Учебное пособие

Шлифовальные работы

6.3. Установка и крепление заготовок на внутришлифовальных станках

На внутришлифовальных станках для установки и крепления заготовок используют различные приспособления, которые подразделяют на универсальные и специальные. Технологической базой при этом служит, как правило, наружная цилиндрическая ранее обработанная поверхность. По способу крепления заготовок приспособления делятся на патроны (рис. 6.3, а, б) и бесцентровые зажимы (рис. 63, е—д).

Закрепление обрабатываемых заготовок на внутришлифовальных станках зависит от типа производства. В единичном и мелкосерийном производствах широко используют трехкулачковые самоцентрирующие патроны с ручным или механизированным зажимом. Эти патроны являются универсальными, допускают изменение наружного диаметра заготовки в больших пределах, но при этом требуют больших затрат времени на установку заготовки из-за необходимости выверки каждой при установке, возможной деформации их (особенно тонкостенных) при зажиме и невысокой точности патронов.

Рис. 6.3. Базирование заготовок при внутреннее шлифовании в патроне (а, б) и зажимах (в—д): 1 — шлифовальный круг, 2 — обрабатываемая заготовка, 3 — поддерживающим ролик, 4 — корпус торцовой опоры, 5 — ведущий ролик, 6 — прижимнои ролик

В условиях серийного производства наибольшее распространение получили самоцентрируютциеся трехкулачковые патроны с ручным (рис. 6.4) или механизированным зажимом. Кулачки 3 входят в зацепление с торцовой спиралью диска 1. При вращении вручную конического зубчатого колеса 2 приводится во вращение диск 1 и кулачки 3 перемещаются в радиальном направлении к центру патрона или в обратном направлении.

Рис. 6.4. Трехкулачковый патрон внутришлифовального станка

Заготовки с отклонениями от симметричности и цилиндричности удобнее закреплять в четырехкулачковых патронах (рис. 6.5), в которых кулачки 1, 2, 3, 4 передвигаются независимо друг от друга посредством соответствующей винтовой передачи 5.

Рис. 6.5. Четырехкулачковый патрон с независимым перемещением кулачков

Для обеспечения необходимой точности обработки кулачки самоцентрирующего патрона шлифуют в сборе на том же внутришлифовальном станке. Заготовку закрепляют на планшайбе прихватами после установки по центрирующему калибру, входящему в центральное отверстие планшайбы. Длинную заготовку закрепляют одним концом в патроне, а другой конец поддерживается люнетом. В массовом и крупносерийном производствах применяют мембранные патроны, обеспечивающие более точную и быструю установку заготовки (рис. 6.5, а), чем кулачковые патроны. Основным достоинством мембранных патронов является простота их изготовления и возможность получения размера отверстия с допуском до 0,005 мм, что достигается точным центрированием заготовки и малой деформацией патрона при зажиме. По своей конструкции мембранные патроны делят на винтовые и кулачковые.

Установка заготовки в мембранном кулачковом патроне для шлифования отверстия и торца зубчатого колеса показана на рис. 6.6, б. Для закрепления заготовки зубчатого колеса 10 в патроне 7 шток 5 пневмоцилиндра деформирует мембранный диск 8, кулачки раздвигаются и заготовку вставляют в патрон. После отвода штока влево мембрана возвращается в исходное состояние, кулачки 11 сближаются и закрепляют заготовку. После подвода круга к заготовке оператор включает автоматическую подачу, и управление циклом осуществляется калибром 9, установленным на штоке 6 (рис. 6.6, б). Измерительный калибр 9 выполнен ступенчатым и подводится в упор к заготовке с нерабочей стороны. После того как диаметр отверстия увеличится за счет съема припуска до диаметра D₁, калибр войдет в отверстие и разомкнет контакт измерительной головки, подавая сигнал на правку круга. При чистовом шлифовании размер отверстия увеличивается до диаметра D₂ и калибр входит в отверстие. При этом происходит размыкание контакта микропереключателя 2 и круг для внутреннего шлифования отводится в исходное положение.

Рис. 6.6. Мембранный патрон (а) и схема шлифования отверстия и торца зубчатого колеса в мембранном патроне (б): 1, 2 — микровыключатели, 3, 5, 6 — штоки, 4 — рычаг электроконтактной головки; 7 — патрон, 8 — мембранный диск, 9 — калибр, 10 — заготовка, 11 — кулачки

При шлифовании (в массовом производстве) колец подшипников используют также мембранные винтовые патроны (рис. 6.7). Винтовые патроны применяют для зажима заготовок диаметром от 10 до 300 мм, кулачковые — для заготовок диаметром 300-400 мм. Кулачки 1 изготовляют из пружинной стали 65Г или стали У7 за одно целое с мембраной 2, прикрепляемой винтами к планшайбе 3. Планшайба закрепляется на шпинделе передней бабки станка. В кулачки 1 ввернуты винты 4, фиксируемые гайками 5 и определяющие положение заготовки. Осевое перемещение заготовки ограничивается упорами 6.

Рис. 6.7 Мембранный винтовой патрон

В массовом производстве подшипников обработку отверстий производят на бесцентровых внутришлифовальных станках. Для установки заготовок применяют устройства с базированием на роликах или неподвижных опорах — башмаках. Преимуществом этого способа обработки является достижение соосности наружной и внутренней поверхностей колец подшипников и обеспечение малой разностенности детали.

Обрабатываемое шлифовальным кругом 1 кольцо 2 базируется по наружной цилиндрической поверхности (см. рис. 6.3, д) на роликах 5 (ведущем) и 3 (поддерживающем) Прижим заготовки к роликам 5 и 3 обеспечивается подпружиненным прижимным роликом 6. Ведущий ролик 5 передает вращение заготовке от электродвигателя через червячный редуктор. Кроме радиальных роликовых опор заготовка имеет и торцовую опору 4 (см. рис. 6.3, в), постоянный прижим к которой создается разворотом оси роликов в вертикальной плоскости.

При бесцентровом шлифовании отверстий колец, устанавливаемых на башмаках (схему базирования см. на рис. 6.3, в, г), приводом заготовки служит планшайба 4 с магнитным патроном 3 (рис. 6.8).

Рис. 6.8. Устройство для базирования заготовки на башмаках

Заготовка 5 устанавливается наружной цилиндрической поверхностью на неподвижных радиальных башмаках 2, которые крепятся на неподвижном корпусе 1 планшайбы. В осевом направлении заготовка 5 фиксируется планшайбой 4. Для создания эксцентриситета между заготовкой 5 и планшайбой 4 магнитного патрона 3 и обеспечения за счет этого постоянной силы прижима заготовки к башмакам 2 последние передвигаются в радиальном направлении. Для прижима заготовки к торцовой опоре применяют электромагнитные патроны с вращающейся (рис. 6.9, а) и невращающейся (рис. 6.9, б) системами.

Рис. 6.9. Магнитный патрон с вращающимся (а) и с невращающимся (б) электромагнитом

Корпус 2 патрона с вращающимся электромагнитом (рис. 6.9, а) привернут к шпинделю бабки изделия 1. В корпусе помещен магнитопровод 3, внутри которого размещаются катушки 4, залитые эпоксидной смолой 6. Верхняя плита 5, имеющая форму обрабатываемой заготовки, состоит из шести полюсов 7 с чередующейся полярностью, разделенных прослойками из немагнитного металла 9. В торец патрона заделываются три штифта или для повышения износостойкости пластинки 8 из твердого сплава. Штифты 10 центрируют верхнюю плиту. Для увеличения тягового усилия патрона и для выхода круга в плите предусмотрены наружная и внутренняя проточки. Питание катушки осуществляется через контактные кольца, расположенные на другом конце шпинделя.

Аналогично описанному патрону устроен патрон с невращающим-ся электромагнитом (рис. 6.9, б), имеющий, однако, некоторые отличия. Корпус 7 крепится винтами 1 к корпусу бабки изделия. Магнитный поток создается одной катушкой 2 и передается на вращающуюся плиту через воздушный зазор А, определяемый кольцом 6 и равный 0,1—0,2 мм. Верхняя плита состоит из внешней 3 и внутренней 5 частей, разделенных лагунной немагнитной прослойкой 4. Эти части образуют электромагнит, тяговое усилие которого контролируется с помощью реле тока катушки. При отключении тока реле дает команду на аварийный отвод шлифовального круга.