Схема ленточной шлифовальной машины

Схемы шлифования и режущий абразивный инструмент

Рис. 3. Схемы круглого наружного шлифования

При круглом наружном шлифовании заготовку устанавливают в центрах или закрепляют в патроне. Различают шлифование с продольной подачей и врезное. Если подача продольная (рис. 3, а), то обязательны следующие движения:

• вращение шлифовального круга — главное движение резания D_γ,
• вращение заготовки вокруг своей оси — движение круговой подачи D_s1;
• прямолинейное возвратно-поступательное движение (заготовки или шлифовального круга) D_s2;
• движение поперечной подачи (шлифовального круга на заготовку или заготовки на шлифовальный круг) D_s3 — поперечная подача или подача на глубину резания

При шлифовании с продольной подачей поперечная подача осуществляется периодически — в конце каждого двойного или одинарного хода стола. При врезном круглом наружном шлифовании (рис. 3, б) высота круга должна равняться длине заготовки или быть несколько больше ее, тогда нет необходимости в продольной подаче.

• вращение шлифовального круга D_γ;
• вращение шлифуемой заготовки D_s1 вокруг своей оси;
• непрерывное движение подачи шлифовального круга D_s3 .

Резание при бесцентровом шлифовании выполняется шлифовальным кругом так же, как на обычных центровых или патронных круглошлифовальных станках. Особенность этого процесса определяется спецификой закрепления и движения подачи шлифуемой заготовки. При бесцентровом наружном шлифовании (рис. 4) заготовку устанавливают на опорном ноже между двумя кругами — шлифовальным и ведущим. Для бесцентрового наружного шлифования нужны:

• вращение шлифовального круга D_γ;
• вращение заготовки D_s1, которое задается ведущим кругом;
• продольная подача заготовки D_s2, для получения которой ведущий круг устанавливают под небольшим углом а к оси шлифовального круга. Движение D_s3 поперечной подачи отсутствует, но оно компенсируется формой шлифовального круга

Рис. 4. Схема круглого бесцентрового наружного шлифования

Рис. 5. Схема круглого внутреннего шлифования

При круглом внутреннем шлифовании с продольной подачей (рис. 5) нужны те же движения, что и при круглом наружном шлифовании с продольной подачей:

• вращение шлифовального круга D_γ;
• продольная подача D_s2 заготовки или круга;
• поперечная подача D_s3 шлифовального круга

Возможны также внутреннее врезное, внутреннее планетарное и внутреннее бесцентровое шлифование.

Плоское шлифование делят на две группы: шлифование периферией круга (рис. 6, а) и шлифование торцом круга (рис. 6, б) . Для плоского шлифования необходимы:

• вращение шлифовального круга — главное движение резания D_γ;
• поступательное перемещение заготовки — движение подачи D_s1;
• движение поперечной подачи D_s2 заготовки или шлифовального круга в направлении, перпендикулярном движению D_s1;
• движение подачи на глубину шлифования — шлифовального круга на заготовку или заготовки на шлифовальный круг. В том случае, когда высота шлифовального круга больше ширины заготовки, поперечная подача отсутствует.

Разновидностью плоского шлифования торцом круга является двустороннее торцовое шлифование (рис. 6, в, г), т. е. одновременная обработка двух торцов заготовки двумя шлифовальными кругами. В обоих случаях главное движение резания Dr выполняет шлифовальный круг, а движение подачи Ds1, выполняемое заготовкой, может быть прямолинейным поступательным (рис. 6, в) или поступательным движением по криволинейной траектории (рис. 6, г), в данном случае по окружности.

Рис. 6. Схемы плоского шлифования

2 Конструкции шпиндельного узла, магнитного патрона, башмаков

Обусловлены специфическими особенностями внутришлифовальных станков. На современных внутришлифовальных станках скорость резания достигает 35. . .70 м/с. Она зависит от частоты вращения и диаметра шлифовального круга. Поскольку при внутреннем шлифовании диаметр круга ограничен, то для получения нужной скорости резания шлифовальному шпинделю сообщают большую частоту вращения.

Из-за этого применение клиноременной передачи для привода шпинделя невозможно Применяют плоский ремень, который может обеспечить частоту вращения до 15 000 мин-1, когда окружные скорости ремня достигают 60. . .100 м/с, но ремень быстро приходит в негодность (до 300 часов работы) .

Однако при дальнейшем росте скоростей плоскоременная передача уже не может передавать нужные нагрузки, так как под ремнем создается воздушный мешок, что делает неустойчивой работу привода По этой причине широко распространены электрошпиндели Их основная конструктивная особенность заключается в том, что вал ротора высокооборотного электродвигателя является одновременно шпинделем, на котором крепится шлифовальный круг Частота вращения такого шпинделя зависит только от числа пар полюсов обмотки статора и частоты тока, которую в настоящее время можно получить очень большой.

Недостаток данного метода — в необходимости дополнительных генераторов с высокой частотой тока. Электрошпиндели выпускают с частотой вращения круга 12 000. . .144 000 мин-1. Широко распространенный электрошпиндель ЭШ-18/2,2 (рис. 28) при частоте тока 300 Гц обеспечивает частоту вращения 18 000 мин-1

Рис. 28. Электрошпиндель модели ЭШ-18/2,2 внутришлифовального станка

Кроме этого варианта электрошпинделей, применяются конструкции с системой управления от ЧПУ с вентильно-индукторным электродвигателем.

Фирма Alfred Jager GmbH (Германия) производит высокочастотные шпиндели со скоростью вращения до 100 000 мин-1 и мощностью свыше 67 кВт. Модельный ряд шпинделей состоит из узлов диаметром от 29 до 150 мм. В электрошпинделях устанавливаются керамические прецизионные шариковые подшипники со смазкой на весь срок службы шпинделя.

Несколько иную конструкцию имеют применяемые на внутри- шлифовальных станках шпиндели модели S^80 и S^140 (рис. 29) . Они изготавливаются классов точности А и С. Мощность, развиваемая шпинделями, лежит в пределах от 0,75 до 15 кВт при максимальной частоте вращения шпинделя до 96 000 мин-1 Питаются они током частотой от 300 до 1600 Гц от специального генератора.

На шпиндель можно установить шлифовальный круг размером от ∅6… 40 х 9… 30 мм до ∅28. ..80 х 3… 60 мм. Подшипники смазываются мелкодисперсным масляным туманом со средним размером капелек около 0,002 мм Охлаждающий воздух проходит через три фильтра: влагоотделительный, осушительный и тонкой очистки.

Шлифование на жестких опорах (башмаках) применяют для обработки отверстий во втулках, имеющих шлифованный торец Заготовка при обработке лежит на двух (или четырех, если деталь длинная) жестких опорах, напоминающих люнет, и поджимается плоским шлифованным торцом к вращающемуся электромагнитному патрону на шпинделе передней бабки.

Рис. 29. Электрошпиндель модели 8т-140 для внутришлифовальных станков: 1 — подвод масляного тумана; 2 — вход и выход охлаждения; 3 — электрический разъем; 4 — выход распыленного масла; 5 — выход масляного конденсата.

Электромагнитные патроны бывают с вращающейся и с невращающейся магнитной системой. Корпус патрона с невращающимися магнитами крепится винтами к неподвижному корпусу бабки изделия. Магнитный поток создается одной катушкой и передается на вращающуюся планшайбу через регулируемый в пределах 0,1. . .

0,2 мм воздушный зазор. Планшайба состоит из внешней и внутренней частей, являющихся двумя полюсами электромагнита и разделенных латунной немагнитной прослойкой. Направление магнитных силовых линий таково, что они замыкаются через деталь. Зазор постоянно продувается сжатым воздухом, чтобы в нем не собирался шлам Наличие тягового усилия патрона контролируется с помощью реле тока, которое включает аварийный отвод шлифовальной бабки при обесточивании катушки. Аналогично устроен патрон с вращающимися магнитами

2 Схемы обработки на бесцентрово-шлифовальных станках

зависят от метода шлифования. Заготовки обрабатывают тремя способами (рис. 32): шлифованием напроход, врезным шлифованием, шлифованием до упора. При бесцентровом шлифовании обрабатываемая деталь 1 (рис. 32, а) устанавливается на опорный нож 5 между шлифовальным 2 и ведущим 3 кругами. Шлифовальный.

Рис. 31. Принципиальные схемы бесцентровых круглошлифовальныхстанков: а — с горизонтальной линией центров с неподвижной шлифовальной бабкой (слева) и с подвижными бабками (справа); б — с наклонной линией центров с неподвижной шлифовальной бабкой (слева) и с подвижными бабками и неподвижным суппортом (справа); в — с вертикальной линией центров, подвижными бабками и неподвижным суппортом; г — с двумя ведущими кругами, подвижными бабками и неподвижным суппортом; д — с двумя шлифовальными кругами, подвижными бабками и неподвижным суппортом;

круг вращается со скоростью v1 = 30…60 м/с, а ведущий — со скоростью vи = 10. . . 40 м/мин. Так как коэффициент трения между кругом 3 и деталью 1 больше, чем между деталью и кругом 2, то ведущий круг сообщает детали вращение со скоростью круговой подачи vи.

Перемещение заготовки 1 вдоль периферии круга 2 осуществляется в результате поворота ведущего круга 3 на угол до α = 9° или за счет наклона опорного ножа 5. В обоих случаях заготовка 1 находится в контакте с опорным ножом 5, шлифующим кругом 2 и ведущим кругом 3.

При врезном шлифовании (рис. 32, б) ведущий круг 3 сообщает детали 1 только вращательное движение. Ось ведущего круга устанавливают горизонтально или под небольшим углом (α = 0,5°), чтобы в процессе шлифования создать поджим к неподвижному упору 4. В этом случае ведущему кругу придается при правке цилиндрическая форма.

Для снятия всего припуска нужна поперечная подача, которая в зависимости от конструкции станка может реализовываться разными способами: за счет перемещения ведущего круга 3 и опорного ножа относительно неподвижной шлифовальной бабки 2, перемещением шлифовальной бабки 2 и опорного ножа относительно неподвижного ведущего круга 3, перемещением шлифовального 2 и ведущего 3 кругов относительно неподвижного опорного ножа.

Рис. 32. Схема бесцентрового шлифования: а — напроход; б — врезанием; в — в упор; 1 — деталь; 2 — ведущий круг; 3 — ведомый круг; 4 — упор; 5 — нож.

При бесцентровом шлифовании напроход обрабатываемая деталь при входе в зону шлифования самоустанавливается между кругами и перемещается силой продольной подачи, в это время шлифовальный круг 2 врезается в деталь 1 на величину снимаемого припуска. На участке врезания режущая кромка круга интенсивно изнашивается, образуя заборную часть, которая непрерывно увеличивается и изменяет условия резания Поэтому на долю среднего участка круга приходится снятие остаточного припуска и устранение отклонений формы.

На конечном участке — участке выхаживания — из-за возникновения обратного конуса на образующей шлифовального круга по мере перемещения детали к выходу глубина резания непрерывно уменьшается, способствуя снижению шероховатости и повышению точности детали При бесцентровом шлифовании напроход можно надежно обеспечивать обработку с точностью 5-6-го квалитета и шероховатость поверхности Ra = = 0,32. . .0,08 мкм.

Особенности конструкции бесцентрово-шлифовальных станков — это отсутствие зажимных устройств, наличие двух абразивных кругов, повышенная жесткость системы станок — инструмент — приспособление — деталь, короткие кинематические цепи, возможность оснащения станка простейшими загрузочными приспособлениями, позволяющими легко его автоматизировать

Делаем простейший шлифовальный станок своими руками

Учитывая тот факт, что серийное шлифовальное оборудование стоит недешево, есть смысл задуматься над тем, чтобы изготовить такой станок своими руками. Даже простейший самодельный станок, сделать который совсем несложно, позволит вам с высокой эффективностью и качеством выполнять шлифовку заготовок различной конфигурации.

Несущим элементом самодельного станка для выполнения шлифовальных работ является станина, на которой закрепляются два барабана и электрический двигатель. Для изготовления станины можно использовать толстый стальной лист, из которого вырезается площадка требуемого размера.

С двигателем все намного проще: его можно снять со старой стиральной машины, которая уже отслужила свой срок. Барабаны можно сделать наборными, для этого удобно использовать плиту ДСП, из которой вырезаются диски требуемого диаметра.

В качестве примера разберем последовательность действий по изготовлению самодельного шлифовального станка, станина которого имеет размеры 50х18 см. В первую очередь, из стального листа вырезают саму станину, а также рабочий стол, на котором будет закреплен электродвигатель. Размеры такого стола будут составлять примерно 18х16 см.

Важно, чтобы торцы станины и рабочего стола, которые будут соединяться, были обрезаны максимально ровно. Толстый лист металла, из которого вы будете изготавливать станину и рабочий стол, сложно разрезать вручную, поэтому лучше выполнить такую процедуру на фрезерном станке.

В станине и рабочем столе необходимо просверлить по три отверстия и надежно соединить их при помощи болтов. Только после этого устанавливается двигатель и надежно соединяется с поверхностью рабочего стола таким образом, чтобы основание двигателя  плотно прилегало к поверхности площадки.

Выбирая электродвигатель для своего самодельного шлифовального оборудования, важно обращать внимание на мощность: она должна быть не ниже 2,5 кВт, а частота вращения – около 1500 об/мин. Если использовать привод с более скромными характеристиками, то станок будет обладать невысокой эффективностью. Можно избежать необходимости использования редуктора, если грамотно подобрать диаметры ведущего и натяжного барабана.

Выбирать диаметры барабанов следует в зависимости от того, с какой скоростью будет перемещаться абразивная лента. Так, если скорость движения ленты должна быть приблизительно 20 м/сек, то необходимо изготовить барабаны диаметром 20 см. Для установки натяжного барабана используется неподвижная ось, а ведущий фиксируется непосредственно на валу электродвигателя.

Чтобы сделать вращение натяжного барабана более легким, используется подшипниковый узел. Площадку, на которой устанавливается натяжной барабан, лучше всего сделать с некоторым скосом, это обеспечит плавный контакт абразивной ленты с обрабатываемой заготовкой.

Не составит особой сложности изготовить и барабаны для самодельного шлифовального станка. Для этого необходимо нарезать из ДСП квадратные заготовки размером 20 на 20 см, в центре каждой из которых просверливается отверстие. Затем эти заготовки собираются в пакет толщиной 24 см, который протачивается для формирования цилиндрического барабана диаметром 20 см.

Чтобы абразивная лента не проскальзывала на барабанах, на их поверхность можно натянуть широкие резиновые кольца, которые обычно нарезают из камеры велосипеда или мопеда. Ширина абразивной ленты, которую можно изготовить самостоятельно, должна составлять порядка 20 см.

Изготовление роликов для шлифовального станка

Я сделал ролики из нескольких отрезков древесины твердой породы толщиной 2,5 см. Но можно использовать МДФ, фанеру или другой материал. При укладывании слоев нужно делать так, чтобы волокна располагались перпендикулярно, это придаст роликам дополнительную прочность и слои не расколются.

Необходимо изготовить три ролика: главный ролик, верхний ролик и натяжной ролик. Главный ролик сделан из двух 13 х 13 см кусков толщиной 2,5 см. Верхний и натяжной ролики из двух кусков древесины размером 10 х 10 см.

Процесс:Начните со склеивания пар 13 см и 10 см кусков древесины, зажав их струбцинами. После высыхания клея, обрежьте углы при помощи торцовочной пилы, затем отыщите центр каждой детали. Закрепите их в токарном станке и обрабатывайте, пока их размеры не станут 5 х 10 см и 5 х 8 см.

Верхний и натяжной ролики:Далее необходимо установить подшипники в роликах размером 5 х 8 см. Выберете корончатое или перовое сверло, и в центре высверлите углубление на ширину подшипника. Внутренне кольцо подшипника должно свободно вращаться, поэтому нужно высверлить отверстие, проходящее насквозь ролика через внутреннее кольцо подшипника. Это позволит болту пройти насквозь с минимальным отверстием.

Главный ролик:Эта деталь делается немного по-другому. На нем нет подшипников, однако если вал выходит из ролика меньше чем на 5 см, нужно будет сточить ролик по ширине. Измерьте диаметр вала и в центре ролика нужно высверлить такое же отверстие. Попробуйте вставить вал, он должен крепко держаться, иначе ролик будет трясти.

Классификация шлифовального оборудования

В зависимости от области применения станки для шлифования подразделяются на целый ряд типов.

Круглошлифовальные

Это оборудование предназначено для шлифовки цилиндрических (Ø 25–600 мм) и конических заготовок. Такие станки имеют в своей конструкции шпиндель, вращающийся в горизонтальной плоскости, который может передвигаться на специальных салазках. Деталь, требующая обработки, может зажиматься в патроне или между центрами задней и передней бабки.

Универсальные круглошлифовальные

Такие станки применяются для шлифования наружных и торцевых поверхностей цилиндрических заготовок (Ø 25–300 мм), а также деталей конической формы. Для выполнения обработки заготовки могут фиксироваться в центрах или в патроне.

Врезные круглошлифовальные

Шлифовальные станки этого типа используются для обработки цилиндрических (Ø 150–400 мм), конических и профильных заготовок, которые фиксируются в центрах оборудования. Обработка осуществляется за счет поперечного движения (врезания) абразивного круга.

Бесцентровые круглошлифовальные

Обработка на таком оборудовании может выполняться по двум схемам: на проход (цилиндрические поверхности (Ø 25–300 мм)) и методом врезания (цилиндрические, конические и профильные поверхности). Отличительной особенностью шлифовальных станков данного типа является то, что в их конструкции не предусмотрены центры для фиксации заготовок.

Вальцешлифовальные

Сюда относятся станки для шлифования прокатных вальцов цилиндрической, конической и профильной конфигурации. Фиксация заготовок на станках этого типа осуществляется при помощи центров оборудования.

Для шлифования шеек коленчатых валов

На таких станках, работающих по методу врезания, выполняют одновременную или последовательную шлифовку шатунных шеек коленчатых валов.

Внутришлифовальные

Эти устройства позволяют обрабатывать цилиндрические и конические отверстия в широком интервале размеров (диаметром 1–10 см на настольном шлифовальном станке и до 100 см – на производственном).

Плоскошлифовальные

Обработка на таком оборудовании выполняется торцом или периферией абразивного круга. Шлифовальные станки этого типа могут оснащаться дополнительными устройствами, что дает возможность выполнять на них обработку заготовок из металла сложной конфигурации.

Двухсторонние плоскошлифовальные

На этом оборудовании можно одновременно выполнять обработку двух плоских поверхностей, что значительно увеличивает его производительность. Такие шлифовальные станки, на которых обрабатываемые детали фиксируются на специальном подающем устройстве, могут быть вертикального или горизонтального типа.

Для шлифовки направляющих

Максимальная длина направляющих, которые можно обрабатывать при помощи этих шлифовальных станков, составляет 1000–5000 мм. Направляющими таких типов оснащены станины, рабочие столы, салазки и другие узлы оборудования различного назначения.

Универсальные заточные

Такие шлифовальные станки служат для заточки различного инструмента с максимальным диаметром 100–300 мм (метчики, развертки, зенкеры, фрезы и др.). Технические возможности оборудования этого типа позволяют оснащать его дополнительными приспособлениями для обработки цилиндрических заготовок, а также для внутреннего и торцевого шлифования.

Обдирочно-шлифовальные

Это шлифовальное оборудование применяют для обдирки и зачистки поверхности заготовок методом шлифования. На таких станках используются абразивные круги диаметром 100–800 мм.

Плоско-притирочные

Это шлифовальное оборудование применяется для выполнения притирки заготовок с плоскими и цилиндрическими поверхностями. Диаметр абразивных дисков, которые устанавливаются на таких станках, составляет 200–800 мм.

Кругло-притирочные

На этом оборудовании выполняют притирку калибровочного и измерительного инструмента, изготовленного из металла. Максимальный диаметр калибров и инструментов, которые можно обрабатывать на станках этого типа, – 50–200 мм.

Шлифовально-притирочные

С помощью такого оборудования выполняют притирку отверстий, максимальный диаметр которых составляет 100–300 мм.

Шлифовально-отделочные

Это станки, предназначенные для выполнения отделочных (притирочных) операций. На таких устройствах обрабатывают различные изделия из металла: коленчатые валы с максимальным диаметром 100–200 мм, шпиндели оборудования, поршни и др.

Полировальные

Такие станки служат для выполнения полировки деталей из металла. На этом универсальном оборудовании можно выполнять полировку плоских, цилиндрических, конических, внутренних поверхностей, а также заготовок сложной конфигурации. В качестве рабочего инструмента на этих станках может быть использован бесконечный ремень шириной 100–200 мм или мягкий полировальный круг диаметром 100–200 мм.

Хонинговальные

Существуют также хонинговальные станки, которые используются для выполнения тонкого шлифования (0,04–0,08 мм на диаметр).