Учебное пособие

Шлифовальные работы

9.1. Технологические особенности профильного шлифования

Профильное шлифование — это шлифование поверхности, образующая которой кривая или ломаная линия. Однако на практике к профильному шлифованию относят и обработку рабочей поверхности кулачков и копиров с прямолинейной образующей и не относят обработку выпуклых и вогнутых поверхностей (гиперболоидных поверхностей), образующихся при круглом наружном и внутреннем шлифовании, когда круги при цилиндрической форме имеют оси вращения, перекрещивающиеся с осью заготовки. Поэтому профильным шлифованием мы будем называть обработку деталей по сложному контуру, который нельзя обработать простыми движениями круга простой формы. Кругами простой формы считают шлифовальные круги, у которых рабочая поверхность — цилиндр (круг ПП), конус (круг 1Т и др.) или плоский торец (круг ЧЦ, ЧК и др.). Простыми движениями являются вращательное и прямолинейное поступательное.

Фасонные поверхности имеют такие распространенные детали, как зубчатые колеса, шлицевые валы, кулачки, лопатки турбин, компрессоров и сопловых аппаратов, валки прокатных станов, фасонные резцы, профильные шаблоны, пуансоны, матрицы, копиры и др. Так как многие из перечисленных деталей изготовляют в очень больших количествах, то для их обработки создано большое количество станков разнообразного назначения: зубошлифовальные полуавтоматы, шлицешлифовальные, резьбо- и червячно-шлифовальные, вальцешлифовальные, шлифовально-копировальные, желобошлифовальные, профилешлифовальные и другие станки. Для обработки фасонных поверхностей на деталях подшипников созданы специальные высокопроизводительные станки-автоматы и полуавтоматы, многие из которых входят в состав ГПС (гибких производственных систем) или встроены в автоматические линии.

Профильное шлифование можно осуществлять разными методами. Наиболее распространенными являются три метода: метод копирования, при котором профиль на круге соответствует профилю на детали; метод огибания профиля на заготовке рабочей поверхностью круга за счет относительного движения обкатки; метод эквидистантного шлифования, при котором движение подачи круга осуществляется по траектории, эквидистантной шлифуемому профилю (эквидистантные линии —это линии, отстоящие друг от друга на одинаковом расстоянии). Частным случаем метода копирования является многокруговое шлифование профиля поверхности несколькими шлифовальными кругами одновременно.

На рис. 9.1 показано профильное шлифование по методу врезной подачи круга, осевой профиль рабочей поверхности которого соответствует профилю шлифуемой фасонной поверхности: пуансона вырубного штампа для изготовления сердечников электродвигателей (рис. 9.1, а), наружной протяжки для обработки елочного профиля замка турбинного диска (рис. 9.1, б), фасонных резцов тангенциального (рис. 9.1, в) и круглого (рис. 9.1, г).

Рис. 9.1. Врезное профильное шлифование фасонных поверхностей на пуансоне (а), протяжке (6), фасонных резцах (в, г)

На рис. 9.2 приведена схема наладки рабочей зоны станка для шлифования елочного профиля замка на турбинных лопатках I одновременно двумя шлифовальными кругами 2 и 3. Профиль на рабочей поверхности кругов определяется профилем накатного ролика 4.

Рис. 9.2. Рабочая зона станка для шлифования елочного профиля замка турбинной лопатки; а — вид сверху, 6 — вид сбоку

На рис. 9.3 показано врезное профильное шлифование с делением и повторным шлифованием нескольких одинаковых профилей заготовки. Для поворота заготовки используется делительная головка с ручным или автоматическим приводом или с управлением от системы ЧПУ. После шлифования каждой впадины на пуансоне для прессования зубчатых колес из порошковых материалов (рис. 9.3, а) происходит поворот пуансона на один угловой шаг, и цикл шлифования впадины повторяется. Аналогично осуществляется шлифование боковых поверхностей зубьев шестерен, используемых в специальных насосах (рис. 9.3, б). При шлифовании боковых поверхностей карданных валов равных угловых скоростей помимо деления вала осуществляется также профилирование и в осевой плоскости (рис. 9.3, в) за счет подачи по копиру или автоматического перемещения от системы ЧПУ.

Рис. 9.3. Врезное профильное шлифование фасонных поверхностей с делением профилей при поворот пуансона (а), шестерни насоса (б), карданного вала и осевом перемещении по копиру (в)

На рис. 9.4 показаны схемы шлифования по профилю внутреннего (рис. 9.4, а) и наружного (рис, 9.4, б, в) колец шарикоподшипников из штампованных заготовок без предварительной токарной обработки. Заготовки обрабатываются методом врезного шлифования.

Рис. 9.4. Схема врезного профильного шлифования внутреннего (о) и наружного (б, в) колеи шарикоподшипника кругами, рабочая поверхность которых правится алмазными роликами

На рис. 9.5 приведены примеры абразивной обработки рабочих профилей валков для прокатных и трубоэлектросварочных станов. Рабочий профиль валков формируется либо по методу копирования, либо за счет перемещения рабочей поверхности кругов по траекториям, которые эквидистантны различным участкам образующей шлифуемого профиля.

Рис. 9.5. Примеры профильного шлифования рабочих ручьев валков прокатных станков

На рис. 9.6 приведен пример обработки фасонной поверхности детали штампа на плоскошлифовальном станке, оснащенном системой ЧПУ. Заготовка закрепляется на электромагнитной плите, а перемещение для образования профиля осуществляется но программе от сервомоторов постоянного тока.

Рис. 9.6. Схема эквидистантного шлифования профиля детали штампа

На рис. 9.7 приведено профильное шлифование с шаговой подачей на примере двух деталей: мелкомодульной ?убчатой рейки (рис. 9.7, а), боковые поверхности которой обрабатываются ш шесть шаговых подач, и пресс-формы для изготовления рамок интегральных микросхем (рис. 9.7, б), профиль которой состоит из пяти пазов и обрабатывается по методу врезного шлифования на глубину 5,8 мм и шаговой подачи, равной 2,5 мм.

Рис. 9.7. Схема профильно! о шлифования с шаговой подачей при обработке мелкомодульной зубчатой рейки (а) и пресс-формы для изготовления рамок с внешними выводами интегральных микросхем (б)

На рис. 9.8 показаны схемы шлифования элементов прямобочных шлицевых валов, у которых центрирование детали на валу осуществляется по внутреннему диаметру и боковым сторонам шлицев. На одношпиндельном шлицешлифовальном станке профиль шлицевого вала обрабатывают одним кругом, профиль рабочей поверхности которого образуют с помощью специального правильного устройства (рис. 9.8, а). На спецальных станках шлифование профиля вала осуществляют несколькими кругами одновременно (рис. 9.8, 6) или в две операции (рис. 9.8, в, г).

Рис. 9.8. Схема илифования боковых поверхностей шлицевых валов

На рис. 9.9 приведены схемы шлифования зубьев колес по методу обкатки рабочей поверхностью двух тарельчатых кругов (рис. 9.9, а), одного круга с конической поверхностью (рис. 9.9, б) и круга в виде абразивного червяка (рис. 9.9, в). Профиль этих кругов представляет производящий исходный контур рейки, а механизм обкатай станка имитирует его взаимодействие с боковыми поверхностями шлифуемых зубьев при работе зубчато-реечного механизма.

Рис. 9.9. Шлифование боковых поверхностей зубьев по методу обкатки двумя тарельчатыми кругами (а), одним конусным кругом (б) и абразивным червяком (в)