Шлифование отверстий

Технологические особенности. Отверстия в деталях на внутришлифовальных станках обрабатывают напроход и врезанием. Способ врезания используют при обработке коротких, фасонных и глухих отверстий, не имеющих ка­навок для выхода круга. Во всех остальных случаях применяют шлифование напроход, обеспечивающее более высокую точность и меньший параметр шероховатости поверх­ности.

Основные схемы внутреннего шлифования приведены на рис. 267. При шлифовании на­проход обработка, как правило, ведется в од­ну операцию. В серийном и массовом про­изводстве на внутришлифовальных станках обеспечивается обработка с точностью 5—6-го квалитета и параметром шероховатости по­верхности Ra = 0,63 ÷ 2,5 мкм. При длитель­ном выхаживании достигается параметр шеро­ховатости поверхности Ra = 0,4 мкм. Учиты­вая малые жесткость шпинделя шлифовальной головки и диаметр абразивного круга, необхо­димо на операциях внутреннего шлифования снимать минимальные припуски (табл. 63). Диаметр абразивного круга выбирают на­ибольший, допустимый диаметром обрабатываемого отверстия.

Высоту (ширину) круга принимают в зависи­мости от длины обрабатываемого отверстия:

Для отверстий диаметром d ≤ 30 мм диа­метр шлифовального круга выбирают на 1,5 — 3 мм меньше диаметра шлифуемого от­верстия. Это обусловлено увеличением режу­щей поверхности инструмента и стремлением применить наибольший диаметр шпинделя. При малой разнице между диаметрами круга и отверстия образуется большая поверхность контакта круга с деталью, что приводит к кон­центрации теплоты на обрабатываемой по­верхности. При обработке материалов, склонных к шлифовочным прижогам и тре­щинам, с целью уменьшения тепловыделения применяют мягкие круги и снижают скорости шлифования. Для отверстий диаметром свыше 200 мм диаметр круга в основном определяет­ся диаметром шпинделя шлифовальной бабки.

При малой жесткости шпинделя станка увеличение скорости шлифовального круга особенно заметно влияет на повышение производительности, точности и снижение пара­метра шероховатости поверхности. Выбор скорости шлифовального круга ограничивает­ся опасностью прижогов из-за увеличенной поверхности контакта круга с деталью и труд­ностью подвода охлаждающей жидкости.

Скорость вращения детали должна соста­влять 0,015—0,03 от скорости шлифовального круга; при этом большие значения выбирают при шлифовании материалов, склонных к при­жогам и трещинам. При шлифовании с про­дольной подачей перебег круга с каждой сто­роны должен быть равен 1/3, но не более 1/2 высоты круга. Круг из отверстия выводится лишь по окончании шлифования или для прав­ки. Продольная подача не должна превышать 3/4 высоты круга на один оборот детали. Чис­ло двойных ходов стола и частота вращения детали не должны составлять передаточного отношения, равного целому числу.

Установка и закрепление обрабатываемой детали. На внутришлифовальных станках за­готовки обрабатывают в кулачковых и мем­бранных патронах, а также на жестких опорах (башмаках), Кулачковые патроны широко ис­пользуют в единичном и мелкосерийном про­изводствах; такие патроны допускают обра­ботку деталей с большим диапазоном устано­вочных наружных диаметров.

В массовом и серийном производстве целе­сообразно применять мембранные патроны, обеспечивающие более точную установку обрабатываемой детали (рис. 268). Под дей­ствием штока 12 пневмоцилиндра диск мем­браны прогибается, кулачки разжимаются, и зубчатое колесо 19 свободно входит в па­трон 15. При отводе штока мембрана упруги­ми силами возвращается в исходное положе­ние, сближает кулачки и зажимает деталь. Базой при установке зубчатого колеса в па­троне служит делительная окружность и торец колеса. При установке колеса во впадины зубьев закладывают ролики 13, колесо с роли­ками вставляют до упора в пальцы 14 патро­на, и кулачки зажимают его по роликам.

Для удобства установки роликов приме­няют сепаратор 16, в котором ролики 13 свободно вращаются на осях. Для прямозубых колес используют сепаратор с цельными роли­ками, а для косозубых — с роликами, навиты­ми в виде пружины.

Мембранный патрон устанавливают на планшайбе 11, у которой посадочное гнездо шлифуется непосредственно на станке по уста­новочному диаметру патрона D так, чтобы он входил в гнездо без зазора, а опорный торец не имел биения.

Базовые места в патроне шлифуют также непосредственно на станке. Внутренний диа­метр вкладышей 17 шлифуют по установочно­му кольцу 18. Диаметр установочного кольца выбирают так, чтобы при зажиме ею в поса­дочном гнезде кулачки патрона сближались по диаметру на 0,08—0,12 мм. Этому значению должна равняться разность размеров внутрен­него диаметра вкладышей при разжатом со­стоянии патрона и после зажима в нем устано­вочного кольца. Посадочное гнездо под коль­цо 18 также шлифуют на месте по диаметру установочного кольца, когда патрон находит­ся в сжатом состоянии. Торцовое биение коль­ца при установке не должно превышать 0,02 мм. Пальцы 14 патрона шлифуют одно­временно с вкладышами; торцовое биение их не должно превышать 0,01 мм.

Внутренний диаметр вкладышей D₁ шли­фуют до такого размера, при котором эталон­ная шестерня с роликами плотно входит в ку­лачки. Эталонную шестерню отбирают из числа производственных шестерен с наиболь­шей допустимой толщиной зубьев.

На точность установки шестерни влияет ве­личина, на которую расходятся кулачки патро­на: чем она меньше, тем патрон работает точнее.

Точность и надежность установки шестер­ни в патроне зависят также от числа роликов в сепараторе. Так, при установке шестерни на шести роликах погрешности установки умень­шаются в 1,5—2 раза по сравнению с установ­кой той же шестерни на трех роликах.

Мембранные патроны применяют при шлифовании колец шарикоподшипников (рис. 269). Они отличаются большим числом кулач­ков 7, расположенных по окружности, что спо­собствует более точному центрированию заго­товки.

Шлифование на жестких опорах (башма­ках) применяют для обработки отверстий во втулках, имеющих шлифованный торец. Заго­товка лежит на жестких опорах А и Б (рис. 270) и поджимается плоским шлифованным торцом к вращающемуся электромагнитному патрону на шпинделе передней бабки. Сила трения между контактирующими поверхностя­ми патрона и заготовки вращает последнюю. Заготовка на опорах А и Б располагается экс­центрично относительно оси вращения шпин­деля. Этим создается проскальзывание между планшайбой и заготовкой, необходимое для поджатия наружной базой заготовки к опорам А и Б. При шлифовании на жестких опорах внутренняя поверхность копирует форму на­ружной базы и обеспечивает равностенность втулки. Шлифование на жестких опорах широ­ко применяют при обработке колец шарико­подшипников.

Измерение в процессе шлифования. На внутришлифовальных станках цикл шлифования осуществляется автоматически. Необходимы средства активного контроля, управляющие циклом и обеспечивающие заданный размер. По мере приближения к заданному размеру механизм активного контроля дает команду исполнительным органам станка на уменьше­ние поперечной подачи круга, чистовую правку, выхаживание и отвод круга. Активный конт­роль осуществляют мерительными автокалиб­рами и рычажно-следящими устройствами.

Использование автокалибров показано на примере шлифования отверстия шестерен (см.рис. 268). Допуск на диаметр отверстия 0,025 мм, биение базового торца относительно оси отверстия до 0,05 мм. После установки детали в патроне оператор вручную подводит шлифо­вальный крут до начала шлифования и вклю­чает самоход. Далее процессом управляет ме­ханизм активного контроля. Шток с закре­пленным на нем измерительным калибром 2 (рис. 268, в) при возвратно-поступательном движении в полом шпинделе передней бабки подводит калибр до упора к шлифуемому от­верстию с нерабочей стороны. Калибр выполнен ступенчатым. Когда диаметр отверстия достигает размера d₁, калибр входит в отвер­стие передней частью и через рычаг 3 и шток 4 размыкает контакт 5 в электроконтактной головке, сообщая при этом команду на правку круга. После правки шлифование продолжает­ся. При достижении размера d₂ калибр пол­ностью входит в отверстие, размыкает кон­такт 6, и шлифовальный круг отходит в исходное положение. Для повышения точно­сти работы применяют плавающие калибры. Плавание калибра обеспечивается с помощью зазора 0,5 мм между штоком 1 и направляю­щей втулкой 7, а также зазора 0,05 мм при по­садке калибра 2 на болте 8.

Резиновая прокладка 9 предупреждает про­никновение абразивной пыли в зазор. Для на­правления при входе в отверстие на калибре создана конусная заборная часть, а для умень­шения изнашивания рабочей поверхности при­паяны твердосплавные вставки 10. По опыту ЗИЛа, плавающие калибры надежно обеспечи­вают точность измерения 6-го квалитета. Из­мерение калибрами с нерабочей стороны дета­ли позволяет использовать круг наибольшего диаметра и этим повысить производитель­ность процесса. Измерительная поверхность калибра для шлицевых отверстий выполняется сплошной, а для гладких отверстий — преры­вистой.

Использование рычажно-следящего устрой­ства показано на примере шлифования жело­бов колец шарикоподшипников (рис. 271). Из­мерительный рычаг 1 с алмазным наконечни­ком А вводится в желоб. В процессе шлифова­ния по мере увеличения диаметра желоба шток 2 поднимается; под действием кольца 3 плоская крестообразная пружина 4 изгибает­ся и отклоняет подвижный контакт 5; при его отходе от неподвижного контакта 6 дается ко­манда исполнительным органам станка на переход с чернового шлифования на чистовое. В этот момент зажигается сигнальная лампоч­ка 7. По достижении заданного размера под­вижный контакт 5 замыкается с неподвижным контактом 8, процесс шлифования прекра­щается; зажигается сигнальная лампочка 9. Желоб шлифуется с допуском ±0,015 мм.

При работе без автоматического цикла для измерения размера отверстия в процессе шли­фования  часто  применяют  двухстрелочный рычажный прибор (рис. 272). Измерительные наконечники А и Б через рычаги 1 и 2 под дей­ствием плоских пружин 3 и 4 соприкасаются со шлифуемой поверхностью. Суммарное перемещение обоих наконечников восприни­мает рычаг 5, закрепленный на плоской пру­жине в точке Е, и передает индикатору 6. Пре­имущество такой измерительной схемы со­стоит в том, что она не требует точной фиксации измерительного прибора в верти­кальном положении. Рычажно-следящие устройства используют при шлифовании от­верстий больших диаметров (100 мм и более), глухих отверстий и внутренних сферических поверхностей с точностью 5-го квалитета. Ав­токалибры применяют для контроля деталей с диаметром отверстий до 100 мм, а также при шлифовании отверстий, имеющих шлицы и шпоночные канавки, с точностью 6-го квалитета.

При шлифовании деталей с точностью 8—9-го квалитета обработкой можно упра­влять без устройств активного контроля, при­меняя жесткие упоры (рис. 273). На неподвиж­ном кожухе маховика поперечной подачи шлифовального круга установлены конечные электровключатели 1 и 2, а на ободе маховика 3 установлен упор 4. В процессе шлифования маховик 3 поворачивается и подводит упор 4 к включателям. Электровключатель 1 дает ко­манду на правку круга и переход с черновой подачи на чистовую, электровключатель 2 — на отвод шлифовального круга и останов­ку станка. Загрузка и выгрузка деталей авто­матизированы. Например, при шлифовании отверстий у колец шарикоподшипников (рис. 274) детали, подлежащие обработке, загру­жаются в наклонный лоток 1. Шлифуемая де­таль 3 базируется на роликах 4—6 и вращает­ся от ведущего ролика 6 (положение I). По окончании шлифования нажимной ролик 4 отводится от детали. Кулиса 7 поворачивается по часовой стрелке и плечом выносит обрабо­танную деталь из рабочей зоны на разгру­зочный лоток 8 (положение II и III). В конце хода кулисы 7 поднимается упор 2, нижняя де­таль скатывается из лотка 1 на периферийную поверхность кулисы (положение III). Затем ку­лиса опускается и вносит деталь в рабочую зо­ну на ролики 5 и 6 (положение IV). Подобные наладки можно использовать цля шлифования колец и втулок с цилиндрическим и кониче­ским отверстиями.