряемого профиля в пределах базовой длины:
5 5
R' = Тр ( L, Himit + 2_, Н< min )
/=1 1=1 '
I
где Н\, Нз,-.., //9 — ординаты высших точек; Д/2, А/4,..., #io —
ординаты низших точек, измеренные от лнннн, эквидистантной
.средней линии, и не пересекающих профиль.
Средний шаг поверхностей профиля Sm — расстояние между
точками пересечения соседних участков измеряемого профиля,
имеющих положительную производную по средней линии профиля:
От—— 2. ^т/,
1=1
где п — число шагов в пределах базовой длины.
Средний шаг неровностей профиля по вершинам S — среднее
арифметическое значение шага неровностей профиля по вершинам
в пределах базовой длины:
S=4 I S,-.
4 Зак. 888
37

где 5,- — шаг неровностей по вершинам; п — число шагов
неровностей по вершинам в пределах базовой длины.
Опорная длина профиля у\р — сумма длин отрезков, отсекаемых
на выступах измеряемого профиля линией, эквидистантной средней
линии, в пределах базовой длины:
п
ЛР = £\,
1=1
где Ь, — длина отрезка, отсекаемого на выступе измеряемого
профиля линией, эквидистантной средней линии, в пределах базовой
длины; п — число отрезков, отсекаемых на выступах измеряемого
профиля линией, эквидистантной средней линии, в пределах базовой
длины.
Относительная опорная длина профиля tf — отношение опорной
длины профиля к базовой длине tf = {r\p/l) 100, где р — уровень
сечения профиля.
Опорная кривая профиля — графическое изображение
зависимости значений относительной опорной длины профиля от высоты ее
расположения относительно линии выступов.
Волнистость поверхности — это ряд повторяющихся возвышений
и впадии с относительно большим шагом. В отличие от
шероховатости поверхности волнистость характеризуется неровностями,
имеющими значительно больший шаг, чем неровности, образующие
шероховатость. По высоте шероховатость и волнистость
оказываются близкими. Границы между шероховатостью, волнистостью и
погрешностями формы можно установить по значению отношения
шага S к высоте R неровностей. Неровности, у которых отношение
S/R<50, относят к шероховатости, при 1000> S/R^5Q — к
волнистости и при S/R> 1000 — к отклонениям формы.
Волнистость обычно является следствием относительных
радиальных колебаний шлифовального круга и обрабатываемой
заготовки.
Шероховатость поверхности при наружном круглом
шлифовании зависит от следующих факторов:
скорости подач, с увеличением которых высота шероховатостей
возрастает;
окружной скорости круга, с увеличением ее возрастает
количество абразивных зерен, участвующих в процессе шлифования
в единицу времени, а это приводит к уменьшению глубины
врезания отдельных зерен, что обеспечивает уменьшение шероховатости
поверхности;
времени выхаживания, при выхаживании упругая система
возвращается в исходное положение, при этом натяг в системе
уменьшается, а вместе с ним и глубина внедрения абразивных
зерен в обрабатываемую поверхность. Уменьшение глубины
внедрения обеспечивает существенное уменьшение высоты шероховатости
поверхности. Время выхаживания возрастает с увеличением
поверхности обработки в системе, с уменьшением жесткости системы и
режущей способности круга. Снижение натяга и уменьшение
шероховатости поверхности происходит интенсивно в начале выхаживания, затем
замедляется, поэтому время выхаживания обычно ограничивают;
зернистости круга, с уменьшением размеров абразивных зерен
шероховатость поверхности уменьшается;
38
режима правки круга, с уменьшением продольной подачи алмаза
иа один оборот круга уменьшается шероховатость. Применяя очень
малую подачу алмазного инструмента при правке круга, можно
получить параметр шероховатости R„ = 0,164-0,04 мкм кругом
зернистостью 40—25. Однако с уменьшением подачи на оборот круга при
правке снижается его режущая способность и увеличивается время
правки:
твердости круга, параметр шероховатости поверхности в
известном диапазоне твердостей уменьшается с увеличением твердости;
неравномерная твердость круга может быть источником
вибраций и увеличения шероховатости обработанной поверхности;
материала связки круга, при работе кругами иа вулкаинтовой
и бакелитовой связках с повышением упругих свойств связки
шероховатость уменьшается, особенно, при использовании специальных
кругов на бакелитовой связке с графитовым наполнителем,
обладающим смазывающим действием;
времени работы круга после правки, с увеличением времени
работы шероховатость увеличивается, что объясняется ухудшением
микрорельефа образующей круга из-за неоднородности его износа,
а также возрастанием амплитуды автоколебаний при притуплении
круга;
свойств обрабатываемого металла, с уменьшением
микротвердости высота микронеровиостей иа поверхности черных металлов
возрастает, особенно в тех случаях, когда абразивный материал
не является оптимальным для обрабатываемого металла;
смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), применение масла и
масляных эмульсий взамен водно-химических растворов уменьшает
шероховатость, загрязнение СОЖ приводит к увеличению
шероховатости поверхности;
состояния станка, при повышенных зазорах в опорах на
обрабатываемой поверхности появляются часто расположенные следы
вибраций. При биении шпинделя на поверхности заготовки появляются
длинные и редко расположенные следы вибраций, то же происходит
при недостаточной балансировке электродвигателя.
При повышенных требованиях к параметрам шероховатости
поверхности (Ra =0,32 4-0,04 мкм) применяют тонкое шлифование,
которые, в/свою очередь, требует:
хорошего состояния станка (безвибрационная работа, плавность
малых перемещений);
тщательной балансировки круга;
малых подач при правке круга (для Ra = 0,084-0,04 мкм — 0,01 —
0,025 мм/об, для #„ = 0,16 4-0,08 мкм — 0,03—0,05 мм/об и для
#„ = 0,324-0,16 мкм —0,06—0,08 мм/об);
тщательной очистки СОЖ;
легких режимов шлифования;
применения кругов на бакелитовой связке с графитовым
наполнителем при припуске 0,02—0,05 мм и исходном параметре
шероховатости Ra = 0,634-0,32 мкм или кругов на глифталевой связке.
Для контроля шероховатости шлифованных поверхностей
применяют следующие методы:
визуальный с помощью лупы или микроскопа;
оптический метод с помощью двойного или интерференционного
микроскопа;
метод ощупывания алмазной иглой;
4* 39

пневматический метод, основанный на продувании сжатого
воздуха через зазор между головкой прибора и контролируемой
поверхностью.
Контроль шероховатости поверхности визуальным методом
заключается в рассмотрении поверхности либо невооруженным
глазом, либо с помощью лупы или микроскопа путем сравнения
обработанной поверхности с эталоном.
К достоинствам способа относятся: наглядность, простота и
быстрота проверки. Недостатки этого способа — субъективность
оценки, потребность в
эталонах, быстрое изменение
поверхности эталона. При
визуальном контроле
необходимо постоянное освещение, в
противном случае отражение
света от поверхности детали
и эталона может привести к
неправильной оценке
шероховатости поверхности.
При оптическом методе
применяют микроскопы
сравнения (рис. 20). От
лампочки / лучи света падают в
призму 2, где разделяются
на два направления. Часть
лучей проходит через
призму 2, диафрагму 6,
срезающую половину поля зрения,
попадает на поверхность
эталона 5 и, отразившись от
него, возвращается в
призму 2. Отразившись от
гипотенузы призмы, лучи
попадают в объектив 4 и в
половине поля зрения
окуляра 3 дают изображение
поверхности эталона 5. Другая часть лучей направляется гипотенузой
призмы 2 вниз, проходит диафрагму 7 и, отразившись от
контролируемой поверхности детали 8, возвращается в призму 2, проходит
через объектив 4 и дает во второй половине окуляра 3 изображение
поверхности контролируемой детали 8, расположенной рядом с
изображением поверхности эталона.
Микроскоп сравнения имеет увеличение в 55 раз и поле зрения
2,8 мм. С помощью микроскопа можно различать шероховатость
до Ra = 0,08 мкм.
Более точная оценка параметра шероховатости поверхности
возможна с помощью двойного микроскопа методом светового
сечения. Этот метод заключается в том, что узкая полоска света, падая
под углом 45° на контролируемую поверхность, отражается от нее
в виде полоски, изогнутой соответственно гребешкам и впадинам
этой поверхности (рис. 21), и становится видимой через окуляр. При
помощи окулярного, микрометрического винта производится отсчет
параметра шероховатости поверхности. Видимая высота неровностей
профиля шероховатости будет больше действительной. Действитель-
40
Рис. 20. Оптическая схема микроскопа
сравнения МС-48:
/ — электролампа; 2 — разделительная
призма; 3 — окуляр; 4 — объектив;
5 — эталон; 6,7 — диафрагма; 8 —
контролируемая деталь
ная высота подсчитывается по формуле R^ = H cos 45°, где Н —
видимая высота неровностей профиля шероховатости. Двойной микроскоп
позволяет измерять шероховатость Ra — 2,5-~0,lQ мкм.
Измерение шероховатости производится на профилографах-
профилометрах путем преобразования перемещений алмазной иглы,
ощупывающей шероховатую поверхность, в электрические сигналы,
которые выводятся на регистрирующий прибор в виде значения
параметра или записываются в виде профилограммы.
Профилограф-профилометр модели 203 выпускается заводом
«Калибр» (Москва). Вертикальное увеличение прибора 400—200 000,
Окуляр-
микрометр дпя
I/У отсчета шерохоба-
Y/ тоста
Рис. 21. Схема двойного микроскопа на основе метода
светового сечения
горизонтальное 2 — 40 000. Измерительное усилие 0,001 Н, что
позволяет измерять шероховатость без повреждения поверхности деталей
с покрытиями. Прибор позволяет оценивать шероховатость по Ra
на базовых длинах от 0,08 до 2,5 мм в пределах /<!„ = 2,5-7-0,65 мкм.
Прибор состоит из унифицированных блоков: стойки с кареткой,
универсального столика, датчика, мотопривода, электронного блока
с показывающим прибором и записывающего прибора. Действие
прибора основано на принципе ощупывания исследуемой поверхности
алмазной иглой с радиусом закругления 2—4 или 10—12 мкм и
преобразования колебаний иглы с помощью индуктивного датчика.
Завод «Калибр» выпускает профилограф-профилометр
модели 253, переносный прибор цехового типа. По шкале прибора
проверяется параметр Ra. Погрешность показаний по профилограмме
±16%. Скорость трассирования при профилометрирований
41

0,62 мм/с. Радиус острия ощупывающей иглы 10 мкм.
Измерительное усилие ощупывающей иглы до 0,01 Н.
Электрическая часть прибора (рис. 22) состоит из датчика,
электронного блока 7 с показывающим прибором 8 и записывающего
прибора 9. Магнитная система датчика состоит из сдвоенного Ш-об-
разного сердечника / с двумя катушками 4. Катушка датчика и две
половины первичной обмотки дифференциального входного трансфер-
Z 1
Рис. 22. Схема электрической части профилографа-
профилометра
матора 6 образуют балансовый мост, который питается от
генератора звуковой частоты 5. При перемещении датчика относительно
исследуемой поверхности игла 3, ощупывая неровности поверхности,
совершает колебания, приведя в колебательное движение якорь 2.
Колебание якоря меняет воздушные зазоры между якорем и сердеч-
Рис. 23. Микроинтерферометр: а — схема
микроиитерферометра; б — изгиб
интерференционных линий при измерении шероховатостей
никои и тем самым вызывает изменения напряжения на выходе
дифференциального трансформатора. Полученные изменения напряжения
усиливаются электронным блоком, на выходе которого подключается
записывающий или показывающий прибор.
Для измерения шероховатости Яг = 0,1 4-0,025 мкм находят
применение интерференционные микроскопы. Интерференция света —
возможное усилие или ослабление световых волн при их наложении
друг на друга. Микроскоп МИИ-1 (рис. 23) устроен следующим
образом. От источника света 3 через диафрагму и линзы пучок света
42
направляется па разделительную призму 5, состоящую из двух
склеенных между собой по диагональной плоскости призм. Эта плоскость
наполовину посеребрена, в результате чего часть лучей проходит
прямо сквозь призму и падает на эталонное зеркало 6, а другая часть
лучей преломляется и падает на контролируемую поверхность
детали 4. Лучи, отраженные от эталонного зеркала б и от
контролируемой поверхности 4, вновь встречаются в разделительной призме 5
и направляются через линзу 2 в окуляр / прибора. Через окуляр
можно наблюдать интерференционные полосы, изгиб которых
соответствует микропрофилю поверхности, причем масштабом служит
расстояние между серединами двух соседних темных (или светлых)
полос, соответствующих длине полуволны света (для белого света
0,275 мкм). Таким образом, шероховатость определяется путем
измерения размера стрелы изгиба одной полосы, полученный результат
умножается на 1/2 длины световой волны и делится на измеренное
расстояние между двумя полосами. Ширину и направление
интерференционных полос можно регулировать. Окуляр снабжен
окулярным микрометром. Измеряемый объект может перемещаться в
продольном и поперечном направлениях. Прибор снабжен фотокамерой,
встроенной в его корпус. Фотографирование производится на
стеклянные пластинки, что повышает точность последующих
измерений. Проявленные пластинки помещаются на проектор, и на экране
обводится граничная линия средней полосы интерферограммы.
Таким образом, получается профилограмма поверхности,
подвергаемая далее обычной статистической обработке. На приборе
можно производить и непосредственное измерение шероховатости,
пользуясь окулярным микроскопом.
11. Состояние поверхностного слоя заготовки,
условия бесприжогового шлифования
Состояние поверхностного слоя заготовки в значительной мере
определяется температурой нагрева и скоростью охлаждения в
процессе шлифования. При шлифовании выделяется большое
количество теплоты вследствие трения между кругом и заготовкой при
высокой скорости резания. Это количество теплоты возрастает с
увеличением подач. Круговая подача и подача на глубину неодинаково
влияют на контактную температуру шлифования. Температура
шлифования зависит от времени воздействия источника тепла на
обрабатываемую поверхность: с увеличением скорости детали она
уменьшается, а с увеличением подачи на глубину — возрастает.
Низкая теплопроводность шлифовального круга из обычных
абразивных материалов (24А, 63С) вызывает переход большей части
теплоты в заготовку. Основное количество теплоты, выделяющейся
при шлифовании, распределяется между деталью и кругом. Стружка
уносит небольшую часть теплоты. Так как основное количество
теплоты должно быть отведено деталью, большое значение имеет
теплопроводность обрабатываемого металла. С понижением
теплопроводности обрабатываемого металла контактная температура
возрастает. Температура шлифования зависит также от параметров
характеристики круга. С увеличением его твердости и при работе
затупленным кругом температура шлифования возрастает.
Количество теплоты, выделяемой при шлифовании, зависит от
ряда влияющих технологических факторов.
43

1. Влияние подач. С увеличением режущей способности
шлифовального круга (Зуд температура шлифования возрастает. Однако
отдельные виды подач неодинаково влияют на температуру
шлифования: температура растет сильнее с увеличением подачи на
глубину. Увеличение скорости заготовки и продольной подачи влияет
в меньшей степени.
2. Абразивный материал. Круги из 24А выделяют меньше тепла
в зоне шлифования, чем круги из НА. Еще меньшее количество
теплоты выделяется при шлифовании кругами из алмаза или эльбора.
3. Скорость круга. Температура шлифования возрастает с
увеличением скорости круга в степени 0,25—0,35.
4. Диаметр круга. Температура шлифования снижается с
увеличением диаметра круга (показатель степени 0,25).
5. Зернистость круга. Температура шлифования снижается с
уменьшением зернистости с 40 до 25, что объясняется меньшим
радиусом округления вершин зерен. При дальнейшем уменьшении
размеров зерен до 16 и 12 увеличивается температура, что
объясняется большей склонностью круга к притуплению и засаливанию.
6. Материал связки. Применение кругов на бакелитовой и
силикатной связках снижает интенсивность теплообразования в зоне
шлифования по сравнению с кругами на керамической связке.
Опасность появления прижогов и трещин наиболее вероятна при
шлифовании кругами на вулканитовой связке.
7. Пористость круга. С повышением пористости круга
уменьшается температура и вероятность появления прижогов на шлифуемой
поверхности.
8. Твердость круга. С повышением твердости круга возрастает
температура шлифования за счет меньшего количества
выпадающих зерен и большего затупления рабочей поверхности круга.
В настоящее время применяют круги с прерывистой поверхностью
либо круги, состоящие из отдельных сегментов с различными фи-
зико-мехаиическнми свойствами (например, с различной твердостью);
при этом существенно понижается температура шлифования.
Качество шлифованной поверхности характеризуется твердостью
поверхностного слоя, структурными изменениями, остаточными
напряжениями и отсутствием прижогов и трещин. Поверхностные дефекты
в значительной мере вызываются высокими температурами,
развивающимися в месте контакта круга с обрабатываемой деталью.
Закаленные стали при шлифовании претерпевают изменения
внутреннего состояния, к которым относятся объемные изменения,
вызывающие появление напряжений в поверхностном слое. Для
нормально закаленной углеродистой стали при отпуске в интервале
температур 80—200 °С происходит превращение, связанное с
уменьшением объема. Отпуск в интервале 200—260 °С вызывает
превращение, вызывающее некоторое увеличение объема. Отпуск в пределах
260—400°С сопровождается уменьшением объема (рис. 24).
Объемные изменения при шлифовании могут вызвать образование трещин,
расположенных под прямым углом к направлению шлифования.
Появление шлифовальных трещин частью сопровождается прижо-
гами. Чувствительность стали к прнжогам и трещинам возрастает
с повышением твердости, а также с увеличением содержания
легирующих добавок.
На приборе типа 77ПМД-ЭМ для выявления трещин
применяют физические методы контроля, при которых намагниченная
44
деталь приводится в соприкосновение с частичками крокуса,
находящимися во взвешенном состоянии в жидкости. Имеющиеся
трещины прерывают магнитные силовые линии, возникающие в
магнитном поле. Мелкие частицы крокуса, находящиеся в растворе,
перекрывают эти трещины, соединяя два полюса магнитного поля, в
результате чего трещины на детали обнаруживаются невооруженным
глазом.
Другой способ контроля поверхностных дефектов основан на
проникновении флюоресцирующего вещества в поверхностные
трещины на установке ЛД-4. Сущность метода заключается в облучении
испытуемой поверхности ультрафиолетовыми лучами, при которых
флюоресцирующие вещества испускают собственное свечение,
видимое глазом. Контролируемая деталь погружается в жидкость,
состоящую из 15 % авиационного масла, являющегося
флюоресцирующим веществом и 85 %
керосина, придающего смеси
высокую способность
проникновения в мельчайшие
трещины. В качестве
добавок в 100 см3 смеси
растворяют 0,02 г дефектоля
и 0,2—0,3 г эмульгатора
ОП-7. Дефектоль — порошок
органического
происхождения, обладает свойством
светиться под влиянием
ультрафиолетовых лучей, а
эмульгатор ОП-7 способствует
смыванию смеси с
поверхности детали.
Для обнаружения
поверхностных дефектов на
деталях из нержавеющих и
жаропрочных сплавов применяется цветная дефектоскопия красками
«Судан», обладающими высокой чувствительностью, но эта краска
токсична, что ограничивает ее применение.
На тех участках, где порошок, нанесенный на поверхность,
впитал флюоресцирующий раствор, возникает зеленое или зелено-
голубое свечение, позволяющее обнаружить места расположения
трещин. После этого деталь вынимают и осматривают в затемненном
помещении при источнике света — колбе кварцевого стекла,
заполненной ртутными парами (ртутная газоразрядная лампа ПРК2).
Трещины представляются светящимися линиями, поры и рыхлые
места — пятнами.
При применении кругов повышенной твердости, при жестких
режимах шлифования и очень затупленных кругах прижоги могут
распространяться на большие участки обработанной поверхности.
При несбалансированном круге, биении шпинделя изделия или
неисправности опор шпинделя могут появиться местные точечные
прижоги, занимающие малые участки на шлифованной поверхности.
По причине возникновения прижогов разделяют их на три группы:
сплошной прижог, который происходит из-за чрезмерно
жесткого режима шлифования, завышенной твердости круга и его
сильного затупления;
е
с;
Рис. 24
тальиой
е
<з
6
S
5
&
.5-
Стру
Изменение
стали в
стру
i
II
1
нтура
объема
1
!
ИНС1
зависимости
ктурного состояния
румен-
от
ее
45.

прижоговые пятна, которые являются следствием вибраций
круга и биения шпинделя заготовки, неравномерной подачи,
неправильной формы круга при изнашивании, неравномерного
распределения припуска, засаливания круга, неисправности опор шпинделя;
штриховые прижоги появляются нз-за неоднородности структуры
круга, неправильной установки заготовки, а также из-за
недостаточной очистки СОЖ.
Для обнаружения мягких пятен и прижогов применяют контроль
путем травления. Так как структура троостита более чувствительна
к действию кислот, чем другие структурные составляющие, травление
позволяет отличать троостит и обнаруживать мягкие пятна,
получившиеся от неправильной термообработки. Их можно после
травления отличить от прижогов, вызванных несоблюдением
надлежащего режима шлифования, так как в первом случае темные пятна,
характеризующие троостит, частично переходят в светло-серые пятна
мартенсита, при прижогах же темные пятна имеют более резкие
граничные контрасты. При травлении заготовок из хромистых сталей
применяются как водные растворы азотной кислоты, так и спиртовые
или ацетоновые растворы азотной кислоты. Последние могут быть
заменены растворами этилепгликоля.
Контроль осуществляется невооруженным глазом при местном
освещении. При осмотре на сером фоне травленной поверхности
выявляются дефекты.
1. Прижоги в виде: шлифовочных штрихов, полос и пятен
вторичного отпуска, представляющих собой участки повышенной
травимости более темные, чем основной фон травленной поверхности,
и шлифовочных штрихов, полос и пятен вторичной закалки,
представляющих собой участки пониженной травимости более светлые,
чем основной фон травленной поверхности детали. Пониженная
травимость является следствием образования зоны неотпущеиного
мартенсита (или мартенсита и аустенита).
2. Мягкие закалочные пятна тростита, представляющие собой
более темные, чем основной фон травленной поверхности, пятна с
размытыми границами; повышенная травимость обусловлена
наличием троостита закалки в структуре.
3. Обезуглероженные и обедненные участки, представляющие
собой более светлые, чем основной фон травленной поверхности,
пятна с размытыми границами, не имеющие темной оторочки,
характерной для пятен вторичной закалки.
Шероховатость поверхности заготовки влияет на процесс
травления. Чем чище и ровнее поверхность, тем более четким получается
результат. Для чисто полированной поверхности требуется очень
слабое травление, для грубо шлифованной поверхности необходимы
более крепкие растворы и более длительное травление.
Остаточные напряжения обнаруживаются при непосредственном
измерении деформаций разрезанных колец или прогиба пластинки
по мере удаления поверхностных слоев металла. Удаление металла
осуществляется путем электрохимического травления. По своему
характеру остаточные напряжения могут быть напряжениями
растяжения или сжатия. Наименьшие остаточные напряжения
получаются при работе пористыми кругами пониженной твердости,
острорежущими кругами непосредственно после правки с низкими
радиальными подачами и частотой вращения круга, с увеличением
дополнительных проходов при выхаживании, с увеличением скорости
46
заготовки. Наибольшие напряжения после шлифования залегают на
глубине, не превышающей'50—75 мкм. При повышении режима
в поверхностном слое появляются растягивающие напряжения, при
чистовых режимах — сжимающие.
Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ
ШЛИФОВАЛЬНОЙ ОПЕРАЦИИ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ И НОРМ ВРЕМЕНИ
12. Правка шлифовального круга
Для восстановления режущей способности и создания
правильной геометрической формы круга применяется правка, в процессе
которой удаляется верхний затупленный слой круга и создаются
новые' острые режущие кромки на зернах.
В зависимости от требований к точности и к параметрам
шероховатости обрабатываемой поверхности применяют алмазную и
безалмазную правку. Преимуществами алмазной правки являются малые
усилия и большая износостойкость алмаза, что обеспечивает
точность геометрической формы круга, малую шероховатость
обрабатываемой поверхности. Безалмазная правка применяется в тех
случаях, когда требуется обеспечить высокую режущую способность
круга, при этом к точности и к параметрам шероховатости
поверхности не предъявляются особые требования.
Правка шлифовальных кругов производится следующими
методами: 1) обтачивание алмазным инструментом (рис. 25,а); 2)
обкатывание абразивными, твердосплавными и металлическими дисками
(рис. 25,6); 3) шлифование кругами из карбида кремния и алмазно-
металлическими роликами (рис. 25, в); 4) накатыванием накатным
роликом (рис. 25, г).
Правка методом обтачивания представляет собой процесс
скоростного разрушения твердого абразивного материала и связки
шлифовального круга. Правка осуществляется либо отдельными
алмазными зернами, зачеканенными в державку, либо
алмазно-металлическими карандашами диаметром 8—10 мм (рис. 26).
Наибольшее применение имеют алмазио-металлические карандаши, в которых
в определенном порядке размещены кристаллы алмазов, прочно
сцементированные специальным сплавом. Для правки используются
четыре типа алмазно-металлических карандашей: Ц — с алмазом,
расположенным цепочкой вдоль оси карандаша (рис. 26, а); С —
с алмазами, расположенными неперекрывающимися (рис. 26, б)
и перекрывающимися (рис. 26, в) слоями, Н — с
неориентированным расположением алмазов (рис. 26, г).
В процессе правки кристаллы алмазов и алмазно-металлические
карандаши изнашиваются, поэтому такие алмазные инструменты
обычно устанавливаются так, чтобы ось карандаша или оправы
была наклонена под углом 10—15° в сторону вращения круга
(рис. 27). Это позволяет периодически поворачивать алмазный
инструмент вокруг оси, уменьшать площадь контакта алмаза с кругом,
вводить в работу незатупленные грани алмаза, уменьшать его
изнашивание, предохранять алмаз от перегрузок.
47

Правка методом обкатывания представляет собой процесс
дробления абразивных зерен на поверхности круга правящим
инструментом, получающим вращение от быстровращающегося
шлифовального круга. В качестве правящего инструмента применяются: круги
V=25*50 м/с
Vn= V=2fc50'м/с
V-Z5i50u/c г) Vn*V~l0i15u/c
Рис. 25. Методы правки шлифовальных кругов: а —
обтачивание; б — обкатывание; в — шлифование;
г — накатывание
Рис. 26. Алмазные карандаши: а — типа Ц; типа С: б — с
неперекрывающимися слоями алмазов; а — с перекрывающимися
слоями алмазов; г — с неориентированным расположением
алмазов:
/ — алмазоносная вставка; 2 — оправа
из карбида кремния, твердосплавные ролики. Под действием
правящего инструмента, перемещающегося по образующей
шлифовального круга со скоростью, равной величине продольной подачи,
поверхностный слой связки разрушается, выступающие зерна
выкрашиваются, а зерна, сидящие глубже в связке, раскалываются на
части.
48
10- Т5
При правке методом обкатывания возможны два случая
взаимного положения правящего инструмента и шлифовального круга:
1) оси вращения круга и правящего инструмента находятся в одной
плоскости; 2) оси вращения круга и правящего инструмента
расположены под углом, с увеличением которого в зоне правки возрастают
разрушающие усилия, интенсифицирующие процесс правки рабочей
поверхности круга и увеличивающие изнашивание правящего
инструмента.
Правка методом шлифования представляет собой процесс
срезания и дробления абразивных зерен правящим инструментом, который
получает принудительное вращение от самостоятельного привода.
В качестве правящего инструмента применяются крупнозернистые
алмазные ролики на
твердосплавной связке или круги из
карбида кремния высокой
степени твердости.
Находят применение
алмазные ролики, позволяющие
осуществлять правку кругов по
нескольким рабочим
поверхностям и тем самым повысить
производительность обработки.
При этом правка ведется
либо роликом фасонного
профиля, либо набором роликов.
Такой метод правки находит
применение в массовом
производстве. Ролик изготовляют
прессованием с последующим
спеканием. Стоимость алмазных
роликов для правки высокая, но их износостойкость в 50 — 100 раз
выше износостойкости обычных правящих инструментов. Правящая
способность алмазных роликов остается постоянной на протяжении
всего времени работы, так как по мере затупления отдельных зерен в
работу вступают новые. Время на правку кругов алмазными
роликами в отдельных случаях равно 2,5—5 с, поэтому можно совместить
правку с установкой новой заготовки. Большая износостойкость
роликов позволяет повысить производительность шлифования,
сократить время правки кругов, повысить точность и улучшить
качество обработки.
Алмазные ролики приводятся во вращение специальным
приводом при попутном или встречном направлении вращения
относительно круга со скоростью 0,5—3 м/с. Для обеспечения высокого
съема металла при шлифовании предпочитают попутную схему.
Для достижения малой шероховатости обрабатываемой поверхности
при малых съемах металла применяют встречную схему.
Правка методом накатывания рабочей поверхности круга
представляет собой процесс дробления абразивных зерен и связки при
относительно медленном вращении накатного ролика и круга.
Применяется для правки профильных шлифовальных кругов. Правящим
инструментом служит фасонный стальной ролик, имеющий профиль
обрабатываемой заготовки. В результате взаимного вращения ролика
с кругом и высокого давления, создаваемого в зоне контакта с
подачей на глубину правки, на рабочей поверхности круга происходит
Рис. 27. Схема установки алмаза
при правке шлифовального круга
49

разрушение абразивных зерен и связки. Правка продолжается до
тех пор, пока круг не приобретает такую форму профиля, которая
позволяет получить заданный профиль заготовки. Наличие канавок
с неравномерным шагом на ролике интенсифицирует профилирование
круга.
На рис. 28 показано влияние продольной подачи при правке
круга на параметры шероховатости шлифованной поверхности. Для
получения одинаковой высоты неровностей профиля шероховатости
в течение всего периода стойкости круга продольную подачу при
правке назначают в пределах 0,1—0,05 мм/об.
Рнс. 28. Изменение высоты не- Рис. 29. Принципиальная
ровностей профиля шерохова- схема устройства для по-
тости во времени при разных дачи команды на поворот
величинах продольной подачи алмаза в устройстве
при правке правки
При тонкой правке нельзя допускать применения затупленного
алмазного инструмента, следует чаще поворачивать алмазную
державку, обеспечивая при этом подвод к кругу острых кромок алмаза.
После правки поверхности круга направляющие станины станка
рекомендуется очищать жесткой щеткой при обильной подаче СОЖ.
Правку желательно производить на тех же участках станины, где
обычно производится шлифование. Для автоматического поворота
оправки с алмазом применяют специальные устройства.
Принципиальная схема устройства показана на рис. 29. К державке алмаза 2
при помощи винтов 4 прикреплены рабочие концы термопары /,
свободные концы которой соединены с регистрирующим
электрическим прибором, включающим механизм поворота алмаза перед
следующей правкой абразивного круга 3. Этот механизм связан
с концевым выключателем, который фиксирует исходное положение
устройства правки в направлении, параллельном оси
шлифовального круга. При правке абразивного круга затупленным алмазом
увеличивается выделение тепла, которое фиксируется термопарой и
передается на регистрирующий электрический прибор, подающий
50
команду на поворот алмаза при достижении устройством правки
исходного положения.
В результате исследования процесса правки алмазными
инструментами был выявлен целый ряд закономерностей.
С увеличением продольной подачи при правке возрастает
режущая способность круга, снижается мощность шлифования, но
увеличивается шероховатость поверхности шлифуемой заготовки н износ
круга. При малой продольной подаче при правке сокращается период
стойкости, но снижается шероховатость поверхности.
Влияние продольной подачи при правке на шероховатость н
износ круга больше, чем влияние подачи на глубину. При шлифовании
периферией круга в зависимости от требований к параметрам
шероховатости поверхности применяют следующие продольные подачи
(мм/об круга) при правке алмазными инструментами:
Ra, MKM
Сталь закаленная .... 1,25—0,63 0,63—0,32 0,32—0,16 0,16—0,08
г незакаленная ... — 1,25—0,63 0,63—0,32 0,32—0,16
Проходы:
черновые 0,25—0,35 0,15—0,25 0,08—0,15 0,05—0,1
чистовые 0,08—0,1 0,05—0,08 0,03—0,05 0,02
При пониженных режимах правки прижоги шлифованной
поверхности встречаются чаще.
Шероховатость шлифованной поверхности изменяется во
времени: при большой продольной подаче при правке на протяжении
периода стойкости круга она снижается, при средней — мало
изменяется, при очень малой — может даже несколько возрасти
(см. рис. 28).
Правка круга существенно влияет на его рабочие свойства в
начале периода стойкости. Это особенно заметно при частых правках
круга, когда он не полностью притупляется. По мере изнашивания
круга влияние правки снижается, и основное воздействие оказывает
режим шлифования, характеристика круга и др.
Частая правка круга не только стабилизирует его режущую
способность, но может предохранить шлифованные детали от прижо-
гов и коробления.
Влияние твердости круга и размера абразивных зерен снижается
вследствие правки круга.
По мере изнашивания алмаза на нем появляются площадки
износа с новыми кромками, и приходится увеличивать
продольную подачу при правке, чтобы обеспечить оптимальное состояние
рабочей поверхности круга. Если это не выполняется, то происходит
сглаживание поверхности круга. Допустимые размеры площадок
износа зависят от требований, предъявляемых к правке и
шлифованию, и в среднем составляют 0,1—0,5 мм2. Алмаз с
затупившимися гранями для работы не пригоден, так как при этом
засаливается круг.
Для повышения эффективности правки находит применение
ультразвук (частота колебаний 10 кГц и выше, амплитуда
колебаний в пределах 25—50 мкм), особенно при использовании
твердосплавных ролнков-крешеров, где сила прижима должна быть
высокой. Правка может быть осуществлена при небольшом давлении,
что повышает точность профилирования круга, снижает
изнашивание инструмента при правке и расход абразивных кругов.
51

13. Балансировка шлифовального круга
При больших скоростях вращения круга даже небольшая его
неуравновешенность создает значительные центробежные силы,
которые могут нарушить работу станка и отразиться на качестве
обрабатываемой заготовки. Неуравновешенность круга в процессе работы
повышает изнашивание станка, в первую очередь опор шпинделя,
а также шероховатость поверхности, расход абразивного
инструмента, средств для его правки; прн этом снижается точность
обработки и растут напряжения в круге, в результате чего может
наступить его разрыв. Неуравновешенность круга возникает при
несовпадении его центра тяжести с центром вращения.
Основными причинами неуравновешенности круга являются
неправильность его геометрической формы, эксцентриситет наружной
поверхности относительно отверстия, непараллельность торцов круга
и эксцентриситет, возникающий при лосадке круга вследствие
односторонней выборки зазора между отверстием круга и зажимной
шайбой. Неуравновешенность круга может быть вызвана
неравномерной плотностью его массы.
Неравномерность распределения массы круга существенно влияет
на эффективность его эксплуатации, в частности вызывает
необходимость его многократной балансировки за период срока службы,
снижает плавность вращения. Для снижения неуравновешенности
шлифовальные круги подвергаются балансировке.
Неуравновешенность круга снижают разными способами. При
полной выборке зазора между отверстием круга и посадочным
диаметром зажимной шайбы момент дисбаланса можно снизить в два
раза с помощью упругой центрирующей втулки в виде разрезного
кольца с лепестками, имеющими по одному краю внутренний
выступ, который входит в проточку центрирующей шайбы.
Жесткость лепестков выбирают с учетом преодоления массы круга с
некоторым запасом.
Существуют балансировочные устройства для динамического
и статического балансирования. Наибольшую точность обеспечивают
устройства для динамической балансировки, но они дороги в
изготовлении и требуют высокой квалификации обслуживающего персонала.
В производственных условиях используют простые в работе
устройства для статической балансировки: 1) с двумя горизонтальными
параллельными линейками или цилиндрическими валиками; 2) с
двумя парами вращающихся дисков, приборы (весы) для
балансировки (рис. 30).
Балансировочные устройства с двумя горизонтальными
параллельными линейками, на которые устанавливают оправку с кругом,
являются основным оборудованием для статической балансировки
шлифовальных кругов. Необходимыми условиями, обеспечивающими
точность балансировки на таком устройстве, являются
прямолинейность и строго горизонтальное положение рабочих плоскостей
линеек, но для этого требуются периодическое точное шлифование
их и выверка по уровню, так как в процессе эксплуатации на рабочих
поверхностях оправок и линеек образуются вмятины и забоины.
Балансировочные устройства с вращающимися дисками (или
роликами) не обладают такими недостатками, но обоим видам
устройств присущ общий недостаток — большой момент трения,
снижающий точность балансировки. Использование принципа «воздуш-
52
ной подушки» позволило создать рациональную конструкцию
устройства для статической балансировки тел вращения,
позволяющую резко уменьшить момент трения.
Были проведены испытания балансировки на трех различных
устройствах, оснащенных опорными элементами: на «воздушной
подушке», на плоскопараллельных линейках, и на роликах качения.
Рис. 30. Конструкции устройств для статической
балансировки шлифовальных кругов: а — на
воздушной подушке (Р = 0,00096 Н); б — на
плоскопараллельных линейках (Р = 0,00665 Н); в — с двумя
парами вращающихся дисков (Р =0,038 Н)
Использовали балансировочную оправку с шейками диаметром 24 мм
и закрепленным на ней абразивным кругом диаметром 300 мм. Для
определения чувствительности к дисбалансу на периферии круга
крепился минимальный груз, под воздействием которого происходит
поворот круга, пока груз не достигнет нижнего положения.
Рис. 31. Прибор (весы) для статической
Ряпянсировки шлифовальных кругов
В устройстве на «воздушной подушке» оправка с кругом легко
поворачивается в опорах под воздействием груза массой 0,096 г.
Чтобы вывести из состояния покоя оправку с кругом,
установленную на плоскопараллельных линейках и роликах, потребовалось
увеличить массу груза соответственно в 7 и 40 раз.
Балансировочные весы (рис. 31) предназначены для статической
балансировки шлифовальных кругов диаметром от 200 до 600 мм.
Рама 2 призмами опирается на две стойки 3. Призмы н опоры покрыты
твердым сплавом. Стойки прикреплены болтами к литому чугунному
53

основанию 6. Величину отклонения рамы 2 от нулевого положения
указывает стрелка 4, перемещающаяся по шкале 5. Перед началом
балансировки рама при помощи грузиков / и 7 устанавливается в
нулевое положение по ватерпасу в продольном и поперечном
направлениях.
Балансировка кругов производится следующим образом.
Шлифовальный круг вместе с фланцами насаживают на специальную
оправку и устанавливают на весы. При этом балансировочные
контргрузы должны быть вынуты из фланца круга. Затем
поворачивают круг для получения наибольшего отклонения стрелки 4
и в этом положении наносят пометку на его торце. После этого
вставляют контргрузы во фланец круга, причем их необходимо
расположить в противоположной половине круга на равных расстояниях от
пометки. Контргрузы переставляют до тех пор, пока стрелка 4
не займет нулевое положение. При достижении такого положения
круг считается отбалансированным.
Наиболее точное уравновешивание круга достигается при
балансировке его непосредственно на шлифовальном станке. При
неуравновешенном круге возникает центробежная сила, которая вызывает
вибрации. Различают дисбаланс круга в состоянии поставки, а также
дисбаланс, возникающий при установке и эксплуатации. При
определенных условиях центробежная сила может более чем в пять раз
превышать собственную массу круга. При скоростном шлифовании
существенно возрастает опасность разрыва круга от
центробежной силы.
Существует много различных конструкций, позволяющих
производить автоматическую балансировку круга во время его вращения
на станке.
Балансировка круга иа станке имеет следующие преимущества.
1. Не требуется снимать круг для балансировки после первой
правки и после износа из-за неравномерной структуры. Снятие,
установка и балансировка круга вне станка занимают значительное время.
Это ведет к тому, что круги после установки их на станок редко
балансируют повторно, что ухудшает условия шлифования и снижает
долговечность шпинделей.
2. Балансировка производится во время вращения круга и
позволяет постоянно контролировать величину дисбаланса на самом станке.
3. Использование балансировочных устройств непосредственно
на шлифовальных станках позволяет обеспечить тонкую и точную
балансировку круга с дисбалансом около 25 г . см, в то время
как прн статической балансировке дисбаланс достигает 70 г . см,
неправильная установка круга на планшайбе может привести
к дополнительному дисбалансу.
На круглошлифовальиых станках применяют различные
устройства для быстрой и точной автоматической балансировки кругов.
Пример такого устройства приведен на рис. 32. На конце шпинделя 3
круга 5 расположена распределительная муфта /, через которую
подается масло в цилиндр 6. В результате вращения вправо или влево
гидравлического краиа управления происходит поворот поршня 7
цилиндра 6 для грубой первоначальной балансировки круга.
Величину дисбаланса определяют по прибору, установленному на столе
станка и измеряющему интенсивность вибраций. Точная
балансировка круга до величины 25 г-см дисбаланса происходит после
поворота вправо или влево второго гидравлического краиа управ-
54
ления, действующего на поршень 8, который, перемещаясь радиально
(вверх или вниз), осуществляет точную балансировку, величина
которой также определяется по прибору. Сбалансированное
положение круга фиксируется посредством зубчатых штоков 4 и 2.
Одним из факторов, сдерживающих внедрение скоростного
шлифования, является высокий уровень вибраций станка под действием
дисбаланса шлифовального круга. Поэтому особую важность
приобретают работы по созданию и внедрению автоматических
балансирующих устройств, способных производить дополнительную
балансировку шлифовального круга на ходу в процессе шлифования.
Управляемое балансирующее устройство было изготовлено на
Московском заводе автоматических линий им. 50-летия СССР
(рис. 33). Устройство работает следующим образом. Корректирую-
Рис. 32. Устройство для автоматической балансировки кругов на кругло-
шлифовальном станке
щие массы // и 12 выполнены в форме колец и могут свободно
вращаться в планшайбе шлифовального круга. Дисбаланс каждой из
двух корректирующих масс равен 5000 г-мм. Перемешаются
корректирующие массы зубчатым колесом 13, которое входит в
зацепление с рычагами второго или первого кольца при движении
поршней 4 или 5. Вращение зубчатого колеса 13, а с ним н одного из
колец // и 12, производится шпинделем станка через
запрессованную в шкив шестерню 2, связанную с зубчатым колесом 10.
Муфтами 6 и 9 включаются соответственно в зацепление зубчатые
колеса 7 или 8. Прн зацеплении колеса 7 с шестерней 3 шестерня
вращается несколько быстрее шпинделя и также быстрее вращаются
связанный с ией через шпонку вал и зубчатое колесо 13. При
зацеплении с шестерней 3 колеса 8 шестерня 3 начинает вращаться
с угловой скоростью несколько меньшей, чем шпиндель, и вал /
вращается медленнее. Так осуществляется реверсивное перемещение
корректирующих масс. Устройство обеспечивает хороший доступ
к шлифовальному кругу, исключает попадание абразивных частиц
и СОЖ в механизм.
При шлифовании дорожек качения колец подшипников на
станках-автоматах снижение вибраций до величины 0,5 мкм позволило
55

повысить производительность обработки в среднем на 20 % (и выше)
и уменьшить вероятность появления прижогов на шлифуемых
поверхностях. Уменьшились параметр шероховатости с 0,95 мкм до
0,63 и волнистость дорожки качения роликоподшипников в среднем
с 2,5 мкм до 0,9 мкм. При этом огранка обработанных поверхностен
Рис. 33. Управляемое балансирующее устройство
составила в среднем 0,5—0,6 мкм, а некруглость колец подшипников
не превысила 1,2 мкм. Такое улучшение точностных параметров
подшипников способствует увеличению их долговечности и
повышению рабочих характеристик.
Рис. 34. Автоматизация балансировки шлифовального круга
по сигналам датчика давления
На рис. 34 представлено устройство, осуществляющее
автоматическую балансировку шлифовального круга по сигналам датчика
давления. В исполнительном устройстве имеются два электрических
микродвигателя, которые вращаются вместе с кругом и перемещают
балансировочные грузы во взаимно перпендикулярных направлениях.
На рисунке показана схема управления только одним двигателем,
управление другим — аналогично. Датчиком служит
гидростатический подшипник /, давление жидкости в карманах которого
зависит от радиального усилия на круге. Давление в карманах
передается через трубки 2 на два сильфона 3, которые измеряют разность
56
давлений в противоположных карманах. Разность преобразуется в
смещение якоря 4 индуктивного преобразователя 5 и
соответственно в электрический сигнал. Сигнал усиливается усилителем 6 и
подается через контактные щетки 7 и коллектор 8 на
исполнительный двигатель 9, который, вращаясь, перемещает
балансировочный груз 10 в нужном направлении. Давление в другой паре
карманов выравнивается точно таким же образом. Указанная система
позволяет регулировать радиальное давление круга на
обрабатываемое изделие и гасит вибрации, обусловленные дисбалансом круга.
Применение системы, которая ликвидирует дисбаланс путем
перераспределения массы вращающегося круга исключает потери
времени.
Пример балансировочного приспособления показан на рис. 35.
Корпус приспособления состоит из четырех деталей 8, 9, 17 и 19,
скрепленных винтами 15. Корпус прикрепляется винтами 16 к
наружному фланцу круга.
В полости, образованной деталями 8, 9, 17, находятся
балансировочные грузы 10 и 14, а в другой полости, образованной деталями
10 и 19, помещен механизм для совместного вращения этих грузов
вокруг оси шлифовального круга с разными скоростями, что
одновременно приводит к угловому смещению одного груза относительно
другого. При таком движении грузов их общий центр тяжести
вращается вокруг оси шлифовального круга и одновременно
смещается по радиусу, т. е. движется по архимедовой спирали.
Шлифовальный круг считается отбалансированным тогда, когда
в результате перемещения обоих грузов их общий центр тяжести
расположится диаметрально противоположно утяжеленной части
круга на нужном расстоянии от оси вращения круга. Механизм
57

для осуществления движений грузов устроен так, что они могут
вращаться относительно оси шлифовального круга в одну или другую
сторону, причем в одну сторону быстрее, чем в другую.
Приспособление приводят в действие с помощью маховиков 21 и 23, удерживая
пальцами руки тот или другой неподвижно при вращении круга
с приспособлением.
При остановке маховика 23 останавливается и укрепленная на
одном валу с ним шестерня 7. Так как весь остальной механизм
вращается, то шестерня 5, сцепленная с шестерней 7, обкатывается
вокруг последней, вращаясь при этом вокруг своей оси. С
шестерней 5 вращается червяк 4, сцепленный с червячным колесом 2,
вместе с которым вращается другой червяк /. Последний передает
вращение шестерне 18, на которой закреплен шпонкой 11 груз 10.
Шестерня 18 находится в зацеплении с шестерней 25, вместе с которой
вращается шестерня 24. Последняя вращает шестерню-валик 12, на
которой шпонкой 13 укреплен груз 14.
Передаточные числа между шестерней 7 и грузами 10 и 14
таковы, что за один оборот механизма груз 10 делает 0,99559
оборота, т. е. поворачивается относительно механизма и
шлифовального круга на 0,00441 оборота, а груз 14 делает 0,99563 оборота.
Таким образом за один оборот круга с приспособлением груз 10
опережает груз 14 на 0,99563 — 0,99559 = 0,00004 оборота.
Полный оборот относительно круга груз 14 сделает за 1/0,00441 =
= 225 оборотов круга, причем тогда грузы сместятся один
относительно другого на 0,00004X225 = 0,009 оборота или на угол 360Х
X 0,009 = 3,35°. Если остановить маховик 21, то остановится и
скрепленная с ним шпонкой 22 шестерня 20. Последняя через
паразитное колесо 3 сцеплена с шестерней 6, вместе с которой вращается
червяк 4.
Таким образом, при обкатывании паразитного колеса 3 вокруг
остановленной неподвижно шестерни 20 будет вращаться червяк 4 и
через передачу приведет во вращение грузы 10 и 14. Однако, так как
в передаче к червяку 4 теперь имеется паразитное колесо 3, а
шестерни 20 и 6 имеют другое передаточное число, то грузы будут
вращаться в обратную сторону и с другой скоростью. Скорость
вращения грузов при остановке маховика 21 в два раза больше, чем при
остановке маховика 23.
Если рабочий замечает, что наилучшее положение центра
тяжести грузов пройдено, ои берется за второй маховик 21, возвращая
балансирующие грузы в положение наилучшей отбалансирован-
ности. На балансировку затрачивается 3—5 мин.
Фирмой «Хофман» (ФРГ) разработана оригинальная
конструкция устройства «Гидрокомпенсер* к круглошлифовальным станкам,
позволяющая производить балансировку шлифовального круга
непосредственно на станке. Устройство состоит из смонтированного на
шпинделе шлифовального круга кольцевого резервуара с
расположенными внутри камерами, электронного измерительного прибора
с датчиком колебаний, блока сопл и блока клапанов.
Принцип действия устройства (рис. 36): имеющийся дисбаланс
шлифовального круга вызывает колебания шпинделя, которые
воспринимаются датчиком колебаний, передающим с помощью
электронного прибора команду блокам сопл и клапанов. В камеры
кольцевого резервуара впрыскивается необходимое количество жидкости
и тем самым компенсируется дисбаланс круга. В качестве рабочей
58
жидкости может быть использована применяемая на станке
охлаждающая жидкость.
Имеющийся дисбаланс шлифовального круга 7 вызывает
механические колебания, которые через шпиндель 8 и его опоры
передаются на станок. Датчик колебаний /, который следует по
возможности устанавливать над шпиндельной опорой, расположенной вблизи
шлифовального круга, преобразует механические колебания в
электрические сигналы.
Электронный прибор 3 показывает имеющийся дисбаланс,
разложенный по четырем составляющим в соответствии с четырьмя
уравновешивающими камерами кольцевого резервуара.
Одновременно подаются сигналы четырем магнитным клапанам блока
клапанов 5. Соответственно значениям дисбаланса из центральной
емкости 4 через четыре сопла блока сопл 2 впрыскивается жидкость
Рис. 36. Автоматизация балансировки шлифовального круга фирмы
«Хофмйп»
в соответствующие камеры кольцевого резервуара 6. Впрыскивание
осуществляется без механического прикасания через четыре
звездообразно смонтированные на кольцевом резервуаре шлица,
направленные радиально друг против друга, каждый из которых связан с
определенной камерой. Жидкость, впрыснутая в ту или иную камеру,
благодаря действующим на нее центробежным силам, остается
в камере до отключения станка. При остановке станка кольцевая
емкость опорожняется.
Достигаемая этим способом точность балансировки достаточно
высокая и может быть еще выше, если собственные вибрации станка
незначительны. Время балансировки в зависимости от диаметра
круга и его дисбаланса колеблется от нескольких секунд до двух
минут.
14. Смазочио-охлаждающие жидкости
и их подвод в зону обработки
Смазочио-охлаждающие жидкости (СОЖ). Предназначены
СОЖ для образования в зоне шлифования защитных пленок,
препятствующих непосредственному контакту абразивных зерен с
обрабатываемой поверхностью, предотвращающих адгезионный и
диффузионный износ и снижающих трение; для удаления из зоны
резания отходов шлифования, для уменьшения теплообразования и
интенсификации отвода тепла; для снижения параметра шероховатости
обработанной поверхности и повышения точности обработки.
59

В качестве СОЖ применяют три группы рабочих жидкостей.
1. Шлифовальные масла. Минерально-жировые смеси
эффективны при шлифовании резьб и профилей зубьев и т. п. При обдирочном
шлифовании применяют осерненные и хлорированные шлифовальные
масла. С увеличением содержания серы в масле повышается
работоспособность инструмента, снижается энергоемкость и высота
микронеровностей на шлифованной поверхности. Недостатком применения
шлифовального масла по сравнению с применением эмульсии
является необходимость отсоса газов и промывки деталей.
2. Шлифовальные эмульсии. В их состав входят минеральное
масло (или его смесь с жирами), вода, эмульгатор,
стабилизирующая смазка, ингибитор коррозии, бактерицидный агент.
Эмульгатор — это мыла жирных нафтеновых кислот и сульфокислот,
соли аминов. Связующим агентом, обусловливающим взаимную
совместимость основных компонентов, служит гликоль или его
эфиры.
3. Водные растворы. Ингибиторы коррозии — это нитриты, хро-
маты, фосфаты металлов, этаиоламины, их соли с жирными
кислотами. Присутствие фосфатов и соды одновременно улучшает
смачивающую способность раствора. Смазочные свойства сообщаются
триэтиленгликолем. Бактерицидные присадки — это продукты фе-
иольного типа на основе аммониевых и иитросоедииений. Для
предотвращения ценообразования добавляют кремиийорганические
полимеры.
Эффективность смазочного действия СОЖ определяется
оптимальным сочетанием смазочных свойств и хорошего смачивания
поверхности металла и круга. Моющее действие СОЖ выражается
в предотвращении налипания отходов шлифования на поверхности
круга и зависит от способа ее подвода. Поток СОЖ должен
обладать запасом кинетической энергии, достаточным для очистки
поверхности круга. Эффективность охлаждающего действия СОЖ
повышается с увеличением скорости относительного перемещения
потока охлаждающей жидкости и охлаждаемого объекта.
Для легированных сталей лучше применять эмульсии на основе
эмульсола «Аквол-2» или НГЛ-205. При шлифовании титановых
сплавов лучшие результаты получаются с применением 2 %-ного
раствора эмульсола «Укринол», а жаропрочных сплавов 2—5 %-ного
раствора эмульсола «Укринол-1».
Способы подвода рабочей жидкости. Известно несколько
способов подвода СОЖ. Смазочно-охлаждающие жидкости подают
свободно падающей непрерывной и обильной струей. Чем больше
площадь соприкосновения деталей с кругом, тверже обрабатываемый
материал и выше скорость круга, тем обильнее должно быть
охлаждение. Угол наклона иасадки для подачи СОЖ влияет на
результаты шлифования. Лучшие результаты достигаются при угле
наклона 75° по отношению к горизонтальной плоскости. В целях
повышения эффективности СОЖ ее следует подавать до зоны контакта
круга с обрабатываемой поверхностью, при этом окружная скорость
круга способствует ускорению подачи жидкости в зону
шлифования.
При силовом шлифовании с большой производительностью СОЖ
подается в зону шлифования под давлением 0,4—1,0 МПа и в
количестве до Юл/мин иа 1 кВт мощности привода станка. Применяются
иасадки высокого давления, которые совершают осциллирующее дви-
60
жение вдоль образующей круга. При таком способе подвода СОЖ
интенсифицируется охлаждение, увеличивается срок службы круга
и снижается шероховатость обработанной поверхности.
Разновидностью такого способа подвода СОЖ является подача жидкости
под давлением на рабочую поверхность круга вне зоны шлифования.
В зависимости от их расположения струей СОЖ можно смазывать
и очищать как цилиндрическую поверхность кругов, так и их торцы,
что имеет значение при шлифовании шеек коленчатых валов.
Рис. 37. Насадки высокого давления для подачи СОЖ па рабочую
поверхность круга с помощью вращающихся сопл: а — общий вид сопла
с приводом; б — сопла, приводимые во вращение реакцией струи жидкости
На рис. 37 даны схемы струйно-напорного способа подачи СОЖ
при наружном круглом шлифовании. Так как подача жидкости
в распыленном состоянии сопровождается обдувом сжатым воздухом,
то улучшается удаление стружек и продуктов износа абразивного
инструмента из зоны резания. СОЖ поступает от насоса высокого
давления в осевой канал полого вала /, затем через сменные
жиклеры 2, ввернутые в сопло 3, на поверхность круга. Сонло приводится
во вращение или электродвигателем через зубчатую передачу 4 н 5,
или реакцией струн жидкости, вытекающей под давлением из одного
нлп нескольких тангенциальных отверстий. В этой конструкции
отсутствуют сальники, так как утечка СОЖ предотвращается за
счет дросселирования жидкости в малых зазорах между
вращающимся валом / и штуцером 6, валом / и корпусом 7.
В Ульяновском политехническом институте разработан гидро-
аэродииамический способ подачи СОЖ. Сущность его состоит в том,
61

,Li
что кинетическая энергия воздушных потоков, создаваемых
шлифовальным круюм, используется для повышения скорости движения
потока СОЖ при ее подходе к зоне шлифования. С помощью
специального устройства (рис. 38) поток СОЖ направляется на
рабочую поверхность круга, очищая ее от налипания металла и
отходов шлифования, а затем в зону шлифования.
Влияние ультразвуковых колебаний. Эффективность СОЖ
можно повысить, передавая через нее ультразвуковые колебания на
круг. Источником ультразвуковых колебаний в диапазоне 20—40 кГц
является магнитострик-
циопный
преобразователь. К торцу ультразву-
д _д кового концентратора
крепят алюминиевую
насадку, являющуюся
составной частью
трубопровода. Поток
охлаждающей жидкости через
насадку подается на
шлифовальный круг.
Ультразвук через
рабочую жидкость
воздействует на частицы
металла, срывая их с
поверхности круга, и
СОЖ уносит их в своем
потоке. Облегчается
также удаление стружки
из пор, что объясняется
ослаблением связи
между стружкой и кругом.
Применение
ультразвука снижает выделение
тепла, увеличивает
период стойкости круга и
улучшает качество обработки, что особенно эффективно при
обработке жаропрочных сталей и вязких металлов и при применении
дорогостоящих алмазных кругов.
Для очистки рабочей поверхности круга возможно применение
не только акустической, но и гидравлической кавитации. При этом
отпадает необходимость в дорогостоящем источнике ультразвуковой
энергии.
Очистка СОЖ. Для обеспечения высокого качества
обработанной поверхности и повышения стойкости кругов большое значение
имеет очистка СОЖ от отходов абразива и стружки. Для тонкой
очистки СОЖ применяют магнитные сепараторы. Более тонкую
очистку производят на комбинированных установках, в которых
используется фильтровальная бумага. Охлаждающая жидкость,
прошедшая предварительную очистку в магнитном сепараторе, стекает
на фильтровальную бумагу и далее поступает в бак. Над
резервуаром расположен поплавок. Пока фильтровальная бумага пропускает
всю жидкость, поплавок находится в нижнем положении; при
засорении фильтровальной бумаги уровень жидкости над ней повышается,
поплавок поднимается и воздействует через тягу на конечный выклю-
Рис. 38. Взаимодействие воздушных и
жидкостных потоков при шлифовании:
va — скорость истечения воздуха; vo —
скорость истечения СОЖ; fi2 — зазор; V/, —
скорость подачи СОЖ в рабочую зону;
/ — сопло для подвода СОЖ; 2 — насадка;
3— шлифовальный круг
62
чатель, который включает электродвигатель перемещения
транспортера для подачи нового чистого участка фильтровальной бумаги.
Для тонкой очистки применяют также гидроциклоны,
отличительной особенностью которых являются компактность и простота
конструкции, высокая производительность и надежность. Гидроциклоны
применяют в станках классов точности Н, П, В и А при подаче СОЖ
под давлением.
15. Вибрации при шлифовании и способы их гашения
Основные параметры вибраций — амплитуда и частота
колебаний. Амплитуда зависит от условий обработки: снижается с
увеличением жесткости и демпфирования технологической системы.
•Амплитуда колебаний не остается постоянной в процессе
шлифования. По мере засаливания и притупления шлифовального круга
амплитуда колебаний возрастает. При наличии вибраций возрастает
износ круга, шлифовального шпинделя и его опор.
При шлифовании наблюдаются собственные колебания, которые
зависят от жесткости и массы элементов системы; вынужденные
колебания, которые зависят от внешних возмущений и
самовозбуждающиеся автоколебания.
Автоколебания, возникающие при шлифовании, обычно
совпадают с частотой собственных колебаний какого-либо узла станка,
которая зависит от массы и жесткости этого узла. При
автоколебаниях возрастает амплитуда колебаний. Наличие автоколебаний
обнаруживается повышением шума и сопровождается появлением
волнистости на поверхности обрабатываемой заготовки и на круге.
Своевременная правка круга является эффективным методом
устранения автоколебаний, которые возникают при затуплении или
засаливании круга. Автоколебания влияют также на стабильность
показаний измерительных приборов. Измерительное устройство
активного контроля фиксирует диаметр детали плюс удвоенную
амплитуду ее колебаний в вертикальной плоскости. При затуплении круга
возрастает размах колебаний и вместе с ним увеличивается
размерная погрешность обработки.
Мероприятия по повышению виброустойчивости при
шлифовании следующие.
1. Точные шлифовальные станки предохранять от вибраций,
передающихся от внешних источников (главным образом через
основание, на котором станок установлен). Для больших станков
наиболее распространенным способом предохранения от внешних
вибраций является создание тяжелых фундаментов. Для станков мелких
и средних размеров применяются амортизационные устройства —
пружины, прокладки и др.
2. Параметры колебательной системы должны выбираться так,
чтобы частота собственных колебаний системы превышала частоту
возмущающей силы.
3. В максимально возможной степени снижать
неуравновешенность быстровращающихся масс, в том числе приводов
электродвигателей и вообще исключать влияние возбудителей вибраций
в самом станке.
4. Отделять гидроприводы от станка для изоляции его от
вибраций, возникающих в гидросистеме при работе насосов и клапанов.
5. Избегать применения зубчатых передач в передней бабке
станков.
63

6. Заменять клиноременные передачи на плоскоременные.
7. Повышать плавность работы гидроприводов, в частности,
применением наиболее плавноработающих винтовых насосов.
8. Подсоединение гидростанций и системы охлаждения к станкам
осуществлять с помощью эластичных трубопроводов.
9. Повышать динамическую жесткость станка, опор шпинделя,
а также демпфирующую способность стыков и подвижных
соединений.
Для получения деталей с высокой точностью и малой
шероховатостью поверхности требуется изолировать высокоточные станки
от вибраций и ударов, передающихся от соседнего оборудования,
проходящего транспорта и т. п. Такая виброизоляция может
осуществляться путем установки станков на полу цеха на
виброизолирующих опорах и прокладках или на специальных
виброизолирующих фундаментах. Разработанные ЭНИИМСом совместно с НИИ
резиновой промышленности оригинальные конструкции резинометал-
лических опор ОВ-30 и ОВ-31 и резиновых виброизолирующих
ковриков КВ-1 и КВ-2 позволяют осуществлять безфундаментную
установку большинства шлифовальных станков. Опоры и коврики
изготовляются из резины с высокой маслостойкостью, малой
ползучестью и хорошими динамическими характеристиками. Для гашения
вибраций применяются также конструкции пружинных,
гидравлических и других виброгасителей, в которых энергия колебаний
рассеивается благодаря внутреннему трению.
16. Основы технического нормирования процесса шлифования
Повысить производительность труда при шлифовальной
обработке можно снижением основного (технологического) и
вспомогательного времени, а также увеличением числа станков,
обслуживаемых одним рабочим. Первая задача решается
совершенствованием абразивного инструмента, цикла шлифования, сокращением
внутрицикловых потерь, одновременным шлифованием нескольких
поверхностей одним широким или несколькими специально
заправленными кругами, интенсификацией процесса путем увеличения
скорости резания и т. п.
Вторая и третья задачи решаются совершенствованием и
автоматизацией устройств для управления станком, установочных и
зажимных приспособлений, автоматизацией цикла шлифования,
применением измерительно-управляющих устройств, совершенствованием
устройств для правки кругов, автоматизацией загрузки станков,
балансировкой кругов на станке и т. д.
Основная задача технического нормирования при шлифовании —
выбор таких режимов, которые обеспечивают обработку при
заданных технических требованиях с наименьшей затратой труда. Первым
этапом технического нормирования является установление времени
работы технологического оборудования.
Технически обоснованной нормой времени называется норма
времени, установленная (аналитическим методом) на выполнение
данной операции при определенных организационно-технических
условиях и наиболее эффективном использовании всех средств
производства. Она состоит из штучного и
подготовительно-заключительного времени и называется штучно-калькуляционной нормой
времени.
64
Штучное время
Гщт = Г0„ + 7-об + Г„тд,
где Т,т — оперативное время; Т0ц — время обслуживания
рабочего места; Гогд—время перерыва на отдых и личные надобности.
Оперативным временем называется время, затрачиваемое на
работу, непосредственным результатом которой является выполнение
заданной операции. Оперативное время равно сумме основного
(технологического) и вспомогательного времени:
/ on := ' о "г" ' в.
Основное (технологическое) время Г0 — время, в течение
которого происходит изменение формы, размеров и других свойств
обрабатываемой заготовки.
Вспомогательным временем Г„ называется время,
затрачиваемое рабочим на установку, закрепление и снятие обрабатываемой
заготовки, на приемы управления станком, на измерение заготовки.
Время обслуживания рабочего места Г0в — время,
затрачиваемое рабочим на уход за станком и поддержание его в рабочем
состоянии. Время обслуживания рабочего места подразделяется
на время технического и организационного обслуживания стайка.
Время технического обслуживания рабочего места затрачивается
на правку и смену изношенного абразивного инструмента, подна-
ладку оборудования в процессе работы и т. п. Время
организационного обслуживания станка затрачивается на уход за станком
в течение рабочей смены (на раскладку и уборку вспомогательного
инструмента в начале и в конце смены, осмотр станка, его смазку,
чистку и т. д.).
Время перерывов на отдых и личные надобности Гот„ —
время, в течение которого работник свободен от выполнения
трудовых обязанностей, и время, затрачиваемое работником на личную
гигиену и естественные надобности.
Подготовительно-заключительным временем Глз называется
время, затрачиваемое рабочим на ознакомление с заданием и
чертежом, подготовку рабочего места, первичную наладку оборудования,
установку инструмента и приспособлений на обработку партии
заготовок, а также на снятие инструмента и приспособлений после
окончания работы. Отличительной особенностью
подготовительно-заключительного времени является то, что оно затрачивается рабочим один
раз для выполнения всей партии заготовок и его продолжительность
не зависит от размеров обрабатываемых партий (числа, шт.).
Штучно-калькуляционное время
где п — число заготовок в партии.
Вспомогательное время, затрачиваемое на приемы управления
станком при различных способах подвода круга или детали равно:
включить (или выключить) станок 0,01 мин (кнопкой); 0,02 мин
(рычагом). Подвести (или отвести) шлифовальный круг до детали
до появления искр в поперечном или продольном направлениях
0,02 мин.
Время выполнения отдельных приемов по управлению станком
зависит от конструкции и расположения органов управления.
Сократить его можно, уменьшив число органов управления, пе-
65

реидя на однорукояточное управление станком, введя устройства
для регулирования скорости подачи стола, быстрого подвода бабки
и др. Для сокращения времени выбега целесообразно тормозить
шпиндель изделия при выключении его вращения.
Меньшие затраты времени иа отдельные приемы по управлению
станком имеют станки с тормозным устройством в кинематической
цепи передней бабки. При этом продолжительность выключения
шпинделя до полной остановки составляет 1 с, а при отсутствии
тормоза 4,4 с. Для торможения шпинделя шлифовального круга
применяют электродвигатели со встроенным электромагнитным
тормозом.
Вспомогательное время на установку и снятие заготовок
зависит от вида приспособления, массы и способа крепления
устанавливаемых заготовок. Сократить вспомогательное время,
затраченное иа установку и снятие заготовок, можно применением:
переналаживаемых устройств, облегчающих и ускоряющих
установку обрабатываемой заготовки на упориые центры;
быстросменных откидных люнетов;
быстродействующих поводковых устройств; различных оправок,
оснащенных пневматическими и пиевмогндравлическнми
устройствами.
Вспомогательное время (мим), затрачиваемое на установку и
смятие заготовки:
Рабочий прием Масса заготовки, кг (менее)
0,5 1,0 3,0 5,0 8,0
Установить
заготовку на
центровую оправку с
закреплением гайкой с
быстросъемной
шайбой и снять
заготовку 0,11 0,13 0,165 0.195 0,23
Установить
самозажимной хомутик
на заготовку и снять . 0,034 0.038 0,042 0.047 0,05
Установить,
закрепить хомутик в
приспособлении,
открепить его и снять . . 0,059 0,063 0,069 0,077 0,086
Смазать
центровые отверстия
заготовки или
оправки 0,018 0,02 0,022 0,025 0,028
Вспомогательное время, затрачиваемое на установку заготовок
в центрах:
Способ подвода центра задней Масса заготовки, кг
бабки и крепления пиноли
13 5 8
Рукояткой
пневматического зажима 0,07 0,085 0,105 0,13
Маховичком с креплением
рукояткой 0,09 0,11 0,135 0,166
Закрыть, закрепить,
открепить крышку люнета
закрытого типа . . . . .... - — 0,087 0,099
66
Сократить время на измерение заготовки можно, применяя
накидные скобы, используемые для измерения в процессе обработки,
а также для автоматизации рабочего цикла шлифования. В условиях
серийного производства большое значение имеет возможность
переналаживания в кратчайшее время измерительного устройства,
например быстросменной скобы, разработанной в Алтайском
научно-исследовательском институте технологии машиностроения.
Вспомогательное время (мин), затрачиваемое иа установку
деталей (взять деталь, установить, закрепить, открепить, снять,
отложить):
Способ установки и крепления Масса детали, кг (менее)
0,5 1,0 3,0 5,0 8,0
Консольная оправка
На гладкой оправке:
без крепления 0,075 0,085 0,119 0,153 0,1
с креплением гайкой и
быстросменной шайбой 0,13 0,153 0,205 0,26 0,32
На разжимной оправке с
креплением пневматическим зажимом . . . 0,085 0,10 0,14 0,19 0,23
На резьбовой оправке:
1-й детали 0,115 0,13 0,19 0,25 —
каждой последующей детали . . . 0,06 0,065 0,075 0,09 —
Быстросъемная шайба .... — — 0,036 — —
Цанговый патрон
В цанговом патроне с
креплением:
пневматическим зажимом .... 0,07 0,08 0,11 0,13 0,16
рукояткой рычага 0,08 0,09 0,12 0,14 0,17
Подвести (и отвести центр задней
бабкн, закрепить (и открепить) пиноль:
рычагом с пружинной рукояткой . . — — 0,035 0,038 0,041
пневматически — — 0,024 0,024 —
маховичком — — 0,044 0,049 0,054
Самоцентрирующий патрон
В безключевом патроне .... 0,055 0,06 0,08 0,10 0,13
В самоцентрирующем патроне с
креплением:
пневматическим зажимом .... 0,07 0,08 0,10 0,12 0,15
ключом 0.15 0,17 0,23 0,27 0,30
Подвести (и отвести) центр
задней бабки, закрепить (и открепить)
пнноль:
пневматически — — 0,024 — - -—
рычагом с прижимной пружиной . . — — 0,035 0,038 0,041
маховичком — — 0,044 0,049 0,054
Закрыть (н открыть), закрепить
(открепить) крышку люнета закрытого
типа — — — 0,087 0,099
Время технического обслуживания на шлифовальных станках
состоит из рабочих приемов, затраченных на правку круга, его
последующую балансировку н иа подиаладку станка. Время на
техническое обслуживание рабочего места на шлифовальных работах
составляет 5 % основного времени.
Сократить время на правку круга можно применением
современных средств н устройств для правки, автоматических устройств
для подачи команды иа правку круга, быстросъемных прнспособле-
67

ний для правки, правкой алмазными роликами в процессе
шлифования.
Сокращение времени технического обслуживания достигается:
I) применением устройств, облегчающих и ускоряющих
корректирование конусности (или цилиндричности) обрабатываемой детали при
настройке станка; 2) встраиванием устройств для балансировки
кругов на станке.
Время (%), затрачиваемое иа организационное обслуживание
круглошлифовальных станков при работе с СОЖ, составляет 1,7 %,
при работе без СОЖ — 1,3 %.
Нормативы подготовительно-заключительного времени на кругло-
шлифовальных станках при высоте центров не более 300 мм
составляют (мин):
При работе в центрах 8
В самоцентрирующем патроне 11
» » » и люнете 14
Установка люнета . . . , 5
17. Выбор режимов и основного времени шлифования
Скорость резания при шлифовании обычно не назначается,
а определяется возможностями круглошлифовального станка. Для
большинства шлифовальных станков окружная скорость вращения
круга равна 30—35 м/с, кроме скоростных станков, допускающих
скорости 50, 60, 80 и даже 120 м/с.
В нормативах режимов шлифования предусмотрена следующая
последовательность выбора подач: сначала выбирают окружную
скорость детали (круговую подачу) ид и определяют частоту вращения
детали лд, затем — продольную подачу и в последнюю очередь —
подачу на глубину. Такой порядок можно объяснить следующим.
На стойкость круга и мощность шлифования все подачи влияют
примерно в одинаковой степени, а иа температуру шлифования —
по-разному. С повышением окружной скорости детали ид и
продольной подачи s сокращается время воздействия высокой
температуры и уменьшается опасность образования прижогов на
обрабатываемой поверхности. С увеличением подачи иа глубину возрастает
время воздействия температуры.
Величину окружной скорости детали уд выбирают по
справочнику. Ее нижний предел дает возможность работы без прижогов.
Следует учитывать, что с увеличением частоты вращения детали
возрастают вибрации (особенно при обработке неуравновешенных
заготовок), увеличивается разбрызгивание жидкости, повышается
изиашивание центров, усиливается опасность вырывания заготовки
из центров и т. п. Верхний предел для значения ид определяется
работой без вибрации.
Продольная подача хд в долях высоты круга обычно
принимается при черновом шлифовании с продольной подачей не более 0,8;
при чистовом — 0,2—0,3. Значение подачи на глубину обычно
назначают в последнюю очередь, исходя из допустимой удельной
интенсивности съема металла Qy„ (см. п. 2 в гл. I).
На удельный съем металла оказывают влияние условия
обработки, в том числе жесткость технологической системы,
характеристика и размеры круга, размер обрабатываемой поверхности, вибро-
68
устойчивость станка, применяемым для правки инструмент и режимы
правки.
С повышением жесткости системы возрастают съем металла и
стойкость круга, снижается время на выхаживание и исправление
исходных погрешностей. Жесткость системы в отдельных случаях
зависит от размеров обрабатываемой заготовки и круга. Так, при
круглом наружном шлифовании жесткость системы возрастает с
увеличением диаметра заготовки и уменьшением ее длины (отношения
длины к диаметру).
Факторами, ограничивающими режим чернового шлифования,
являются стойкость и удельный нзнос круга, соответствующие
наименьшей себестоимости обработки, и мощность привода круга,
а чистового — точность обработки, шероховатость поверхности и
отсутствие на ней прижогов.
Шлифование — многофакторный процесс, поэтому при
назначении режима необходимо учитывать условия обработки (свойства
обрабатываемого материала, размеры обрабатываемой поверхности,
припуск иа обработку, характеристику и размеры круга, средства
и режим правки, жесткость системы и др.).
Силовые и тепловые деформации зависят от режима
шлифования и влияют на точность формы. Одним из достоинств процесса
шлифования является возможность снижать режим на протяжении
цикла. Требования по точности обработанной детали должны быть
учтены при проектировании цикла шлифования и назначении
продолжительности выхаживания. Время на выхаживание твых (при
выключенной поперечной подачи) при круглом шлифовании находят
по формуле
яйд£д In (CWQyJ
Таых= г .
кс
где Qyj, <Э5д — удельный съем металла соответственно до начала и
в конце выхаживания; к — режущая способность круга,
мм3/ (мин • Н); с — жесткость технологической системы, Н/мм.
Теоретическим исследованием удалось определить основные
закономерности исправления исходных погрешностей. Режим должны
рассчитывать таким образом, чтобы время шлифования было
достаточным для исправления исходных погрешностей формы. Время
шлифования, в течение которого исходные погрешности геометрической
формы тл могут быть уменьшены и доведены до заданного
техническими условиями значения А„, определяют по формуле
лс/д/.д 1п(До/Дк)
тл= ; ■
кс
где Ао/Дк — отношение между одноименными погрешностями
геометрической формы соответственно до и после шлифования.
Из расчетной формулы следует, что время исправления
исходной погрешности возрастает с увеличением площади поверхности
обработки, отношения между одноименными погрешностями формы
до и после шлифования, с уменьшением жесткости
технологической системы и режущей способности круга.
Для рационального использования шлифовального станка
необходимо совместно решить четыре уравнения, приведенных ниже, и
сравнить время обработки с учетом основных ограничивающих
факторов и условий осуществления процесса.
69

\^\ /7| *s»n^:::::::~
JJ-\ / ' * й-ЗЕЛ^ЧЧ
\ \ \ / /■» --'ss);tj)[-
\\\ /A 1§-^\лччл
\\\" ~~ /Л ll§i-^5 -
\\\ * * II&I \ЛЧ\Ч
\\\ / % pp:::w^::::::
\\T /7a з-2-Ц W\T
v) ,//-,iiii ^ч\л
\\\ 7/&s-ss^-u~-^^s "~
*"J ~\W /7*^-s-s-s~f _ ^W
«cf _ _W\ J/« %%%% -t \^\^
|1 \\\ 77% piiStiiiiziss
-t \T-77 = &&5& ^ v\4
~ t \\a'//° S§§§ * t \\\
о о '''£_, cfa-сты1 \\\
;t \*/7з ним"- \л"
^ / / t- ^ ^ ° ° * Ji
/ / /=> Cf d* Ci* О* «J^^ •) N
•=> ? tot "=>
5 об Оц л v °i in ^ ^ S
^ ' "I ^ 4^SSS - -
__^л :__\\ // \w\\\^
\\s_ __^* g/z__^S\^\ _
\$\,__ ^s *?l _ SN^bS _
" T ~^S ^ */< fe^Y^
J^ IIIS ЧЛ** s/Z _ ^\^\Л
«F 1 \N ^!*7 __ S\\\A\.S
HIv, к, ^ "• ~ - 'II
г?"1 ^ ' ' —L-J— §
1 * j> в S s c£'
о 5 С» ir, сь сь сь о d Cj £<j>x
70
1 SsS^-SE й5ЖК\\ 1
lo,, ro^-Lr, ^ <*= ^ J3 V . \. \
SSS1SI 5|51^\S
^. i". о <о ^> ^ ^есм-^tn \\\\\
obtains j cca^-rv \\\\\
N с с; о' ° ^'ci «а сэ •=> <=r \ \ \ > >
\ \ о d a а о о с* о* ^ <гг > \ \ > >
' \\ tftio'Ocfci g- сэ d' сь '3^—1
Л\^\ SS3351 1 15Ц V^V —
\\\ S5 =>'5 55 3SS =' * \ \\\\\
\\\ ыЗо-o'Sa o-o'cftf ^ JJJSA-Jl
\\\ ddCiOdCi OL- ^ N i \\\\
\ \ Г, ^ <t <0 -J 'О С M»»JDl _. \ \ к
\\QciCiOdCiC) dddds^ \\\
\ \ 'o a w о a q' a о* c* i=j o* ^ i > \1 \
\ uq'Sduuu dodd ^.J? \ \
«§•§■§§§§ §§&§ to^^«~
s ^ а К ^ s - l s-
S Я Г, ^ G J» а *
S" h ^ * S
^ to (j
^s::::::~5s 7 w^\\ ___
\N\4 ±8*-"f 77~ \\\\\\\\
\\%\ 4 ;i . *77 S^S^\\~~ "
\N\\\\_____2| :t ;■ ,/7— \^\^\\"
oSSS^\S « I ^^ s. »7/ \^^^^\^^
v\^tT'\\4 \ - ,| * Ъ/ / \\\}.\\^\
jNNNNNNo ~ оД ц ~7/ \^^V\\\\
\\S\\^\\ sIm s// V^^NX^
J S Г*! K" a/ V\S\\^
I |?l sign 1

1. По точности обработки и жесткости системы. Основное время
с учетом требований к точности, жесткости системы и основных
условий обработки:
^ лйд£д 1п(До/'\к)
Графически можно решить уравнение по номограмме / (рис. 39).
2. По стойкости шлифовального круга. Основное время с учетом
ограничений по стойкости круга
где П — припуск на обработку. Графически решить это уравнение
можно по номограмме 2.
3. По мощности привода круга. Основное время с учетом
ограничения по мощности
тз«(лс/д/.дЯВ2''|3)//Умз
Графически решить это уравнение можно по номограмме 3.
4. Для закаленных сталей необходима также проверка на
отсутствие ирижогов. Основное время с учетом отсутствия прижогов
(приближенный расчет)
т<« (лйд/.дЯ)/(ХВкиХ-'1),
где к — коэффициент теплопроводности металла. Это уравнение
графически решают по номограмме 4.
Сопоставляя время обработки по всем четырем номограммам,
можно установить технологические факторы, ограничивающие
уровень режима шлифования, и активно управлять процессом
обработки, добиваясь повышения производительности при обеспечении
заданного качества обработки. Накопленные экспериментальные
данные на основе этой методики нормирования при помощи ЭВМ
дают возможность рассчитать режим обработки и нормы времени
для всех видов шлифования и создать технологические основы
адаптивного управления работой шлифовальных станков.
Пример. Определение основного (технологического) времени
шлифования. Исходные данные: обрабатываемый материал —
закаленная сталь, диаметр заготовки с/д = 50 мм, длина £д=100 мм,
расстояние между опорами 300 мм, точность обработки — ква-
литет 7, припуск на обработку 0,2 мм (на сторону), круг
диаметром 600 мм, высотой 40 мм, твердостью СТ1, мощность
электродвигателя 7 кВт, скорость вращения детали 25 м/мин.
Технологическая система в первом приближении подразделена
на три группы жесткости в зависимости от среднего диаметра
заготовки dx и расстояния между опорами, выраженного в средних
диаметрах заготовки (рис. 39, номограмма /).
1. При чистовом шлифовании необходимо определить время, в
течение которого исходные погрешности формы могут быть
уменьшены и доведены до заданного техническими условиями значения.
По номограмме / находим группу жесткости технологической
системы. При диаметре обрабатываемой детали rf,, = 50 мм и
расстоянии между опорами £д = 300 мм отношение между Li/du =
= 6, что соответствует первой группе жесткости. По заданной
точности обработки (номограмма построена для исходной
погрешности по квалитету 12) и припуску на сторону 0,2 мм (до 0,37 мм)
72
по номограмме (стрелка ведет вниз) определяем время обработки.
В нашем случае для закаленной стали время обработки составляет
0,46 мин.
2. Основное время шлифования оцениваем в предположении,
что ограничивающим фактором является стойкость круга между
правками. Номограммой 2 пользуемся следующим образом. Исходя
из диаметра обрабатываемой поверхности ^д = 50 мм, производим
расчет в предположении, что стойкость круга находится в пределах
13—20 мин. Далее переходим в поле номограммы для припуска 0,2 мм
на сторону и доводим стрелку до этого значения. Переходим
в поле номограммы для высоты шлифовального круга и доводим
стрелку до Вк = 40 мм. В поле номограммы для диаметра круга
доводим стрелку до значения DK = 600 мм и получаем основное
время шлифования 0,43 мин.
Сопоставляя полученные значения для времени обработки по
номограммам / и 2, устанавливаем, что в заданных условиях
точность является фактором, ограничивающим режим обработки.
3. Определяем время шлифования в предположении, что
ограничивающим фактором является мощность электродвигателя
главного привода. По номограмме 3, исходя из диаметра шлифования
йд = 50 мм, припуска на сторону, равного 0,20 мм, и высоты шли-
•фовального круга Вк = 40 мм (до 50 мм), определяем основное
время шлифования (доводим стрелку до значений твердости круга
СТ1 и мощности электродвигателя 7 кВт), равное 0,45 мин.
4. Определяем основное время шлифования в предположении,
что ограничивающим фактором являются прижоги. Для этого
используем номограмму 4. От диаметра шлифования йд = 50 мм
по стрелке переходим в поле номограммы для припусков и доводим
стрелку до припуска на сторону, равного 0,40 мм. Далее доводим
стрелку до значения высоты шлифовального круга Вк = 40 мм и
переходим в поле номограммы для определения времени шлифования.
С учетом, что скорость детали равна 25 м/мин, доводим стрелку до
диапазона 21—27 м/мин и получаем основное время шлифования,
равное 0,43 мин.
Сопоставляя время шлифования по всем четырем номограммам,
получаем, что фактором, ограничивающим режим обработки для
нашего примера, являются требования к точности обработки.
Если бы деталь изготовляли из легированной стали и скорость
ее была 20 м/мин, то основное время шлифования при режиме без
прижогов составило 0,62 мин. При этом фактором, ограничивающим
режим шлифования, было бы требование отсутствия прижогов, и
разница времени обработки при разных ограничивающих факторах
составляла 44 %.
Глава 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ
НА КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ
18. Автоматизация цикла шлифования
Обработка на шлифовальном станке осуществляется по
определенному циклу. Под циклом понимается последовательность
изменения режимов шлифования и связанное с ней изменение
интенсивности съема металла.
73

При врезном шлифовании путь, проходимый шлифовальной
бабкой в направлении поперечной подачи, складывается (рис. 40):
1) из пути до точки встречи с обрабатываемой поверхностью, эта
часть пути проходит по воздуху с форсированной подачей; 2) из
пути при врезании в металл, когда происходит отжатие системы
и создается натяг (участок АВ)\ эта часть пути проходит с
ускоренной подачей, в четыре-пять раз превышающей скорость черновой
подачи; 3) из пути, соответствующего слою металла, снимаемому
при черновой подаче (участок ВС); 4) из пути, соответствующего
слою металла, снимаемого при чистовой подаче или при выхаживании
(участок CD).
Часть цикла, непосредственно связанную со съемом металла,
условно назовем рабочим циклом. Из-за того что путь ОА пролегает
по воздуху, его можно пройти с любой скоростью. Важно, чтобы
своевременно подать сигнал на переключение на рабочую подачу.
Рис. 40. Путь, проходимый шлифовальным кругом:
/ — врезание при постоянной поперечной подаче; 2 —
ускоренное врезание; 3 — выхаживание замедленное; 4 —
выхаживание без поперечной подачи; 5 — выхаживание
ускоренное
Технологическая система при шлифовании является упругой,
поэтому интенсивность съема металла на протяжении рабочего
цикла будет меняться. В начале цикла при врезании за счет упругого
отжатия толщина снимаемого слоя металла меньше номинальной
подачи иа глубину, затем металл снимается за счет созданной
натягом силы, прижимающей круг к обрабатываемой поверхности.
Нарастание радиальной подачи / во времени на этапе
врезания с равномерной скоростью подачи, (неустановившийся процесс)
описывается выражением
/ = /.(1 -е('-т)/!/0) = /„(1 _e<*"W"aj),
где /„ — подача на глубину, мм/мин; уо — натяг технологической
системы иа этапе установившегося процесса, мм; т — время, мин;
dn, Ln — соответственно диаметр и длина обрабатываемой
поверхности.
Кривые, характеризующие процесс врезания, изменяются с
изменением жесткости системы с и режущей способности круга к. Таким
образом, на первом этапе имеет место неустановившийся процесс
съема металла и создается исходный натяг, соответствующий
заданному режиму обработки. При этом различают врезание с
постоянной скоростью подачи на протяжении цикла (кривая /) и
ускоренное (кривая 2), когда скорость подачи при врезании больше ра-
74
бочей на последующем этапе обработки, поэтому время на создание
натяга в системе будет меньшим.
На основе теоретического исследования удалось определить
основные закономерности этапа врезания (нарастание отжатия,
скорость съема металла, время иа врезание и снимаемый при этом слой
металла). Время на врезание прямо пропорционально площади
поверхности обработки и обратно пропорционально жесткости
технологической системы и режущей способности круга. Анализ
показывает, что время врезания снижается с увеличением значения i
(отношения скорости подачи при врезании и рабочей). Однако при
отношении (>4ч-5 дальнейшее снижение времени врезания
незначительно и им можно пренебречь.
Для перехода от этапа врезания к установившемуся процессу
необходимо предварительно создать в системе натяг уо
радиальной силой. Значение этой силы определяет интенсивность обработки,
поэтому при достижении заданной мощности привода нужно подать
сигнал на переключение на рабочую подачу. При установившемся
процессе толщина снимаемого слоя становится примерно равной
подаче в единицу времени. Разница между ними вызывается
износом и изменением режущей способности круга. При круглом врезном
шлифовании эта разность невелика и ею можно пренебречь.
В конце цикла при повышенных требованиях к точности
обработки и к параметрам шероховатости поверхности обычно снижают
натяг в системе. При этом упругая система возвращается в исходное
положение, снижается шероховатость, исправляется геометрическая
форма, повышается размерная точность обработки. Этот этап
называют выхаживанием.
Теоретическим исследованием удалось определить основные
закономерности этапа выхаживания (изменение натяга системы и съема
металла во времени, время на выхаживание и снимаемый при этом
слой металла). Изменение поперечной подачи (механизм подачн
отключен) во времени на этапе выхаживания можно описать
выражением
На этапе выхаживания имеет место неустановившийся процесс
съема металла. Различают три вида выхаживания: 1) с
выключенной подачей (кривая 4); 2) замедленное, при котором с черновой
подачи переходят на уменьшенную чистовую (кривая 3); 3)
ускоренное, при котором шлифовальную бабку отводят от детали на размер,
несколько меньший размера натяга в системе (кривая 5).
Время на этапе выхаживания
х = {л.йл1л)/{кс) 1п(<?£я/<?"д).
где Q'yu/Q'yn — отношение удельных интенсивностей съема металла
соответственно до и после выхаживания.
Под удельной интенсивностью съема металла фуд в данном
случае понимается объем металла, снимаемый в единицу времени
и приходящийся иа 1 мм высоты шлифовального круга.
Различные механизмы поперечной подачи позволяют менять
циклы шлифования. Этап врезания обычно осуществляется с
ускоренной подачей. Основная обработка осуществляется с постоянной
рабочей подачей или с затухающей скоростью подачи (замедленное
выхаживание). Такой вариант рекомендуется при повышенных тре-
75

бованнях к качеству поверхности, точности формы и при малых
припусках.
Кривые съема металла при выхаживании показывают, что в
начале этапа уменьшение натяга и съема металла происходит
интенсивно, а затем интенсивность съема металла резко замедляется.
Поэтому на практике выхаживание прекращают при натяге,
значение которого зависит от технических требований к точности обработки
и шероховатости поверхности. Время выхаживания возрастает с
уменьшением жесткости системы, снижением режущей способности
круга и с повышением требований к параметрам шероховатости
обработанной поверхности. Для уменьшения шероховатости
достаточно при выхаживании снять слой металла 0,02 мм.
На рис. 41 показан график нарастания накопленного съема
металла за рабочий цикл. Кривая / характеризует путь, проходимый
бабкой шлифовального кру-
J7! ^-—I F га; тангенс угла наклона а
\<а\ показывает интенсивность
съема металла — минутную
поперечную подачу. Так
как технологическая
система является упругой, то
под воздействием нагрузки
произойдет отжатие
системы, поэтому фактический
съем металла (кривая 2)
будет отставать от пути
перемещения шлифовальной
бабки (кривая /). Отрезки,
заключенные между кривыми
/ и 2, характеризуют от-
жатне системы. При выхаживании съем металла и подача бабки
осуществляются за счет ранее созданного отжатия в системе,
поэтому съем металла на этом этапе характеризуется кривой 3
и ограничивается величиной отжатия системы (отрезок а).
Время
Рис. 41. График нарастания
накопленного съема металла за рабочий цикл
19. Автоматизация правки круга
В процессе обработки происходит изнашивание абразива,
которое приводит к изменению размеров круга и обрабатываемой
заготовки. При черновых режимах и работе с преобладающим
самозатачиванием размерный износ происходит более или менее равномерно
во времени. При получистовом и чистовом режиме и работе либо с
преобладающим затуплением, либо при смешанном процессе
(частичное затупление и частичное самозатачивание)
размерный износ круга
за период стойкости колеблется в пределах 0,01—0,05 мм и
происходит неравномерно во времени: вначале быстрее, а по мере
затупления медленнее.
Правка шлифовального круга осуществляется после полного,
частичного затупления и непрерывно. После полного затупления
круга с него снимается слой 0,05—0,25 мм за несколько проходов.
Такой способ находит применение при работе с ручным управлением.
После частичного притупления круга с него снимается слой в одни —
два прохода. Достоинством этого способа является снижение
колебании режущей способности круга за период его стойкости. Способ
76
находит применение при работе с автоматическим циклом,
например на станках автоматического цеха по производству подшипников
качения.
На некоторых специальных станках (резьбо- и зубошлнфо-
вальиых) находит применение непрерывная правка круга, при которой
время правки снижается либо перекрывается временем
шлифования. На правку шлифовального круга затрачивается от 8 до 12 %
рабочего времени шлифования.
Большое значение имеет определение момента подачи команды
на правку, так как несвоевременная подача команды приводит либо
к дефектам на обработанной поверхности, либо к повышенному
расходу шлифовальных кругов.
С затуплением абразивных зерен на поверхности круга
возникают автоколебания. Нарастание амплитуды автоколебаний может
быть использовано для подачи команды
на правку. Для приема сигнала на
автоматическую правку необходимо
устройство, состоящее нз вибродатчика,
принимающего сигнал вибрации круга;
полосового фильтра, пропускающего
только частоту автоколебаний, и
усилителя, через который подается
команда на включение механизма для правки
круга.
На рис. 42 показана схема
датчика для автоматической подачи
команды на правку круга. В качестве
преобразователя механических колебаний в
электрические сигналы, пропорциональные
их величине, выбран пьезоэлектрический
акселерометр, который вырабатывает
напряжение, пропорциональное ускорению
колебаний.
Принцип действия прибора основан
на том, что некоторые материалы
обладают способностью вырабатывать
электрический заряд, пропорциональный деформации. К таким материалам
относится титанат бария. Пластина 2 из титаната бария
приклеивается к основанию корпуса /, а сверху к пластине — сейсмическая
масса 3. Если с помощью хвостовика с резьбой жестко закрепить
основание корпуса 2 на узле станка, совершающем колебание,
вместе с приклеенными к нему пластиной титаната бария и
сейсмической массой, то последняя начнет совершать колебательные
движения вместе с деталью. Эти движения будут происходить только
в том случае, если собственная частота колебаний сейсмической
массы значительно выше частоты колебаний детали. Сила давления
сейсмической массы на пластину титаната бария, а следовательно,
и заряд на ее гранях будут пропорциональны ускорениям,
вызываемым колебанием станка. Механические вибрации преобразуются
датчиком в пропорциональный электрический сигнал, который
усиливается и подается на стрелочный указатель, показывающий
усредненное значение уровня вибраций в заданной полосе частот.
Команда на правку в отдельных случаях осуществляется от
счетного реле числа рабочих циклов. Устройство для подсчета
77
Рис. 42. Схема датчика
для автоматической
подачи команды на правку
круга

прошлифованных деталей работает следующим образом: готовая
деталь, выходя из зоны шлифования, замыкает контакты конечного
переключателя и тем самым подается сигнал к счетчику. Иными
словами, работа устройства основывается на том, что через равные
интервалы времени шлифования подается команда на правку круга.
Такое устройство может успешно применяться при работе с
частичным затуплением круга.
К достоинствам такого способа следует отнести относительную
простоту устройства, но момент подачн команды на правку не увязан
с действительным состоянием рабочей поверхности круга, с ее
изменением за период стойкости круга и с действительной
необходимостью возобновления работоспособности круга путем правки.
20. Устройства для автоматизации загрузки
и установки заготовок
Автоматические загрузочные приспособления применяются для
питания штучными заготовками шлифовальных станков-автоматов,
работающих обособленно или встроенных в автоматические линии.
При автоматической загрузке оператор обеспечивает лишь
пополнение запаса заготовок в емкости приспособления, питание станков
осуществляется автоматически. В тех случаях, когда стайки работают
в автоматической линии, емкость загрузочного приспособления
пополняется лишь на первом станке, далее полуфабрикаты поступают
последовательно от станка к станку по специальной транспортной
системе.
В состав загрузочного устройства входят следующие узлы:
бункер, в который засыпаются заготовки; из бункера заготовки
выдаются в ориентированном положении, ио в разные интервалы
времени, так как производительность бункера не является строго
постоянной; в состав бункера иногда входит захватно-ориентирую-
щее устройство, которое служит для захвата детали и ее
ориентации;
магазин — накопитель заготовок, ориентированных в
пространстве, питающий рабочий механизм станка в периоды уменьшенной
производительности бункера и накапливающий их в периоды его
увеличенной производительности;
питатель — механизм, подающий заготовки к рабочим органам
станка в определенные промежутки времени, т. е. ориентирующий их
во времени;
лоток — направляющий детали от бункера к магазину и затем
от магазина к рабочим органам станка.
Основным фактором, влияющим на производительность бункер-
но-загрузочных устройств, является механизм ориентации. Для
повышения производительности таких устройств их оснащают
механизмами для одновременного ориентирования нескольких деталей, которые
затем отводятся в лоток. Наивысшая производительность
достигается у бункерных загружателей с параллельно-непрерывным
способом ориентации. Принцип работы такого устройства представлен
на рис. 43, а. На оси / расположено восемь крючков, которые
захватывают заготовки, загруженные в бункер 3, и выдают их в
отводящую трубку 2. На рис. 43, б показано устройство, в котором
ориентирующие позиции расположены на бесконечной ленте /. Лента
78
является дном бункера 2, при движении ленты заготовки
захватываются стержнями 3 и выводятся из бункера. В конструкции,
показанной на рис. 43, в, ориентирующие позиции выполнены в виде
отверстий, расположенных по окружности диска 2, являющегося
одновременно дном бункера /. Детали, западающие в эти
отверстия, отводятся По трубке 3. Наличие большого количества позиций
ориентирования предопределяет относительно высокую
производительность таких устройств.
В загрузочном приспособлении магазинного типа (рис. 44, а)
имеется питатель 3 (загружатель), действующий синхронно с
другими исполнительными органами с самостоятельным приводом.
Питатель захватывает из лотка / по одной заготовке 2 и подает ее
в зону обработки. Для увеличения емкости лоток удлиняют, ему
придают различные формы в виде зигзага, спирали и т. п.
Рис. 43. Бункерные загружатели с параллельно-непрерывным способом
ориентации: а — барабанный; б — ленточный; в — дисковый
Для повышения.надежности действия, т. е. способности
заготовки перемещаться самотеком без задержек, заклинивания и потери
ориентации в лотке применяется поперечное движение опорной
плоскости лотка, достигаемое при помощи толчков, вибраций, возвратно-
поступательного, вращательного и качательного движений. Сила
трения между плоскостью лотка и заготовкой при этом значительно
уменьшается, и последняя скользит равномерно при наклоне лотка
к горизонтальной плоскости на угол значительно меньший угла
трения.
Бункерные приспособления (рис. 44, б) состоят из емкости /,
в которой сосредотачивается запас неориентированных заготовок.
Эти приспособления снабжаются ориентирующими и
захватывающими устройствами 2, которые выбирают заготовки 3 и подают в
ориентированном виде в транспортное устройство 4.
Наибольшее распространение имеют лотковые магазины,
представляющие собой лотки, заполненные заготовками, по которым
последние перемещаются к питателю. Вибролотки (рис. 45) состоят
из массивного основания /, на котором жестко установлены
кронштейны с плоскими пружинами 4. Верхние концы пружин через
кронштейн 5 жестко связаны с лотком 3. На основании / установлены
кронштейны с электромагнитами 2 и катушками 6. В кронштейне 5
расположен пакет полосок трансформаторного железа, служащий
подвесным якорем для электромагнита. К катушкам подводится
изменяющееся по величине напряжение, что вызывает притяжение
якорей электромагнитами. Сила притяжения магнитов изменяется,
79

так как по катушкам протекает переменный ток, а лоток,
поддерживаемый пружинами, начинает раскачиваться относительно
основания. Направление колебаний определяется наклоном пружин 4
к основанию /. При колебании лотка под углом к
горизонтальной плоскости будет происходить движение заготовок по лотку
в определенном направлении (по стрелке К).
Рис. 44. Основные типы загрузочных
приспособлений: а — магазинные; б — бункерные
Подача заготовок в круглом бункере вверх по наклонному лотку
возможна благодаря передаче чаше круговых колебаний, имеющих
амплитуду 0,05—1,5 мм, а частоту 25—50 Гц.
Рнс. 45. Вибролотки
Питательные механизмы осуществляют подачу заготовок из
магазина в зажимное приспособление. Цикл работы питательного
механизма соответствует циклу обработки заготовки. Этот механизм
ориентирует заготовки по времени так же, как и другие механизмы,
ориентируют их в пространстве.
Применяют два типа питательных механизмов: отсекатели и
питатели. Отсекатели служат для отделения от общей массы по одной
заготовке, поступающей затем самотеком к рабочей зоне, что обеспе-
80
чивает регулирование поступающих из магазина заготовок.
Отсекатели подразделяются на штифтовые, кулачковые и барабанные
(рис. 46. а—е). Штифтовые отсекатели отличаются тем, что в одном
Кулачки
Рис. 46. Отсекатели: а — штифтовые; б ■
лачковые; в — барабанные
ку-
случае у них прямолинейное движение штифтов, в других — кача-
тельное. В обоих вариантах работа отсекателя заключается в
поочередном действии двух
штифтов, из которых один
удерживает очередную заготовку,
а другой — все остальные.
Недостатками штифтовых от-
секателей является
возможное наскакивание штифтов на
заготовки или проскакивание
заготовок при нейтральном
положении штифтов и
невысокой производительности.
У кулачковых отсекате-
лей вместо штифтов имеется
пара кулачков,
установленных под некоторым углом
так, что при вращении один
Рис. 47. Шиберные питатели: а — с
наклонной стенкой; б — с вертикальной
стенкой
из них выпускает очередную деталь, а второй удерживает массу
заготовок. Барабанные или дисковые отсекатели представляют
собой различного вида диски с выемками под заготовки. При
повороте диска на некоторый угол он захватывает заготовку и
подает ее, одновременно удерживая остальные. Скорость действия
отсекателей зависит от приводного механизма и скорости
перемещения заготовки.
Питатели по своему устройству бывают шиберные, мотылевые,
барабанные, валковые, фрикционные и др. Наиболее широкое
81

распространение получили шиберные питатели, осуществляющие
подачу заготовок посредством возвратно-поступательно движущегося
ползуна (рис. 47). Верхняя плоскость корпуса питателя должна быть
ниже лотка на а = 0,15 ^0,2 мм, так как в противном случае
очередная заготовка, находящаяся в магазине, западает в промежуток
между выемкой и заготовкой и оттесняется корпусом передней
стенки лотка.
Рис. 48. Мотылевый питатель
При вертикальной стенке западание заготовки происходит на
меньшую глубину, хотя при этом попадание заготовок из лотка
затруднено.
Мотылевый питатель (рис. 48) отличается тем, что его несущий
орган — корпус совершает возвратно-качательное движение на осн
или валике, расположенных ниже захвата. Питатель снабжен
сменным захватом / с прижимной губкой 2. Губка при подходе
к центру шпинделя станка отжимается болтом 3, после чего
заготовка заталкивается в патрон.
Барабанные питатели во время работы совершают цикличные
вращательные движения. На несущем органе питателя располагается
несколько одинаковых захватов. Эти питатели требуют специального
82
механизма для сообщения вращения, а потому их стоимость выше
других. Основное преимущество их заключается в том, что в них
совмещаются функции загрузки заготовок и разгрузки
обработанных деталей. На рис. 49 показан барабанный питатель.
Как только выемка / захвата барабана 2 окажется против
выходного отверстия лотка 4 загрузочного приспособления, в
него западает заготовка. Затем барабан поворачивается
храповым или мальтийским механизмом на часть оборота и заготовка
подается к месту обработки. При дальнейшем повороте
обработанная деталь выбрасывается специальным устройством 3 или под
действием собственной массы.
На рис. 50 показано загрузочное устройство к круглошлифо-
валыюму станку. Поворотом двух рычагов (рук) 2 заготовка
поднимается с призм и подается на лоток /. Масло, попадая в
гидравлический цилиндр загрузки, перемещает поршень-рейку, обеспечивая
поворот рычагов при разгрузке. Одновременно
поворачивается транспортное устройство и
очередная заготовка выводится в исходное
положение для загрузки. При обратном
движении рычагов заготовка, подлежащая
шлифованию, двигается следом за рычагами до тех
пор, пока не поместится на призмы. При
переналадке загрузочное устройство может
быть использовано для загрузки разных
заготовок.
Основным отличием автооператоров от
ранее описанных загрузочных устройств
(бункеров и магазинов) является то, что они наряду Рис. 49. Барабанный
с механизмом загрузки имеют также и меха- питатель
низм разгрузки, который может подавать
ориентированные обработанные детали на другой станок, в
накопитель или иа транспортер для передачи на следующую
операцию. При комплексной автоматизации заготовки обычно подаются
к станку посредством транспортера. Перемещение заготовки
с цепного магазина-транспортера в зону обработки и обратно
осуществляется автооператором. Поворот автооператора на
угол до 180" производится реечным механизмом. Автооператор
(рис. 51) имеет две «руки». Ось движения руки / расположена
относительно вертикали под углом 7°, а ось движения руки //
наклонена к оси руки / на угол 30°. Рука // служит для захвата и переноса
заготовки из магазина-транспортера в зону обработки, т. е. на линию
центров станка, рука / — для удаления готовой детали из зоны
обработки и перемещения ее к магазину-транспортеру. Управление
движениями рук и поворотом автооператора осуществляется с помощью
гидравлики двухпозиционными золотниками с электромагнитами.
При подаче масла под давлением в полость А «рука» опускается
вниз. Для подъема «руки» масло под давлением подается в полость В,
при этом полость В соединяется со сливом /. Зажим детали
захватами 2 осуществляется под действием пружины 4. При разжиме детали
масло под давлением подается в полость В, шток 3 опускается,
сжимает пружину 4, поворачивает захват 2 на осях 5 и деталь
освобождается.
Под промышленным роботом понимается быстропереналажи-
ваемый автономный манипулятор с программным управлением.
83

84
Рис. 51. Автоматические
руки автооператора
позволяющим синхронизировать его взаимодействие с другими
орудиями труда и выполнять при помощи своих исполнительных
механизмов циклически повторяющиеся основные или
вспомогательные элементы процесса. Исполнительная часть робота состоит
из «руки» с захватом. Захват может иметь два и более пальцев для
зажима и разжима. Рука с захватом может осуществлять три
перемещения вдоль осей координат и
три поворота вокруг этих осей.
В зависимости от
сочетания движений исполнительного
механизма («руки» с захватами,
иногда вместе с колонной)
роботы могут работать в одной
из трех систем координат:
1) сферической — повороты
и вращения вокруг трех осей
координат и перемещение вдоль
вертикальной оси;
2) цилиндрической (рис.
52) ■— поворот вокруг
вертикальной оси, перемещение вдоль
двух осей координат х и г;
в этой системе работает
большинство моделей роботов;
3) декартовой —
перемещение вдоль осей координат.
Приводы роботов —
гидравлические, пневматические,
электрические или комбинации
из этих видов. Например,
перемещение «руки» осуществляется при помощи гидроцилиндра, а зажим
и разжим «кисти» захвата при помощи пневмоцилиндра.
Наиболее распространенные системы управления
промышленными роботами: 1) позиционная от точки к точке, где программа
задается на штекерной панели или барабане; 2) контурная, по
непрерывной траектории, где программа задается па магнитной
ленте.
Промышленные роботы находят применение для автоматизации
загрузки и разгрузки деталей на шлифовальных станках. Робот
располагается в передней части станка на месте оператора и
выполняет все его функции. Цикл обработки строится таким образом,
что большую часть движений робот осуществляет в процессе
обработки заготовки. Для этого после загрузки заготовки в патрон
шпинделя робот двигается к месту складирования деталей, одним
из захватов автоматической руки выбирает новую заготовку и
переносит ее в зону обработки. По окончании обработки готовая деталь
выгружается из патрона свободным вторым захватом «руки», в то
время как новая заготовка загружается в патрон. В
промышленном роботе совмещается большая гибкость исполнительного органа,
обладающего высокой подвижностью и легкой переналадкой
траектории и режимов движения, обеспечиваемые системой
программного управления.
В общем случае наладка загрузочных и транспортных устройств
заключается в следующем:
85
Рис. 52. Схема движений
промышленного робота в
цилиндрической системе координат:
/ — захват; 2 — кисть; 3 —
рука; 4 — колонна; 5 — основание

проверка надежности крепления и правильности соединения
загрузочных устройств с рабочими элементами автомата;
отладка правильности хода заготовок в рабочую зону станка
и регулировки величины ходов механизмов;
установление требуемой производительности устройства;
регулирование датчиков, контролирующих наличие заготовок,
переполнение лотков и т. п.;
установка ограждения, щитков, лотков для слива охлаждающей
жидкости на загрузочном устройстве;
обкатка загрузочного устройства и станка на холостом ходу
(при совместной работе), на рабочем ходу и устранение
выявленных недостатков (неплавный ход, заклинивание, удары,
самопроизвольное отклонение механизмов, чрезмерный нагрев
подшипников н т. п.).
21. Измерительно-управляющие устройства
для круглошлифовальных станков
Под активным контролем понимается проверка размера
обрабатываемой заготовки в процессе или после обработки в целях
регулирования параметров обработки. Средства активного контроля после
обработки (подналадки) по результатам измерения подают
команду на подналадку шлифовального крута в связи с его
изнашиванием и температурными деформациями системы. Автоматические
средства активного контроля обычно называются измерительно-
управляющими устройствами (ИУУ).
Автоматическое выполнение размеров достигается при работе до
упора и с применением ИУУ. При работе до жесткого упора на
точность размера влияют износ и изменение режущей способности
круга за период его стойкости, тепловые и силовые деформации
станка и обрабатываемой заготовки, при этом обеспечивается
точность обработки по 8—9 квалитетам.
При повышенных требованиях к размерной точности обработки
применяют ИУУ для активного воздействия на основе измерения
перемещений исполнительных органов станка. Автоматическое
регулирование предусматривает компенсацию отклонений реального
процесса от заданного. Регулируемый размер измеряется на выходе.
По результатам измерения входная команда исполнительного
механизма управления изменяется до тех пор, пока выходная величина
не достигнет требуемого значения. Отличительным признаком всякой
системы регулирования являются замкнутая цепь и устройство
обратной связи.
Полный цикл шлифования обычно состоит из нескольких
этапов, поэтому для его реализации с минимальными потерями
необходимо на протяжении цикла многократно изменять режим
обработки. Это осложняется тем, что продолжительность цикла обычно
мала. Кроме того, осуществление плавных перемещений при малой
скорости и высокой точности представляет технические трудности.
Основными элементами ИУУ являются измерительное
устройство, передающий механизм и исполнительный орган станка. Под
исполнительным органом станка понимается механизм,
воспринимающий те или иные команды и исполняющий их автоматически
механическими, гидравлическими, пневматическими или
электрическими средствами.
86
При применении различных измерительных устройств следует
учитывать запаздывание выполнения команд, которые составляют
по опытным данным (с):
Гидравлические устройства 0,38 -0,75
Электрические устройства . . 0,04—0.06
Пневматические устройства . 0,08—0,3
Магнитные устройства . . . 0,014
Любая система автоматического контроля состоит из
измерительного и усилительно-преобразующего устройств н
исполнительного элемента. Измерительный элемент измеряет значение
контролируемого параметра и преобразует его в определенный сигнал.
Этот элемент является воспринимающим (или чувствительным).
Сигнал, полученный от измерительного элемента, поступает в
преобразующий элемент, в котором он усиливается и воздействует на
исполнительный элемент. Последний воспринимает сигнал,
возникший в результате измерения контролируемого размера. Для
измерения в процессе шлифования применяются измерительные скобы,
которые бывают одно-, двух- и трехконтактные (рис. 53).
Достоинством одноконтактных скоб (рис. 53, а) является
возможность измерения диаметра заготовки с учетом ее биения
в центрах, недостатком — трудность установки при измерении.
Поэтому такие способы имеют ограниченное применение.
Двухконтактные скобы (рис. 53, б) более удобны. Они устроены
таким образом, что измерительный стержень или рычаг подвешен
на плоскопараллельных или крестообразных пружинах, что дает
возможность избежать трения и износа направляющих.
Осуществлять автоматический привод двухконтактных скоб проше, так
как при вводе и выводе скоба совершает простое
возвратно-поступательное движение. Недостатком двухконтактных скоб является
затруднительность использования для контроля размера в разных
сечениях.
В трехконтактных скобах (рис. 53, е) использованы два опорных
и одни измерительный наконечники. Достоинством этих скоб является
то, что их можно перемещать вдоль оси детали. К недостаткам при
применении в автоматизированном станке относится конструктивная
сложность привода для подвода скобы в рабочее положение.
Выбор той или иной конструкции скобы зависит от конфигурации
детали, а также от требований к точности, принятой технологии
обработки и других факторов. Для уменьшения влияния износа
измерительных наконечников на точность измерений используют
наконечники из износостойких материалов и снижают измерительное
усилие. Наиболее распространенными являются скобы, работающие
по двухконтактной схеме. В качестве преобразователей в ИУУ чаще
всего применяются пневматические и индуктивные датчики.
Челябинский инструментальный завод (ЧИЗ) выпускает гамму
пневматических приборов активного контроля, построенных на базе
дифференциального отсчетно-командного устройства БВ-6060
(рис. 54). Сжатый воздух из сети, пройдя через фильтр и
стабилизатор 16, под постоянным давлением вытекает через входные сопла 12
и 13 в камеры сильфонов // и 15, служащие чувствительными
элементами. Из правого сильфона // через воздухопровод 3 воздух
поступает к измерительному соплу 4 и вытекает в атмосферу через
зазор S между его торцом и заслонкой / (регулируемой винтом).
87

Рис. 53. В
иды измерительных скоб: а — одиоконтактная; б — двухкон-
тактиая; в — трехкоитактная
установленной в измерительной скобе 2. В сильфоне // создается
измерительное давление h\, которое зависит от размера
контролируемой заготовки. Из другого сильфона 15 воздух вытекает
1S 15 14- 13 П 11
Рис. 54. Схема пневматического прибора БВ-6060
в атмосферу через узел противодавления 14, а в его камере создастся
постоянное давление 1ц. Концы сильфонов жестко связаны
кареткой 17, установленной на параллельно-плоских пружинах 10.
Перемещение каретки 17 зависит от разности давлений 1ц и 1ь2 в енльфо-
нах 11 и 15 и передается на стрелку 5 через рычажнозубчатыи
механизм 6. На каретке 17 установлены два или четыре
электроконтакта 8, которые замыкаются при перемещении каретки с
регулируемыми контактами 9, установленными па параллельно-плоских
пружинах 7. При дифференциальных измерениях вместо узла проти-
89

водавлспия 14 устанавливают второе измерительное сопло,
аналогичное соплу 4. Отсчетное устройство БВ-6060 выпускают с ценой
деления 0,5; 1 и 2 мкм на две или четыре управляющих команды.
Индуктивные приборы имеют высокую точность, большие пределы
измерения (позволяют производить.дистапционные измерения),
высокую стабильность показаний во времени и малую инерционность.
Недостатком приборов является некоторая сложность конструкции
и необходимость тщательной герметизации измерительного
устройства. В индуктивных приборах используется свойство катушек
преобразователя менять коэффициент самоиндукции или
взаимоиндукции при перемещении его якоря и, таким образом, линейное
7777777,
У///?//////!//////////
Рис. 55. Схема индуктивных
преобразователей: а — дифференциальный; б —
не дифференциальны и
перемещение преобразуется в электрический сигнал. Индуктивный
прибор имеет преобразователь, расположенный в измерительном
устройстве, и отсчетно-командное устройство, обеспечивающее
питание преобразователя и преобразующее его выходной сигнал в
перемещение стрелки и в управляющие команды.
На рис. 55 приведена схема индуктивного преобразователя.
Соленоидный преобразователь (рис. 55, а) имеет две катушки 3 с
обмотками /, заключенные в магнитопровод 2, и якорь 4,
перемещающийся внутри катушек 3. Для уменьшения габаритных размеров
преобразователя и увеличения индуктивности системы магнитопровод
и якорь изготовляют из ферритов или пермалоя, а катушки делают
бескаркасными. Одинарный преобразователь (рис. 55, б) состоит из
круглого ферритового магнитопровода /, ферритовой пластинки 3,
служащей якорем, и катушек 2.
Основными измерительными схемами индуктивных приборов
активного контроля являются мостовые схемы переменного тока,
работающие в режиме отклонения. В такие схемы включают
дроссельные и трансформаторные преобразователи. На рис. 56 показана
электрическая схема прибора БВ-4100, выпускаемого Челябинским
инструментальным заводом. Катушки дроссельного
преобразователя БВ-6067 включаются в мостовую схему с обмотками выходного
трансформатора ЗГ. Обмотки преобразователя питаются
стабилизированным напряжением 1,5 В частотой 9—14 кГц от ЗГ. Равно-
90
весие моста при одинаковом числе витков, индуктивностях и полных
сопротивлениях обмоток преобразователя наступает при среднем
положении якоря преобразователя. При перемещении якоря
преобразователя от среднего положения, вызванного изменением размера
контролируемой заготовки, меняется индуктивность L его катушек, их
индуктивное х; и полное сопротивление г, и на диагонали моста
появляется напряжение, обусловленное разностью полных
сопротивлений г\ и z2 обмоток преобразователя. Переменное напряжение
с выхода моста поступает на усилитель напряжения (УН) и далее на
фазовый детектор (ФД), который преобразует этот сигнал в
постоянное знакопеременное напряжение. Постоянное напряжение поступает
на усилитель постоянного тока (УПТ) и с его выхода на
стрелочный прибор (МА) и на входы формировательных команд (ФК).
нго-гяег
]ь™=4
УН
ФД
У/77
н®
ЗГ
ФК
Рис. 56. Функциональная схема индуктивного прибора БВ-4100
Последние являются пороговыми элементами с регулируемым
уровнем срабатывания и включают электромагнитные реле при
достижении выходным сигналом настроенного уровня. Реле выдают
команды в цепи управления станка и включают сигнальные
лампочки отсчетно-командного устройства.
С распространением круглошлифовальиых станков с ЧПУ возрос
выпуск широкодиапазонных измерительных устройств. В них
используют два способа отсчета перемещений измерительных губок,
контактирующих с обрабатываемой поверхностью. В одном случае
значение перемещения определяют с помощью преобразователя
индуктосина . В другом случае губки скобы перемещают с помощью
шагового двигателя, а о величине перемещения судят по числу
импульсов (шагов), поданных на двигатель.
Широкодиапазониая измерительная скоба для шлифовальных
станков с ЧПУ показана на рис. 57. Скобу шарниром 3 крепят
к штоку / гидроцилиндра, с помощью которого она вводится
в рабочее положение. Скоба имеет две подвижные каретки // и 20,
которые перемещаются по цилиндрическим направляющим 21 с
помощью шарикового винта 5 с резьбой (левой и правой), и при его
вращении каретки // и 20 перемещаются навстречу друг другу или
расходятся. В каретках установлены разрезные шариковые гайки
12 и 22, конструкция которых позволяет выбрать зазор в шариковой
передаче. Винт 5 вращается с помощью шагового
электродвигателя 4 через зубчатые передачи 7—10. Шестерни 8 и 10 этих передач
1 Индуктосин — датчик обратной связи для непосредственного
измерения линейных и круговых (в делительных столах) перемещений.
91

выполнены сдвоенными. Такая конструкция позволяет с помощью
пружин устранить зазоры в зубчатых передачах. На каретках //
и 20 установлены губки 13 и 18, снабженные измерительными
наконечниками 14 и 16, контактирующими с обрабатываемой
заготовкой 15. Верхняя губка 13 жесткая, а на нижней подвешен
рычажок 17 с измерительным наконечником 16 и индуктивный
преобразователь 19. Скоба работает следующим образом. По команде от
программного устройства станка включается шаговый двигатель 4
Рис. 57. Широкодиапазоиная измерительная скоба
и перемещает каретки 11 и 20 к заготовке 15. Когда верхний
наконечник 14 коснется заготовки 15 и будет перемещаться вниз,
корпус 6 скобы поворачивается, и упор 23 отходит от планки 2. В это же
время нижний наконечник 16 также касается заготовки 15. Рычаг 17
поворачивается и перемещает якорь индуктивного преобразователя
19, пока тот не займет заданное положение. По команде
преобразователя 19 шаговый двигатель 4 останавливается, и перемещение
губок прекращается. Преобразователь 19 здесь использован как нуль-
орган, по команде которого включается и выключается двигатель 4,
и губки 13 и 18 перемещаются в соответствии с изменением размера
детали. В этом случае размер или изменение размера определяется
по числу импульсов, поступающих от генератора в шаговый
двигатель скобы. Для управления циклом можно использовать также
аналоговый сигнал преобразователя 19.
Находят применение измерительные устройства, основанные
на электроемкостных методах измерения (электроемкостные
датчики). Главным элементом в электроемкостных датчиках являются
конденсаторы, одна пластина которых неподвижна, а другая связана
с наконечником. Изменение емкости таких конденсаторов под
воздействием измеряемой механической величины может осущест-
92
вляться либо за счет изменения зазора между пластинами, либо
за счет изменения площади взаимного перекрытия пластин при
неизменном зазоре. Электроемкостные приборы обладают высокой
точностью и надежностью, стабильностью и чувствительностью,
малым потреблением электроэнергии. К недостаткам электроемкостных
датчиков можно отнести сложность их изготовления и эксплуатации.
Измерительно-управляющие устройства находят применение для
измерения до начала обработки, в процессе обработки, после
обработки, они бывают и комбинированными. При измерении до начала
обработки заготовки проверяют в целях отсортировки бракованных
с предыдущей операции, рассортировывают заготовки по припуску
и группируют. Измерение в процессе обработки позволяет следить за
изменением размеров и при достижении заданного размера подать
соответствующую команду. К достоинствам такого устройства можно
отнести возможность автоматизировать цикл обработки, исключить
влияние на точность обработки износа круга, тепловых и силовых
деформаций станка и детали.
Устройства для измерения после обработки находят
применение для проверки годности обработанных деталей, для рассортировки
на размерные группы и для подиаладки и компенсации размерного
износа круга, для управления работой станка. Такие устройства часто
располагают вне рабочей зоны станка, поэтому они не подвергаются
влиянию нагрева и вибрации, действию охлаждающей жидкости.
Точность измерения такими устройствами выше, чем измерения в зоне
обработки.
При комбинированных ИУУ одно устройство измеряет детали в
процессе обработки и управляет автоматическим циклом, а другое —
вынесенное из зоны температурных процессов, воздействия СОЖ,
абразивной пыли и пр., реагирует на смещение наладки станка,
подналаживая первый измерительный прибор.
На рис. 58 изображена конструкция измерительного
устройства с быстросменной скобой, разработанной в Алтайском
научно-исследовательском институте технологии машиностроения
(АНИТИМ). В корпусе измерительного устройства 2 на
фторопластовых втулках 4 перемещается измерительный шток 5 под
воздействием пружины 3 при измерении диаметра заготовки в процессе
обработки. Наконечник индуктивного датчика / соприкасается с
измерительным штоком 5 и следит за его перемещением. Индуктивный
датчик / преобразует механическое перемещение в электрический
сигнал и выдает его в электронный блок типа АНИТИМ 357, который
преобразует поступающий сигнал в соответствующие команды для
измерения режимов обработки или прекращения шлифования по
достижении заготовкой требуемых размеров. Измерительное
устройство в процессе контроля базируется на поверхности
обрабатываемой заготовки при помощи быстросменной скобы 6 с двумя
алмазными опорными наконечниками 7 и 8. Наконечник 8 имеет
винтовую настройку 9, которая служит для точной установки скобы
на заданный размер при аттестации скоб на
контрольно-измерительном пункте.
Точная установка скобы при ее смене на измерительном
устройстве осуществляется за счет цапфы 12, которая входит в базовую
призму 13. Относительно базовой призмы 13 при изготовлении
измерительных устройств устанавливается среднее положение штока
индуктивного датчика. Наконечник скобы //, армированный твердым
93

сплавом, опирается на штифт серьги 10, а цапфа 12 прижимается
к базовой призме 13 усилием деформации стебля 14 при его фиксации
на защелку 15. Такая конструкция скобы обеспечивает точную
установку се относительно, измерительного штока 5 и одинаковое
усилие фиксации, создаваемое упругим' стеблем 1"4 скобы 6 как при ее
аттестации, так и в рабочем положении, что исключает погрешность
установки и обеспечивает изготовление деталей с точностью размера,
установленного при аттестации скобы.
Точная установка положения штока датчика / относительно
базовой призмы 13 производится механизмом точной настройки по
специальной установочной мере. Механизм точной настройки состоит
из планки 18, подвешенной на плоских пружинах 19, на которую
опирается головка индуктивного датчика /. Перемещение планки 18
микровинтом 16 создает микроподачу вертикального перемещения
датчика /. После точной установки положения штока датчика /
относительно базовой призмы 13 микровинт 16 фиксируется опорным
винтом 17 и пломбируется. Цапфа 20 служит для крепления
измерительного устройства к специальной подвеске плавающего типа,
которая устанавливается на станке.
Измерительное устройство с быстросменными скобами не
требует дополнительной наладки после смены скобы. Индуктивные
датчики измерительных устройств взаимозаменяемы. Время,
затрачиваемое на смену скобы, 5 с. Для смены скобы необходимо нажать
защелку 15, при этом скоба расфиксируется и снимется. Для
установки скобы необходимо деформировать стебель скобы 14 до его
установки на защелку 15. Применение измерительных устройств
активного контроля с быстросменяемыми скобами позволит
исключить трудоемкую и непроизводительную операцию наладки
измерительного устройства на заданный размер по образцовой детали
на станке, а также централизовать настройку, проверку и
хранение скоб.
В последнее время находит применение на шлифовальных
станках устройство цифровой индикации, которое представляет собой
табло. На табло высвечивается информация в цифровом виде. Такое
устройство позволяет осуществить визуальное наблюдение за
текущими перемещениями по одному, двум или трем координатам. Блок
индикации предназначен для совместной работы с датчиками
перемещений на базе бесконтактного сельсина, привязав его к ходовому
винту. Контролируя вращение ходового винта, сельсин посылает
соответствующие сигналы в электронное устройство блока цифровой
индикации. Блок обеспечивает индикацию знака координаты
контролируемого перемещения по отношению к установленному началу
отсчета, сброс на нуль показания на индикаторном табло, введение
произвольного значения координаты со знаком плюс или минус и
дальнейший отсчет от этого значения. Точность индикации 5 мкм.
На передней панели блока индикации расположены кнопки
управления и переключатели предварительного набора координат,
а также индикаторный прибор для отсчета показаний.
Информационным признаком контролируемого перемещения является разность
фаз измерительного сигнала, поступающего с выходной обмотки
сельсина, и опорного сигнала с той же частотой следования,
формируемого в блоке индикации. Измерение разности фаз
измерительного и опорного сигналов осуществляется в блоке цифровым
методом.
95

Достоинства станков, оснащенных устройствами цифровой
индикации: повышение точности выполнения размеров; сокращения
времени за счет совмещения обработки и измерения; удобство
считывания всех размеров в одном месте на табло; снижение утомляемости
рабочего.
22. Шлифование на станках с числовым программным
и адаптивным управлением
Перспективной целью развития машиностроения является
создание комплексно-автоматизированных систем производства. Создание
станков с ЧПУ позволяет создать комплексно-автоматизированные
системы не только в сфере массового производства, но и при
серийном производстве.
Под системой числового программного управления в соответствии
с ГОСТ 20523—80 понимается совокупность специализированных
устройств, методов и средств, необходимых для осуществления
числового программного управления работой станков.
Числовое программное управление — управление обработкой на
станке по программе, заданной в специальном коде. Кодом
называют совокупность буквенных и цифровых символов, посредством
которых информация может быть представлена в форме, удобной
для передачи.на расстояние. Регулирование перемещений
исполнительных органов станка, рабочих и холостых ходов инструмента,
команды на смену инструмента и т. п. вводится в станок в виде
управляющей программы.
Под управляющей программой понимают последовательность
команд, обеспечивающих заданное функционирование рабочих
органов станка. Наибольшее распространение получил код ISO — 7bit.
Управляющая программа записывается на программоноситель,
которым является перфорированная бумажная или магнитная лента.
Устройство системы управления, служащее для храпения
информации, обычно называют блоком памяти. При получении информации
система управления выдает команды на станок в виде
электрических импульсов. Каждый импульс соответствует определенному
значению перемещения, называемого разрешающей способностью
системы — ценой импульса. Одним из достоинств применения
перфорированных лент является то, что в них легко вносить изменения
программы, связанные с уточнением размеров заготовки или с
совершенствованием технологического процесса.
Харьковским станкостроительным заводом им. С. В. Косиора
выпускается круглошлифовальиый полуавтомат с ЧПУ модели
ЗМ151Ф2, предназначенный для шлифования с одной установки
ступенчатых валов с гладкими и прерывистыми цилиндрическими
поверхностями. Обработка ступеней ведется последовательно одним
кругом.
Краткая техническая характеристика станка
Наибольшие размеры устанавливаемой
детали, мм 200
Размеры шлифовального круга: диаметр,
высота, мм 600X80
Диаметр детали, мм 15—85
96
Пределы скоростей рабочих поперечных
подач шлифовальной бабки, мм/мин:
черновых 0,2—1,2
чистовых 0,1—0,6
доводочных 0,02—o|l2
Мощность главного привода, кВт 10
Гидросистема станка выполняет следующие функции:
продольное реверсирование перемещений стола с 10
фиксированными скоростями;
развод губок измерительной скобы;
продольное перемещение измерительной скобы;
подвод и отвод щупа механизма осевой ориентации;
ввод и вывод измерительных приборов;
быстрый подвод шлифовальной бабки;
отвод пиноли задней бабки;
управление прибором правки круга;
перемещения шпинделя шлифовальной бабки для подторцовки.
Конструктивные особенности станка. Полуавтомат мод ЗМ151Ф2
более чем на 60 % унифицирован с полуавтоматом мод ЗМ151.
В отличие от полуавтомата мод ЗМ151 на полуавтомате мод
ЗМ151Ф2 пиноль задней бабки перемещается в направляющих
качения с предварительным натягом. На задней бабке смонтирован
механизм для автоматического устранения конусности на шлифуемой
поверхности. В качестве привода механизма поперечных подач
используется электрический привод с двигателем постоянного тока.
Быстрое установочное перемещение шлифовальной бабки на
заданный размер осуществляется от электродвигателя. Длинные
шлифуемые поверхности обрабатываются уступами. Вращение изделия
регулируется бесступенчато в диапазоне 50—500 об/мин.
Компенсация износа шлифовального круга производится автоматически
вводом коррекции командами измерительного прибора Для
устранения конусности верхний стол может быть повернут на требуемый
угол. Скорость подачи шпинделя шлифовальной бабки определяется
настройкой дросселя. Механизм поперечных подач установлен на
корпусе шлифовальной бабки. Станок оснащен механизмом осевой
ориентации, который предназначен для установки базового торца
изделия.
Полуавтомат ЗМ151Ф2 оснащен широкодиапазонным
измерительным прибором активного контроля, который автоматически
перестраивается при переходе с одного шлифуемого диаметра на
другой. Измерительный прибор контролирует гладкие шлифуемые
поверхности. Шлифование прерывистых поверхностей осуществляется
по датчику-преобразователю, который контролирует перемещение
шлифовальной бабки.
Полуавтомат обеспечивает точность размера по 6-му квалитету,
шероховатость цилиндрических шлифованных поверхностей
Ra — 0.32 мкм, торцовых поверхностей /?„ = 1,25 мкм.
Кроме автономных устройств управления станками с ЧПУ все
большее значение приобретают системы с групповым управлением
участком станков от центральной ЭВМ.
Характерным для общего направления развития
машиностроения в условиях научно-технического прогресса является сокращение
97

сроков внедрения новых разработок в серийное производство,
Сочетание высокой производительности, присущей специальным
станкам, с гибкостью, свойственной универсальному оборудованию,
сделало станки с ЧПУ одним из основных средств комплексной
автоматизации серийного производства.
Числовое программное управление позволяет получать сложные
движения механизмов не за счет кинематических связей, а
благодаря управлению независимыми координатами механизма по
программе, заданной в числовом виде. Требуемые параметры движения по
каждой координате и согласование перемещений обеспечиваются
устройством ЧПУ. Повышение эффективности обработки при
применении станков с ЧПУ достигается за счет:
автоматизации управления циклом обработки, что создает
возможность обслужить одним рабочим нескольких станков;
сокращения вспомогательного времени (перекрытия времени
установки и закрепления деталей, ускорение холостых и установочных
перемещений, установки инструмента на размер вне станка и др.);
снижения затрат времени на настройку системы управления;
сокращения и упрощения технологической оснастки;
повышения точности обработки путем исключения переустановок
заготовок, точной индексации стола, что дает меньшие погрешности,
чем переустановки инструментов:
сокращения времени обработки применением устройств для
отсчета перемещений. Станки с ЧПУ оснащаются устройствами
цифровой индикации, на табло выводится информация не только о
достигнутом размере, но также номер отрабатываемого кадра и номер
коррекции.
Важным этапом в развитии систем ЧПУ было применение
с 1966 г. интегральных схем. Интегральная схема —
микроэлектронный блок в виде цельного корпуса, содержащий то или иное
количество элементов схем и связей между ними, образованных за счет
технологического процесса изготовления. Микроэлектроника —
область электроники, охватывающая комплекс проблем но созданию
падежных, экономичных микроминиатюрных устройств. С появлением
больших интегральных схем (БИС) стало возможным монтировать
все вычислительное устройство в одном микропроцессоре. Создание
БИС в одном кремниевом кристалле позволило включить в себя
тысячи транзисторов, которые, например, монтируются на площади
менее 6,5 см2 и имеют около 40 выводов.
Шлифование на станках с адаптивным управлением.
Совершенствование металлорежущих станков идет в направлении
повышения эффективности использования машинного времени путем
форсирования и оптимизации режимов обработки с учетом фактической
твердости заготовки, припуска, изменения стойкости и режущей
способности инструмента н т. д. На таких станках обработка заготовок
происходит не в полном соответствии с первоначально заданными
в программе режимами, последовательностью и величиной
перемещений, а автоматически корректируется в зависимости от изменения
условий в процессе обработки. Для определения этих условий станки
оснащаются различными преобразователями: мощности, сил резания,
температуры, вибраций и т. д., сигналы которых используются для
изменения параметров обработки.
Под адаптивной системой понимается устройство управления
работой станка, позволяющее производить изменение определенных
98
параметров процесса обработки (подачи, скорости главного привода
и др.) в зависимости от текущих значений измеряемых величин.
Адаптивное управление работой станка — система с автоматическим
регулированием применительно к конкретным условиям обработки.
При обычном управлении входные величины влияют на процесс
без компенсации воздействия возмущений на управляющие
параметры.
Применение адаптивных систем в станках с ЧПУ облегчается,
так как в последних имеются регулируемые приводы подачи
и главного движения. В современных адаптивных системах в качестве
исходных могут быть использованы параметры:
точность размеров обрабатываемой заготовки, замеры которых
производятся в процессе обработки (результаты измерений
используются для команды па подналадку положения шлифовального
круга);
параметр шероховатости шлифуемой поверхности (измерение
используется для подналадки скоростей и подач): в отдельных
случаях шероховатость поверхности зависит от вибраций основных
узлов станка, которые могут быть измерены акселерометром и
использованы для подналадки режимов шлифования;
максимальный съем металла, который в ряде случаев
ограничивается допустимым крутящим моментом на шпинделе станка
или величиной упругого отжатия последнего;
максимальная производительность станка, которая иногда
ограничивается износом и стойкостью режущего инструмента;
минимальная стоимость обработки; этот параметр наряду со
стремлением к наибольшей производительности является основным
при создании адаптивных систем управления.
Имеется два типа систем адаптивного управления: с предельным
и с оптимальным регулированием.
Предельное регулирование обеспечивает постоянное протекание
процесса резания несмотря на различные возмущения. В процессе
обработки фиксируются один или несколько параметров и
сравниваются с заданными граничными значениями. В зависимости от
результатов этого сравнения путем изменения соответствующих
входных величин выравниваются фактическое и заданное значения
основного параметра. При черновой обработке в системах с предельным
регулированием в основу принимаются составляющие силы резания,
крутящий момент, мощность резания. При чистовой обработке
критерием оценки служат достигаемые качество поверхности,
точность размеров и формы заготовок.
Шлифовальный станок с адаптивным управлением
обеспечивает следующие элементы автоматизации:
регулируемую подачу шлифовальной бабки, с тем чтобы усилие
шлифования, приходящееся на единицу ширины круга, всегда
оставалось оптимальным (шлифование с управлением по усилию
шлифования);
автоматическую правку круга;
оптимальное управление числом оборотов заготовки
производится в зависимости от диаметра и материала заготовки.
Система адаптивного регулирования целесообразно сочетается
с ЧПУ. В этом случае, кроме преимуществ по предельному
или оптимальному регулированию, снижаются объем и стоимость
программирования. Сочетание двух контуров управления — по точ-
99

ности и по режимам резания позволяет назначать оптимальные
режимы обработки при сохранении заданной точности. Возможно
применение систем предельного регулирования совместно с системами
управления от ЭВМ, которые могут производить расчет регулирующих
параметров и граничных значений, запоминать фактический путь
инструмента при комбинированном регулировании подачи и глубины.
В более совершенных системах ЧПУ содержатся блоки адаптивного
управления, при этом упрощается программирование. Технологи
Рис. 59. Блок-схема адаптивной системы
управления:
/—датчик радиуса обрабатываемой детали;
2—датчик диаметра обрабатываемой детали;
3 — датчик колебаний шлифовальной головки;
4 — датчик активной мощности; 5 —датчик
положения шлифовальной головки; 6 —
следящий золотник (гидроусилитель); 7—задатчик
постоянной времени; 8—избирательный
фильтр
приближенно задают подачу, а система, определив с помощью
специальных датчиков условия резания, сама изменяет ее до
оптимального значения. В качестве примера оптимизация поперечной
подачи может быть реализована за счет системы адаптивного
управления, разработанной в Вильнюсском филиале ЭНИИМСа. В основу
конструкции системы адаптивного управления положены следующие
соображения. На этапе чернового шлифования режим обработки
ограничивается технологическими факторами, на этапе чистовой
обработки — требованиями к точности обработки. В круглошлифо-
вальном станке с помощью системы автоматического управления
100
используется информация о текущем размере заготовки и
погрешности формы, получаемая с помощью настольной скобы
индуктивного измерительно-управляющего устройства (рис. 59) с
дополнительным датчиком / для замера радиуса обрабатываемой заготовки.
На этапе чернового шлифования поддерживается постоянная
мощность привода круга, измеряемая с помощью датчика активной
мощности 4. Сигналы от датчиков поступают в блок 7 и управляют
механизмом поперечной подачи посредством следящего золотника 6.
В начале цикла шлифования происходят ускоренное врезание до
набора заданной мощности и шлифование с постоянной мощностью
до тех пор, пока текущее значение погрешности формы заготовки
в поперечном сечении, определенное как сумма амплитуды
колебаний верхней губки измерительной скобы и фактической подачи иа
оборот детали, не станет больше заданного значения оставшегося
припуска, измеренного с помощью ИУУ. Затем подача уменьшается
таким образом, чтобы выдержать заданный оптимальный закон,
обеспечивающий получение заготовки с заданной некруглостью. На
заключительном этапе текущий размер и погрешность формы в
поперечном сечении заготовки непрерывно контролируются. Сигнал,
пропорциональный размеру, поступает от ИУУ, а для получения
сигнала, пропорционального погрешности формы детали, используют
дополнительный датчик, установленный на скобе прибора. Испытания
системы показали, что благодаря сокращению времени черновой
н чистовой обработки общее время цикла сэкращается примерно
на 50 % при стабилизации некруглости в партии обработанных
заготовок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Влияние сферических центров и торцевых поводковых устройств
на точность формы деталей прн шлифовании/Г. Б. Лурье.— Станки
и инструмент, 1981, № 9, с. 5—10.
2. Диагностика технического состояния автоматических линий/
Г Б. Л у р ь е.— Вестник машиностроения, 1980, № 5, с. 54—57.
3. Лурье Г. Б., Комиссаржевская В. Н. Устройство шлифовальных
станков. М.: Высшая школа, 1983, 215 с.
4. Оптимизация цикла шлифования на основе адаптивного управления/
Г. Б. Лурье.— Машиностроитель, 1979, № 3, с. 12—14.
5. Повышение производительности автоматических линий путем
сокращения внутрицикловых потерь/Г. Б. Лурье.— Станки и инструмент,
1979, № 9, с. 6—8.
6. Станки с числовым программным управлением/Под ред. В А. Л е-
щ е н к о. М.: Машиностроение, 1979, 592 с.
7. Шлифование направляющих кругами на эльбора/В. Г. С а ф р о -
нов, Р. Р. Вайиберг и др.— Станки и инструмент, 1969, № 5, с. 21.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Обработка на круглошлифовальиых станках
1. Способы и режимы круглого наружного шлифования . . .
2. Повышение производительности шлифования
3. Определение режущей способности шлифовальности круга
4. Скоростное и обдирочное шлифование
5. Электрохимическое алмазное шлифование
Глава 2. Повышение точности и качества обработки на кругло-
шлифовальных стайках '
6. Виды погрешностей и способы получения заданных
размеров
7. Уменьшение погрешностей установки заготовки ....
8. Уменьшение погрешностей, вызванных непостоянствам
положения оси шпинделя круга и неплавностью подач . . .
9. Уменьшение погрешностей, вызванных тепловыми
деформациями
10. Шероховатость шлифованных поверхностей и пути ее
уменьшения
11. Состояние поверхностного слоя заготовки, условия бес-
прижогового шлифования
Глава 3. Особенности выполнения шлифовальной операции.
Определение режимов обработки и норм времени
12. Правка шлифовального круга
13. Балансировка шлифовального круга
14. Смазочно-охлаждающие жидкости и их подвод в зону
обработки
15. Вибрации при шлифовании н способы их гашения . . .
16. Основы технического нормирования процесса
шлифования
17. Выбор режимов и основного времени шлифования . . .
Глава 4. Автоматизация обработки иа круглошлифовальиых
станках
18. Автоматизация цикла шлифования ' . .
19. Автоматизация правки круга
20. Устройства для автоматизации загрузки и установки
заготовок
21. Измерительно-управляющие устройства для
круглошлифовальиых станков
22. Шлифование на станках с числовым программным и
адаптивным управлением
Список литературы . . . .

Герц Борисович ЛУРЬЕ
ПРОГРЕССИВНЫЕ
МЕТОДЫ
КРУГЛОГО
НАРУЖНОГО
ШЛИФОВАНИЯ
(Библиотечка шлифовщика, выпуск 3)
Редактор С. Я. Кудерская
Художественный редактор С. С. Венедиктов
Технический редактор Т. М. Жилич
Корректор И. Г. Иванова
Обложка художника В. Э. Нефедовича
ИБ № 4069
Сдано в набор 08.12.83. Подписано в печать 15.08.84. М-43037. Формат
84ХЮ8'/з2. Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная. Печать
высокая. Усл. печ. л. 5,46. Усл. кр.-отт. 5,67. Уч.-изд. л. 7,32. Тираж 22 500 экз.
Заказ 888. Цена 40 коп.
Ленинградское отделение ордена Трудового Красного Знамени
издательства «Машиностроение». 191065, Ленинград, ул. Дзержинского, 10
Ленинградская типография № 2 головное предприятие ордена Трудового
Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга»
им. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
198052, г. Ленинград, Л-52, Измайловский проспект, 29.

40 коп.
Машиностроение
библиотечка шлифовщика
Перечень выпусков
Выпуск !
М. Г. Эфрос, В. С. Мироиюк. Современные абразивные
инструменты.
Выпуск 2
В. И. Муцянко. Основы выбора шлифовальных кругов и их
подготовка к эксплуатации.
Выпуск 3
Г. Б. Лурье. Прогрессивные методы круглого наружного
шлифования.
Выпуск 4
В. Л. Акимов, В. А. Иванов. Внутреннее шлифование.
Выпуск 5
B. И. Муцянко. Бесцентровое шлифование.
Выпуск €
Л. Н. Филимонов. Плоское шлифование.
Выпуск 7
C. А. Попов. Заточка режущего инструмента.
Выпуск 8
Г. В. Боровский. Профильное шлифование.
Выпуск 9
3. И. Кремень, И. X. Стратиевский. Хоппнговапне и
суперфиниширование детален.
Выпуск 10
3. И. Кремень. Обработка свободным абразивом.
Выпуск 11
А. П. Гавриш. Шлифование и доводка магнитных материалов.
Выпуск 12
Н. В. Никитков, В. Б. Рабинович, В. Н. Субботин, Н. Н. Ши-
пшюв. Скоростная алмазная обработка детален из технической
керамики.