Шлифовальные станки

Назначение, классификация, режимы резания шлифовальных и доводочных станков

Станки шлифовальной группы современных моделей предназначены для изготовления деталей с малыми отклонениями формы, размеров, малым параметром шероховатости поверхности и отличаются высокой производительностью.

Обработку резанием, выполняемую множеством абразивных зерен, называют абразивной.

Шлифованием называют резание металлов абразивными кругами. При шлифовании главным движением резания является вращение инструмента, а движение подачи S (она может быть продольной или врезной) сообщается заготовке или инструменту.

В зависимости от расположения и формы обрабатываемой поверхности заготовки шлифование подразделяют на следующие виды: наружное — обрабатывается наружная поверхность заготовки; внутреннее — обрабатывается внутренняя поверхность заготовки; плоское — обрабатывается плоская поверхность; профильное — обрабатывается поверхность, образующая которой представляет собой кривую или ломаную линию.

Шлифование поверхности вращения называют круглым шлифованием, сферической поверхности — сферошлифованием, боковых поверхностей зубьев зубчатых колес — зубошлифованием, боковых сторон и впадин профиля резьбы — резьбошлифованием, шлицевых поверхностей — шлицешлифованием.

Различают также шлифование в центрах (если заготовку крепят в центрах) и в патроне (если заготовку крепят в патроне). В машиностроении наиболее часто применяют круглое (наружное и внутреннее) и плоское шлифование.

Основные параметры резания при шлифовании: скорость вращательного или поступательного движения заготовки vз, м/мин; глубина шлифования t, мм — слой металла, снимаемый периферией или торцом круга в результате поперечной подачи на каждый ход или двойной ход при круглом или плоском шлифовании и радиальной подачи Sp при врезном шлифовании; продольная подача S — перемещение шлифовального круга в направлении его оси в миллиметрах на один оборот заготовки при круглом шлифовании или в миллиметрах на каждый ход стола при плоском шлифовании периферией круга (табл. 1).

Таблица 1. Параметры резания при различных видах шлифования, заточки и доводки

Для расчета мощности при круглом шлифовании, если значение продольной подачи приведено в м/мин, вычисляют радиальную подачу (мм/об) заготовки по формуле Sр = S d/(1000Vз), где d — диаметр заготовки.

Скорость круга vкр при наружном, внутреннем и плоском шлифовании деталей из конструкционных металлов и инструментальной стали — 30…35 м/с, из твердых сплавов — 20…30 м/с, а при заточке и доводке деталей из инструментальной стали — 15… 32 м/с.

Эффективная мощность, кВт, при шлифовании периферией круга с продольной подачей

при врезном шлифовании периферией круга

при шлифовании торцом круга

где d — диаметр шлифования, мм; b — ширина шлифования, мм, равная длине шлифуемого участка заготовки при круглом врезном шлифовании и поперечному размеру поверхности заготовки при шлифовании торцом круга.

Значения коэффициента CN и показателей степени в формулах приведены в [7].

Круглошлифовальные станки

Для продольного и врезного шлифования наружных цилиндрических, пологих конических и торцовых поверхностей с установкой заготовок в центрах или патроне применяют круглошлифовальные центровые станки (рис. 1).

Технические характеристики станка мод. 3М151Ф2

Рис. 1. Круглошлифовальный центровой станок модели 3М151Ф2: 1 — электрошкаф; 2 — передняя бабка; 3, 11, 13 — рукоятки; 4 — люнет; 5 — механизм автоматической правки круга; 6, 17 — маховик; 7 — шлифовальная бабка; 8 — механизм поперечных подач;

Станок комплектуют специализированным устройством ЧПУ. Ввод УП выполняют посредством декадных переключателей. В управляющей программе размеры задают в абсолютных значениях. Число программируемых координат — 2. Работа выполняется последовательно по каждой координате.

Станок оснащен двумя измерительными устройствами и соответствующими им корректирующими системами: для определения отклонения размеров заготовки и круга. Контроль диаметрального износа круга (координата Х) выполняют и корректируют при измерении заготовки в процессе обработки прибором активного контроля. Контроль базового торца заготовки (координата Z) осуществляют прибором осевой ориентации.

Пользующийся повышенным спросом универсальный круглошлифовальный полуавтомат особо высокой точности мод. 3У12АФ11 предназначен для шлифования наружных и внутренних цилиндрических, конических и торцовых поверхностей при установке деталей в центрах, кулачковом патроне, на планшайбе или цангах в условиях мелкосерийного и серийного производства.

Значительным спросом пользуются круглошлифовальные станки, технические характеристики которых приведены в табл. 2.

Таблица 2. Технические характеристики круглошлифовальных станков

Станок для наружного шлифования с ЧПУ типа CNC модели EJ 30 был разработан с учетом современного уровня технологии шлифования. Практический опыт в круглом шлифовании, новейшие принципы конструирования и современные технологии с использованием ЧПУ типа CNC были предельно точно применены к конкретным требованиям, предъявляемым специалистами к шлифовальным станкам.

Компоновка станков удовлетворяет любым задачам по шлифованию в единичном или серийном производстве. Это иллюстрируется следующими данными.

Технические данные станка модели EJ30

Примечание. Указаны максимальные величины.

Выбор электрооборудования станка

ОБЛИСПОЛКОМА

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

МАШИНОСТРОЕНИЯ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 2-36 03 31

«Монтаж и эксплуатация электрооборудования»

Дисциплина: «Электрооборудование предприятий и гражданских зданий»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

Исследование электрооборудования и схемы

управления шлифовального станка модели 3А161

Электрооборудование предприятий и гражданских зданий

Методические указания по выполнению практической работы № 4

Разработал преподаватель ГГПТК «машиностроения» Осадчий В.А.

Методические указания обсуждены и утверждены на заседании методической комиссии колледжа_____________

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4 Исследование электрооборудования и схемы

Управления шлифовального станка модели 3А161

Цель работы:Изучитьпринцип работы электрооборудования и схемы

управления шлифовального станка модели 3А161,методику расчета и выбора электродвигателя главного движения.

Задачи работы

1. Изучить основные понятия шлифовального станка, их характе­ристики, принципы пуска и регулирования, режимы работы.

2. Изучить принципы выбора электрооборудования шлифовального станка.

3. Изучить схему устройства и управления шлифовального станка.

Методические указания

Общие сведения

Шлифовальные станки получили распространение во всех отраслях промышленности в качестве станков общего и специального назначения.

На них можно выполнять как черновое, так и чистовое шлифование плоских, цилиндрических, зубчатых и других поверхностей с помощью аб­разивных кругов.

Основными технологическими узлами всех шлифовальных станков яв­ляются: шлифовальная бабка со шпинделем и шлифовальным кругом, сис­тема привода и передач, рабочий стол.

Шлифовальная бабка

размещается на станине горизонтально или верти­кально в зависимости от вида станка.

Для закрепления инструмента (шлифовального круга) предназначен шпиндель.

Перемещение шпиндельной бабки по направляющим вдоль своей оси горизонтально или вертикально.

Шпинделю сообщается вращательное главное движение от отдельного электропривода.

Привод.

Патрон получает вращение от электродвигателя через плоскоременную передачу и предназначен для крепления круглых деталей.

Главное движение шлифовальному кругу сообщается от главного элек­тродвигателя через клиноременную передачу.

На внутришлифовальных станках обработка ведется небольшими кру­гами, поэтому в них применяются ускоряющие передачи от двигателя к шпинделю или специальные высокоскоростные двигатели, встраиваемые в корпус шлифовальной бабки. Такие устройства, объединяющие двигатель и шлифовальный шпиндель конструктивно в один узел, называются электрошпинделем.

В качестве привода вспомогательных механизмов применяются АД с КЗ-ротором. Примерами таких механизмов являются насосы гидравлики, охлажде­ния, смазки и другие.

Принципиальная электрическая схема управления ЭП круглошлифовального станка модели ЗА161 (рис. 1, 2, 3)

Назначение.

Для управления и защиты ЭП круглошлифовального станка.

Примечание

— Этот станок предназначен для наружного шлифования ци­линдрических поверхностей изделий длиной до 1000 мм и диаметром до 280 мм, наибольший диаметр шлифовально­го круга 600 мм; на задней бабке стола установлен прибор для правки шлифовального круга алмазом.

Основные элементы схемы.

ДШ, ДГ, ДН и ДИ — приводные двигатели шлифовального круга, гид­росистемы, насоса смазки и изделия.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема питания шлифовального станка модели ЗА161

Примечания:

1. ДШ — асинхронный двигатель с КЗ-ротором, мощность 7 кВт, угловая скорость 98 рад/с; за счет смены шкивов клиноременной передачи можно получить два значения угловой скорости кру­га 111 и 127 рад/с.

2. ДИ — двигатель постоянного тока параллельного возбуждения типа ПБС-22; мощность 0,85 кВт; угловая скорость плавно регули­руется в пределах от 35 до 250 рад/с изменением напряжения, подводимого к якорю от МУ.

3. ДГ— асинхронный двигатель с КЗ-ротором; мощность 1,7 кВт; угловая скорость 93 рад/с.

4. ДН— асинхронный двигатель с КЗ-ротором; мощность 0,125 кВт; угловая скорость 280 рад/с.

МУ — магнитный усилитель (в комплекте с ЭП типа ПМУ-5М).

Примечание

— Усилитель собран по трехфазной мостовой схеме и име­ет 6 рабочих обмоток (wp), включенных последовательно с диодами Д1…Д6; диоды предназначены для выпрям­ления переменного тока и, одновременно, для обеспече­ния внутренней положительной обратной связи по току;

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема управления ЭП шлифовального

станка модели ЗА 161

wy1

— обмотка управления задающая;wy2— обмотка управления, обеспечивающая положитель­ную обратную связь по току якоря двигателя; wy3 — обмотка управления, обеспечивающая смещение в МУ. ВШ и ВП2 — выпрямители положительной обратной связи по току и

питания обмотки возбуждения двигателя изделия (ОВДИ). ЭмО и ЭмДП — электромагниты отвода и доводочной подачи. КШ, КГ, КН, КИ и КТ — контакторы управления электродвигателями шлифовального круга, гидросистемы, насоса охлаждения, изде­лия и торможения.

РОП — реле отсутствия питания в ОВДИ.

РП1 и РП2 —реле промежуточные чистовой обработки и отвода. РВ — реле времени, для обеспечения времени «выхаживания». РД — реле давления масла в гидросистеме. Примечания:

1. Стол станка движется гидравликой возвратно-поступательно (продольная подача) со скоростью от 100 до 600 мм/мин; реверсирование стола в конце каждого хода переключением золотника гидроцилинд­ра при помощи упоров, установленных на столе.

2. Поперечная подача шлифовальной бабки при наладочных работах выполняется вручную, а при автоматической работе — от системы гидравлики и управляется электромагнитами (ЭмО и ЭмДП). РКС — реле контроля скорости. ПЗ — потенциометр задающий. Rl, R2, R3, Rд — резисторы регулировочные.

Органы управления.

Кн.ПШ, Кн.ПГ, Кн.ПИ — кнопки «пуск» двигателей ДШ, ДГ, ДИ. Кн.СО, Кн.СИ — кнопки «стоп» общая и ДИ.

ВН, ВА1, ВИ — выключатели режимов работы («РУ» — ручное управ­ление, 0, «АР» — автоматическая работа).

ВА2 — выключатель («упор»-0-«скоба») для выбора режима работы. ВАК — выключатель прибора активного контроля (АК). Примечание

— Прибор АК дает 2 команды: на чистовую обработку и на быстрый отвод.

ВО— выключатель местного освещения, для выключения лампы ос­вещения (ЛО).

МПО, МПД — микропереключатели отвода и доводки.

Режимы управления.

Автоматический — от ВН, ВИ, ВА1, ВА2, АК и «выхаживание». Наладка — вручную.

Работа схемы.

Исходное состояние.

Поданы все виды питания (включен выключатель линейный ВЛ), при этом подключаются (рис. 4.6-4): силовые цепи ДШ, ДГ и ДН; схема ПМУ-ДП; трансформаторы Тр.1 и Тр.2; цепи электромагнитов ЭмО и ЭмДП. Сис­тема гидравлики заполнена и приготовлена. От Тр.1 получает питание схема управления (рис. 2), а от Тр.2 — выпрямитель ВП2 (рис. 3), подключается цепь ОВДИ. РОП — готовится цепь КИ (РОП). Кн.ПГ — собирается цепь КГ.

КГ — подключается к сети (ДГ) (КП1…3) и пускается, в системе гидравлики давление повышается (РД — замкнут), готовится цепь КШ;

— готовится цепь КШ(КГ:4);

— становится на самопитание (КГ:5).

Кн.ПШ — собирается цепь КШ.

КШ — подключается к сети ДШ (КШ: 1…3) и пускается,

— готовится цепь автоматической работы КИ (КШ:4),

— становится на самопитание, готовится цепь ручного управления КН (КШ: 5)

Рис. 3. Система ПМУ-Д шлифовального станка модели ЗА161

Работает гидронасос, вращается шлифовальный круг, подключена обмотка возбуждения ДИ.

Автоматическая работа.

Установить выключатели: ВН, ВИ и ВА1 — «Автоматическая работа»,

ВА2 — «упор», ВАК — «отключено», ВО — «вкл.» При этом засвечивается лампа местного освещения «ЛО». Примечание

— Работа осуществляется в следующей последовательности:

• быстрый подвод к изделию шлифовальной бабки гидро­приводом, включение ДИ и ДН;

• шлифование при черновой подаче, а затем переход на чистовую подачу с работой «до упора»;

• автоматический отвод шлифовальной бабки и выключе­ние ДИ и ДН.

Начало процесса обработки производится наклоном на себя ГРУ (глав­ной рукоятки управления) станком. При этом гидросистема быстро подво­дит шлифовальную бабку до нажатия кулачком механизма врезания круга на микропереключатель (МГШ), собираются цепи КН и КИ. Установить ГРУ в «нулевое» положение.

КН, КИ — подключается к сети ГДН (КН: 1.. .3) и пускается,

— блокируется цепь) КТ (КН:4),

— подключается к сети МУи ДИ (КИ: 1…3),

— становится на самопитание (КИ:4),

— блокируется повторно цепь КТ (КИ:5).

Работает насос охлаждения, включается гидропривод стола, начинает вращаться ДИ, при этом:

— в заданную обмотку (wY1) поступает сигнал (U3 — UOOC),

равный разно­сти заданного (U3) и обратной связи(Uooc),снимаемого с якоря двига­теля.

Примечание

— Угловая скорость двигателя регулируется изменениемU3посредством перемещения общей рукоятки рези­сторов ПЗ и R2.

— в обмотке положительной обратной связи (wY2)сигнал пропорциона­лен току якоря (UПOC).

— в обмотке смещения (wY3)сигнал смещения (UСМ) задается резистором R3. Таким образом, осуществляется автоматический разгон ДИ до выхода на естественную характеристику (wH0M), начата черновая обработка, сработа­ет «РКС» и подготовит цепь КТ|(РКС).

По окончании черновой обработки кулачок механизма врезания шлифо­вального круга нажимает на микровыключатель (МДП), собирается цепь РП1.

РП1 — подключается ЭмДП (РП1) и переключает золотник гидро­привода шлифовальной бабки на уменьшение скорости посту­пательного движения. Осуществляется чистовое (доводочное) шлифование.

По достижении заданного размера изделия нажимается микропереклю­чатель отвода (МПО), собирается цепь РП2.

РП2 — подключается ЭмО (РП2:1) и переключает золотник гидро­привода на быстрый отвод.

При возвращении шлифовальной бабки в исходное положение размыка­ется микропереключатель (МПИ), а следовательно, и цепи КИ и КН.

Отключаются от сети и останавливаются двигатели ДИ и ДН.

Шлифование закончено.

Работа с прибором АК. (Установить ВА2 — «скоба», ВАК — «АК»).

Работа со «скобой» осуществляется так же как и «до упора», команды те же, но поступают они от прибора активного контроля (АК).

Выхаживание.

Если в цикл работы круглошлифовального станка включена операция «выхаживание», т.е. шлифование с выключенной подачей, то в схему (рис. 1) вводится реле (РВ) времени (прерывистая линия), контакт кото­рого включается в цепь ЭмО вместо контакта РП2:1.

Реле времени контролирует продолжительность «выхаживания».

Наладка.

(Установить ВН, ВИ, ВА1 — «ручное управление», а ВА2 —«упор»), работает ДГ, остановлен ДШ.

Включение ДИ производится нажатием Кн.ПИ, а остановка — Кн.СИ. Кн.ПИ — собирается цепь КИ.

КИ — подключается МУ и ДИ к сети (КИ: 1…3) и пускается,

— становится на самопитание (КИ:4),

— блокируется цепь КТ (КИ:5).

Двигатель быстро разгоняется, срабатывает РКС и готовит цепь КТ (РКС).

Кн.СИ — размыкается цепь КИ.

КИ — отключается ДИ от сети (КИ: 1.. .3),

— собирается цепь КТ (КИ:4).

КТ — происходит процесс динамического торможения ДИ, а при скорости, близкой к «нулю» РКС отключит КТ.

Защита.

От токов КЗ — силовые цепи (Пр.1, Пр.2, Пр.З) переменного тока;

— цепь управления (Пр.5),

— цепь освещения (Пр.4).

От перегрузки — двигатели (РТШ, РТГ, РТИ).

Блокировки.

Невозможность пуска при отсутствии давления в гидросистеме (РД), при отсутствии питания в цепи возбуждения (РОП), при торможении (КТ:2).

Питание.

3 ~ 380 В, 50 Гц — силовая сеть переменного тока. Выпрямленный ток — цепи постоянного тока (ДИ, ОВДИ). 1 ~ 220 В, 50 Гц — цепи управления.

ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СТАНКА

Для шлифовальных станков Мощность резания зависит от вида шлифования.

При шлифовании периферией круга мощность определяется по формуле:

PZ = CP∙vu∙t∙S0∙d, кВт, (1)

при шлифовании торцом круга:

PZ = CP∙vu∙t∙B, кВт, (2)

где CP — коэффициент, характеризующий материал изделия и твердость круга; vu — окружная скорость детали или скорость движения стола, м/мин; t — глубина шлифования, мм; S0 — подача в направлении оси шлифовального круга (поперечная) в миллиметрах на один оборот детали или стола станка или на один ход стола; d — диаметр шлифования, мм В — ширина шлифования, мм.

При плоском шлифовании глубина шлифования назначается в пределах 0,005…0,015 мм при чистовых проходах и 0,015…0,15 мм при черновых прохо­дах. Поперечная подача зависит от ширины круга и назначается на чистовых проходах 0,2…0,3, а на черновых 0,4…0,7 его ширины. Скорость продольной подачи заготовки назначается в пределах от 3 до 30 м/мин.