Справочник технолога-машиностроителя
Глава 6. ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

Рабочий цикл шлифования. Обработка на круглошлифовальных станках ведется мето­дом многопроходного шлифования, когда за каждый оборот обрабатываемой детали сни­мается определенный припуск. Снимаемый припуск за каждый оборот детали или глубина Т срезаемого слоя не остаются постоянными, они изменяются на протяжении всей операции и определяют структуру рабочего цикла шлифования.

Типовая схема рабочего цикла шлифования состоит из четырех этапов: врезания, черново­го съема, чистового съема и выхаживания (рис. 229). Этап τ₁ врезания характеризуется ускоренной поперечной подачей шлифовально­го круга, вызывающей непрерывное увеличе­ние глубины t срезаемого слоя в результате нарастания упругого натяга в технологической системе. При достижении заданного максимального значения t поперечную подачу кру­га замедляют. Глубина срезаемого слоя стаби­лизируется, и начинается этап τ₂ чернового съема, во время которого удаляется до 60-70% общего припуска. Перед началом третьего этапа τ₃ поперечная подача круга снова снижается, и чистовой съем металла протекает при непрерывно уменьшающейся глубине t, способствующей повышению точ­ности шлифуемой поверхности. На этапе τ₄ выхаживания поперечная подача круга прекра­щается, глубина t быстро уменьшается, дости­гая минимального значения. На этом этапе окончательно формируется качество шлифуе­мой поверхности. Таким образом, изменяя глубину t срезаемого слоя, удается за одну операцию снять неограниченный припуск, устранить погрешности предшествующей обработки и обеспечить заданные требования точности и параметр шероховатости поверх­ности.

В тех случаях, когда детали поступают на шлифование с большим колебанием припуска, целесообразно в рабочий цикл вводить при­нудительное прекращение поперечной подачи круга после окончания этапа чернового съема. Этим достигается уменьшение упругих отжатий в технологической системе перед началом чистового съема, благодаря чему стабилизи­руются условия завершающего этапа обработ­ки, повышается качество шлифуемых деталей в поточном производстве. Этой же цели слу­жит введение в механизм подачи станка адап­тивной системы управления врезанием и чер­новой подачей круга по заданной мощности резания.

При круглом шлифовании шатунных шеек коленчатого вала за одну операцию снимают припуск до 1,0—1,5 мм на диаметр; при этом отклонение формы уменьшается с 0,3—0,5 мм до 10 мкм, снижается параметр шероховато­сти поверхности с Ra = 10 ÷ 20 мкм до Ra = 0,63 ÷ 1,25 мкм, повышается точность с 0,2—0,3 мм до 25 мкм.

Для расширения технологических возмож­ностей шлифования в некоторых случаях целе­сообразно формировать рабочий цикл не только путем распределения припуска и попе­речных подач, но также и варьированием ча­стоты вращения шлифовального круга и обра­батываемой детали на этапах чернового и чистового съема. Примером эффективности подобного цикла может служить шлифование кулачков распределительного вала. При про­фильном шлифовании кулачков максималь­ную частоту вращения детали ограничивают 45 об/мин, чтобы избежать искажения профи­ля кулачка. В свою очередь, замедленное вращение детали вынуждает ограничивать ско­рость круга 35 м/с и уменьшать поперечную подачу, чтобы не вызвать шлифовочных прижогов и снижения твердости кулачков. В новых станках частота вращения детали и скорость круга на этапе чернового съема увели­чена в 2 раза (v_к = 60 м/с; n_изд = 90 об/мин), благодаря чему значительно возросла попе­речная подача и сократилось время снятия основного припуска. На этапах чистового съема и выхаживания, когда окончательно формируется профиль и качество рабочей по­верхности кулачка, частота вращения детали и скорость круга уменьшаются в 2 раза.

Различают обдирочное, предварительное, окончательное и тонкое шлифование. При об­дирочном шлифовании (без предварительной токарной операции) снимается увеличенный припуск от 1 мм и более на диаметр. Обди­рочное шлифование целесообразно выполнять при v_к = 50 — 60 м/с.

В отличие от токарной обработки, обди­рочное шлифование обеспечивает более высо­кую точность обработки (8—9-го квалитета) и шероховатость поверхности Ra = 2,5 — 5,0 мкм, не требует последующего предваритель­ного шлифования Его целесообразно приме­нять при наличии точных заготовок или заго­товок, имеющих плохую обрабатываемость лезвийным инструментом

Предварительное шлифование выполняют после токарной обработки при v_к = 40—60 м/с. Предварительное шлифование часто вы­полняют до термической обработки в качестве промежуточной операции для подготовки по­верхности к окончательной обработке. На опе­рациях предварительного шлифования дости­гается точность 6—9-го квалитета и шерохова­тость поверхности Ra = 1,2— 2,5 мкм.

Окончательным шлифованием достигается точность 5 —6-го квалитета и шероховатость поверхности Ra = 0,2— 1,2 мкм. Наиболее ча­сто v_к = 35 — 40 м/с.

Тонкое шлифование применяют главным образом для достижения шероховатости по­верхности Ra = 0,025 — 0,1 мкм. Для него тре­буется очень хорошая предварительная подго­товка, так как снимаемый припуск при тонком шлифовании не превышает 0,05—0,1 мм на диаметр. Тонкое шлифование можно осущест­влять на прецизионных станках специальными кругами, оно экономически целесообразно лишь в условиях единичного и мелкосерийно­го производства.

Рекомендуемые припуски на круглое шли­фование приведены в табл. 50.

Методы шлифования. На круглошлифовальных станках осуществляют продольное и врезное шлифование (табл. 51).

Метод продольного шлифования более универсальный, чем метод врезного шлифова­ния. Он не требует специальной наладки, од­ним шлифовальным кругом можно обрабо­тать поверхности разной длины. При продоль­ном шлифовании круг изнашивается более равномерно и заметно не влияет на отклоне­ние от цилиндричности шлифуемой поверхно­сти, в этом случае применяют более мягкие круги, работающие в режиме самозатачива­ния, которые не требуют частой правки и обладают повышенной режущей способностью. При продольном шлифовании дости­гаются наименьшие параметры шероховато­сти, минимальное тепловыделение и лучшее качество шлифуемой поверхности. Применяют этот метод при обработке цилиндрических по­верхностей значительной длины (свыше 50 мм).

При врезном шлифовании одновременно обрабатывается вся шлифуемая поверхность. Этот метод более производительный, для его осуществления применяют более широкие кру­ги и станки повышенной мощности и жесткости. Износ круга непосредственно влияет на точность шлифуемой поверхности. Поэтому при врезном шлифовании выбирают круг по­вышенной твердости, который быстрее зату­пляется и требует более частой принудитель­ной правки.

Врезное шлифование применяют при обра­ботке коротких шеек, поверхностей, ограниченных буртами, ступенчатых и фасонных по­верхностей, а также при необходимости одно­временного шлифования шейки и торца. Врез­ное шлифование наиболее целесообразно при­менять в серийном и массовом производстве.

Установка обрабатываемой детали. В табл. 52 приведены основные схемы установки обра­батываемых деталей на кругло шлифовальных станках. Точность установки детали зависит от точности формы и положения опорных цен­тров станка и несущих поверхностей цен­тровых отверстий детали.

При несовмещении осей конусов и погреш­ностях их формы неизбежно возникает непол­ное прилегание несущих поверхностей отвер­стий детали к упорным центрам станка (рис. 230), что приводит к погрешностям формы обрабатываемых поверхностей.

Для сплошных и полых деталей с отвер­стием менее 15 мм применяют острые центры. При неподвижных центрах обеспечивается бо­лее высокая точность шлифования. Поэтому во вращающихся центрах обрабатывают толь­ко тяжелые детали и детали с осевыми отвер­стиями, имеющими узкие центровые фаски. Для уменьшения изнашивания центров необ­ходимо, чтобы они были твердосплавными.

Детали с допуском базовых отверстий 0,015—0,03 мм шлифуют на жестких оправках, а с допуском более 0,03 мм — на разжимных оправках.

В случае базирования по отверстию и тор­цу применяют жесткие оправки с упором в торец.

Уменьшить отклонение от соосности мож­но применением оправки с небольшой конус­ностью (0,01—0.015 мм на 100 мм длины). Вы­сокая точность обработки по диаметру и допуску концентричности достигается ис­пользованием мембранных патронов (рис. 231). На планшайбе 3 закреплен мем­бранный диск 4 с кулачками 5. При движении штока 1 от патрона к шпинделю 2 мембранный диск прогибается и кулачки сближаются. По­сле установки обрабатываемой детали 6 на ку­лачки 5 шток возвращается в исходное положение, и в результате упругости мембранного диска кулачки зажимают обрабатываемую де­таль.

При обработке длинных и гонких деталей нужна дополнительная опора в виде люнета. Применяют двух- и трехопорные люнеты. Двухопорный люнет устанавливают непосред­ственно в зоне шлифуемой поверхности, а трехопорный — для создания центрирующей опоры по ранее шлифованной базе. В двухопорном люнете (рис. 232) опорные колодки 6 и 8 расположены по направлению действия горизонтальной и вертикальной составляю­щих силы шлифования. По мере уменьшения диаметра обрабатываемой шейки в процессе шлифования опорные колодки непрерывно подводят до касания с поверхностью шейки. Сначала поджимают вертикальную колодку 8, а затем горизонтальную 6. Особенно точно регулируют горизонтальную колодку, так как в основном от нее зависит точность обработ­ки. Чтобы в процессе регулирования не допу­скать пережима обрабатываемого вала опорными колодками, имеются упорные коль­ца 2 и 5, которые устанавливают по размеру шлифованной шейки. При последующем шлифовании однотипных деталей кольца ограни­чивают перемещение опорных колодок.

В массовом производстве используют сле­дящие люнеты (рис. 233). По мере удаления припуска и уменьшения размера шейки опорные колодки автоматически следуют за обрабатываемой поверхностью под действием пружины 2 и клина 3. В связи с малым углом конуса клиновой механизм замыкает кинема­тическую цепь и препятствует отжиму коло­док 1. Отвод колодок в исходное положение осуществляется штоком 4 гидропривода. Сила поджима колодок 1 к шлифуемой шейке регу­лируется. Следящий люнет предотвращает прогибание вала, обеспечивает постоянное по­ложение геометрической оси, сокращает время настройки и позволяет автоматизировать про­цесс шлифования длинных валов. При обра­ботке деталей диаметром 25 мм на каждые 250 мм длины обрабатываемой поверхности нужно устанавливать один люнет, С уменьше­нием диаметра и жесткости детали увеличи­вается число необходимых люнетов.

Трехопорный люнет имеет три индивиду­ально регулируемые опоры, расположенные по вершинам равнобедренного треугольника. Верхняя опора смонтирована на шарнирной консоли и может раскрываться при установке или снятии детали. Такие люнеты чаще ис­пользуют для длинных деталей, закрепленных только с одного конца и требующих дополни­тельной опоры, которая не может быть обес­печена центром задней бабки (например, когда деталь с другой стороны не имеет центровоч­ного отверстия или когда на конце вала дол­жен быть доступ для шлифования торца или отверстия).

Подготовка шлифовальных кругов. Крепле­ние кругов должно быть надежным и не долж­но создавать в круге внутренних напряжений. Для равномерного зажима между кругом и за­жимными фланцами устанавливают кольцевые прокладки толщиной 0,5 — 3,0 мм из кожи, вой­лока, резины или картона.

Новые абразивные круги подвергают дву­кратной балансировке в сборе с фланцами. После предварительной  балансировки  круг устанавливают на шлифовальный станок, предварительно правят и снова снимают для окончательной балансировки. Простоев стан­ка, вызванных повторной балансировкой, можно избежать предварительной правкой круга на специальной установке вне станка (рис. 234).

Подлежащий правке круг 2 в сборе с флан­цами помещают на шпинделе бабки 3. Три суппорта несут шлифовальные головки с пра­вящими кругами 1, 4 и 5 из карбида кремния. Круг 2 правится по периферии и двум торцам, Бабка 3 имеет поворотные салазки для правки конических поверхностей, Для установки фланцев разных конструкций служит набор переходных втулок. Головки представляют со­бой автономные узлы с индивидуальными электроприводами,

Дисбаланс, появляющийся в связи с неод­нородностью абразивных кругов, по мере уменьшения их диаметров устраняют баланси­ровкой на ходу непосредственно на шлифо­вальном станке.

Наиболее универсальным является способ статической балансировки (рис. 235) в динами­ческом режиме с помощью стробоскопическо­го прибора. Измерительный датчик 4, уста­новленный на наиболее чувствительном узле шлифовальной бабки, воспринимает вибрации, вызванные неуравновешенностью круга, пре­образует их в электрические сигналы и пере­дает в электронный блок 6, в котором они фильтруются, усиливаются и передаются на стробоскопическую лампу 2. Лампа периоди­чески синхронно с вибрациями включается и освещает наиболее легкий участок вращаю­щегося круга 7. На зажимном фланце нанесе­но цифровое табло 5. Стробоскопический эф­фект создает видимость неподвижности круга и позволяет по цифровому табло определить расположение его наиболее легкого участка, а индикатор 1 указывает значение дисбаланса. Поворотом сухарей 3 устраняют дисбаланс круга.

Методы правки шлифовальных кругов. Правкой восстанавливают режущую способ­ность, форму и микропрофиль рабочей по­верхности круга. Точность формы круга опре­деляется главным образом износостойкостью правящего инструмента. Рельеф режущей по­верхности зависит от типа правящего инстру­мента и режимов правки, особенно продоль­ной подачи s_пр. В зависимости от s_пр, при правке съем металла изменяется в 2 — 3 раза.

На стойкость правящего инструмента влияет скорость правки. Применяют три схемы правки: обтачиванием, обкатыванием и шлифованием.

При правке обтачиванием правящий инструмент выполняет роль резца. Скорость правки равна скорости вращения шлифоваль­ного круга. Правка обтачиванием, будучи на­иболее простой и надежной, вместе с тем вы­зывает наибольший износ правящего инстру­мента. Этим требованиям может удовлетво­рять лишь алмазный инструмент, обладаю­щий наибольшей износостойкостью. Обтачи­вание применяют главным образом для авто­матической и профильной правки, а также для кругов, используемых при шлифовании с до­стижением точности 5-го квалитета и параме­тра шероховатости поверхности Ra =0,4 мкм. Инструментом при правке обтачиванием слу­жат; алмазные карандаши (ГОСТ 607— 80); алмазы  в оправах (ГОСТ 22908-78);  алмазные инструменты, режущая часть которых шлифуется с получением определенной формы: резцы, иглы, гребенки (ГОСТ 17564-72, ГОСТ 17368-79 и др.).

Простота конструкции, жесткость, исполь­зование недорогих алмазов, возможность осу­ществления правки до полного износа ал­мазных зерен, малая чувствительность к изме­нениям условий правки предельно упрощают эксплуатацию алмазных карандашей. Поэтому карандаши целесообразно применять на всех операциях шлифования.

Алмазы в оправах имеют более острые ориентированные режущие кромки. Поэтому инструмент работает с меньшими силами, что важно при правке кругов на вулканитовой связке, резьбошлифовании (однониточным кругом), шлицешлифовании, зубошлифовании и в других случаях, когда необходимо получить острые тонкие режущие кромки, или уменьшить упругие отжатия круга на вулкани­товой связке в процессе его правки. Для ра­ционального использования алмазов необхо­димо переставлять зерна новой острой верши­ной вверх, когда площадь износа достигает 1-2 мм².

У ограненных алмазных инструментов со­здают режущие кромки, ориентированные по направлению наибольшей твердости. Этот ин­струмент необходим для образования сложных профилей и одновременной правки периферийных и торцовых поверхностей по копиру.

В массовом производстве находят приме­нение алмазные гребенки, в которых алмазы закреплены в виде удлиненных пластин. Ал­мазные гребенки обеспечивают высокую точ­ность автоматической правки и имеют стой­кость в 10—15 раз более высокую, чем однокристальный инструмент.

Правку обкатыванием осуществляют пра­вящими дисками, получающими вращение от контакта образующей со шлифовальным кру­гом. Обкатывание со скоростью до 5 м/с спо­собствует наименьшему износу правящего ин­струмента. Для правки применяют металличе­ские и твердосплавные диски.

Правку обкатыванием используют также для накатки резьбовых и фасонных поверхно­стей на шлифовальном круге. В процессе на­катки скорость шлифовального круга снижает­ся до 1—2 м/с.

Правку шлифованием осуществляют при­нудительным вращением правящего диска от привода передней бабки станка или индиви­дуального электропривода. Этот метод правки применим лишь для алмазных роликов и крупногабаритных карбидокремниевых кру­гов очень высокой твердости. Многолезвийный вращающийся инструмент имеет уменьшенный износ, повышает точность и однородность правки.

Алмазный ролик вследствие чрезвычайно малого износа осуществляет до 50 тыс. пра­вок, упрощает наладку и обеспечивает одно­родность качества деталей в условиях массо­вого производства.

Правку кругами из черного карбида крем­ния твердостью ЧТ и ВТ используют преиму­щественно на круглошлифовальных станках с принудительным вращением от привода передней бабки станка. В табл. 53 приведены основные схемы правки на круглошлифовальных станках.

Методы измерения в процессе шлифования. Основные средства и схемы измерения шли­фуемой поверхности при круглом шлифовании приведены в табл. 54. Простейшим и широко применяемым является метод измерения с по­мощью накидной индикаторной скобы.

Трехконтактная индикаторная скоба (рис. 236, а) имеет масляный виброизолятор 1, ин­дикаторную державку 2 и сменную скобу 3, устанавливаемую в державке. Неподвижные наконечники 4 и 5 сменной скобы — опорные; подвижной наконечник б воспринимает откло­нения шлифуемой шейки 8 и передает их инди­катору 7. Нижний опорный наконечник 5 ка­сается детали не в диаметральной плоскости подвижного наконечника 6, а в точке, смещен­ной примерно на 15° в направлении вращения шлифуемого вала, что делает более надежной и устойчивой посадку всей индикаторной скобы на измеряемой шейке. Шлифовальный круг 9 огражден защитным кожухом 10. Шар­нирное соединение державки с вибро изолятором позволяет скобе следовать за любым перемещением вала при его шлифовании и ис­ключает погрешности измерения. Виброизоля­тор укрепляют на защитном кожухе шлифовального круга. При шлифовании напроход вала со шпоночными канавками, срезами и ни высыпающими шейками измерение проводят в одном сечении на гладкой части шейки, для чего виброизолятор с индикаторной скобой укрепляют на столе или на одной из бабок станка, и он перемещается вместе с шлифуе­мой деталью (рис. 236,б)

При врезном шлифовании шеек разных диаметров применяют быстросменные индика­торные скобы, каждую из которых настраи­вают на размер одной шейки. При шлифова­нии валов со шлицами или шпоночными канавками могут быть применены обычные трехконтактные индикаторные скобы, у ко­торых рабочие поверхности опор должны иметь длину не менее двойной ширины разоб­щенного участка шлифуемой поверхности.

При многокруговом шлифовании несколь­ких шеек индикаторные скобы устанавливают по двум крайним шейкам, размеры остальных шеек обеспечиваются автоматически без измерения.

Интенсификация шлифования. Высокоскоро­стное шлифование. На операциях со снятием большого припуска повышение скорости круга позволяет пропорционально увеличить минутный съем металла при сохранении стойкости круга и параметров шерохова­тости шлифованной поверхности На опера­циях окончательного шлифования, когда необ­ходимо повысить качество обрабатываемой поверхности, увеличение скорости круга не должно сопровождаться ростом поперечной подачи (минутного съема металла) В этом случае высокоскоростное шлифование позво­ляет уменьшить параметры шероховатости поверхности, повысить точность обработки путем снижения силы резания и износа круга, а также увеличить производительность с помощью уменьшения числа правок круга, со­кращения времени выхаживания и увеличения обшей стойкости круга На современных круглошлифовальных станках скорость крyгa мо­жет быть увеличена до 50 — 60 м/с.

При шлифовании кольцевых канавок (рис, 237) со скоростью v_к = 60 м/с вместо v_к = 35 м/с значительно увеличивается кромко-стойкость круга, повышается точность и снижа­ются параметры шероховатости. При увеличе­нии поперечной подачи и сокращении времени правки круга алмазным роликом производительность возрастает в 2 раза.

В основе обдирочного шлифования лежит увеличение минутной поперечной или про­дольной подачи за один оборот шлифовально­го круга. Оно эффективно при обдирке отли­вок, поковок, абразивной отрезке, снятии обезуглероженного слоя на прутках перед ка­либрованием, обработке плоских поверхностей на корпусных чугунных отливках, в отделе­ниях затачивания для снятия изношенных или выкрошенных участков режущего инструмен­та. Часто обдирочное шлифование сопрово­ждается одновременным повышением скоро­сти круга до 50 — 80 м/с в целях повышения интенсивности съема металла и уменьшения расхода кругов.

Эффективность обдирочного шлифования на высокой скорости резания подтверждает абразивная отрезка заготовок из быстрорежу­щих сталей. Штанговый и прутковый мате­риал диаметром 20-120 мм отрезается на шлифовально-отрезном станке 8252 при скоро­сти круга 80 м/с. Абразивные отрезные круги диаметром 500 мм и шириной 4,5 мм рабо­тают с поперечной подачей круга 500— 750 мм/мин. Для отрезки штанги диаметром 75 мм из быстрорежущей стали на кругло-пильном станке требуется 8 — 11 мин; скорост­ная абразивная отрезка той же заготовки не превышает 13 — 14 с, кроме того сокращается отход металла в стружку вследствие уменьше­ния отрезаемой ширины с 6,5 мм при кругло-пильном инструменте до 4,5 мм на абразивно-отрезном станке. Скоростная абразивная отрез­ка обеспечивает более низкий параметр шеро­ховатости и отсутствие заусенцев на плоскости среза.

Глубинное шлифование предусматривает применение больших глубин резания и мед­ленной «ползучей» подачи. При этом значи­тельно меньше ощущается влияние исходных погрешностей формы и колебания припуска на результаты обработки. Поэтому глубинное шлифование применяют для обработки заго­товок без предварительной лезвийной обра­ботки, например для шлифования спиральных канавок на сверлах диаметром 4,5—10 мм и пазов по целому.

Совмещенное шлифование широкими кругами применяют для одновременной обработки нескольких шеек и прилегающих к ним торцов на торцекруглошлифовалъных станках. Угол наклона оси круга 8 — 45°. С возрастанием припуска и высоты шлифуемых торцов угол наклона круга увеличивают, чтобы создать ус­ловия шлифования торцов периферией круга с меньшим тепловыделением. При использо­вании автоматической угловой подачи круга, перпендикулярной его оси, угол наклона круга чаще выбирают 26,6° или 45º, чтобы соста­вляющие угловой подачи по торцу и шейке находились в соотношении 1:2 или 1:1. Для уменьшения снимаемого припуска по торцам важное значение имеет осевая ориентация де­тали относительно круга. Обычно обрабаты­ваемую деталь ориентируют по одному из на­иболее трудношлифуемых торцов, чтобы при­пуск по этому торцу был наименьшим. Осевая ориентация на станке осуществляется с по­мощью осевого локатора. Для этой цели обрабатываемая деталь после установки в центрах перемещается продольно до упора базо­вого торца в локатор, положение которого со­гласовано с положением торца шлифовально­го круга.

При профильной правке шлифовального круга формируется режущая поверхность кру­га и достигаются определенная точность и взаимное расположение шлифуемых поверх­ностей. Профилирование круга достигается правкой однокристальным алмазом по копиру или фасонным алмазным роликом.

При копирной правке регулированием про­филя и положения копира можно получать размеры одновременно шлифуемых поверхно­стей в соответствии с требованиями чертежа, компенсировать упругие отжатая технологиче­ской системы и другие погрешности, вы­званные неравномерным распределением припуска и неоднородностью режущих свойств шлифовального круга.

Примером совмещенного шлифования с применением копирной правки является одновременное шлифование трех шеек и одно­го прилегающего торца поворотного кулака автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 238). Технологиче­ские особенности данной операции состоят в том, что крайние обрабатываемые шейки разнесены на 70 мм друг от друга и при этом необходимо обеспечить точность шейки с до­пуском 17 мкм и параметр шероховатости по­верхности Ra =0,6 мкм для детали из незака­ленной стали 40Х в условиях поточной обра­ботки в автоматической линии. Для выполне­ния этих требований необходима прецизион­ная правка кругов с минимальными упругими отжатиями в правящем копирном устройстве; шлифование осуществляют при сравнительно невысокой интенсивности резания, чтобы со­хранять возможно дольше микрорельеф режу­щей поверхности и профиль режущей кромки, а также не вызывать значительных отжатий в технологической системе. Этим можно объяснить что, несмотря на хорошую подго­товку детали до шлифования и снятие сравни­тельно малых припусков (0,4—0,3 мм на диа­метр), шлифование ведется при черновой пода­че 0,8 мм/мин и чистовой подаче 0,2 мм/мин. Время рабочего цикла составляет 50 с. Стой­кость круга между правками — 30 деталей. Совмещенное шлифование поворотных ку­лаков на низких подачах обеспечивает длительную эксплуатацию кругов. Один комплект кругов работает шесть месяцев и обрабаты­вает 50 — 55 тыс. деталей. Этот пример по­казывает, что совмещенное шлифование пре­цизионных поверхностей на низких подачах с удлиненным циклом обработки полностью компенсируется высокой надежностью техно­логического процесса и отсутствием дли­тельных простоев станка на смену кругов и подналадки.

Недостатком однокристальной копирной правки широких кругов является значительное время правки круга, которое достигает 10—15% рабочего времени станка, а также влияние износа и затупления однокристально­го алмаза на качество шлифования. По этой причине в некоторых новых конструкциях станков для совмещенного шлифования при­менены алмазные ролики (профиль которых соответствует профилю шлифуемой поверхно­сти), которые в процессе правки методом вре­зания формируют заданный профиль шлифо­вального круга. В этом случае время правки в малой степени зависит от ширины шлифовального круга и уменьшаются на 3 — 5 % про­стои станка на правку. В некоторых случаях правка роликом по времени совмещается со сменой обрабатываемой детали и не вызывает длительного простоя станка. Преимуществом правки роликами является стабильность каче­ства обработки за период стойкости ролика из-за исключительно малого износа и усредне­ния качества правки большим числом одно­временно работающих алмазных правящих зе­рен. Наибольшая эффективность правки ал­мазными роликами проявляется при совме­щенном шлифовании нескольких поверхностей профильным кругом. В этом случае алмазный ролик обеспечивает необходимые размеры и положение шлифуемых поверхностей без участия и влияния оператора, поддерживает условия «вечной» наладки с высокой надеж­ностью получения заданных параметров каче­ства обработки.

Эффективность совмещенного шлифования широкими кругами подтверждается примером шлифования шеек и торцов вала коробки пере­дач автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 239). На первом станке три прилегающие друг к другу шейки и торец (рис. 239, А) вторичного вала коробки передач шлифуются одновременно широким профильным кругом. Опорный торец, при­легающий к этой шейке, используется для осевой установки вала по локатору. Этим обеспечивается наименьший припуск по горцу и соблюдение осевых размеров шеек.

На втором станке применена двухкруговая наладка, состоящая из одного широкого про­филированного круга для одновременного шлифования двух шеек и узкого круга для со­вмещенного шлифования шейки и торца (рис. 239, Б) Рабочий цикл шлифования осущест­вляется при трек подачах. При черновой по­даче 1,2 мм/мин снимается 65% припуска; при получистовой подаче 0,4 мм/мин снимается 25% припуска; на долю чистовой подачи 0,1 мм/мин приходится 10% общего припуска. Чтобы уменьшить упругие отжатия в техноло­гической системе и ослабить влияние износа и разных скоростей резания на участках на­ибольшего и наименьшего диаметра круга, не­обходимо поддерживать высокие режущие свойства кругов и чаще править круг. Поэто­му период стойкости между правками выбран сравнительно небольшим (10—15 деталей). Практически принудительная автоматическая правка включается после 15 мин работы стан­ка. Однако время правки алмазным роликом составляет всего 30 с. По времени правка со­вмещается со сменой обрабатываемых деталей и поэтому почти не вызывает дополнительно­го простоя станка.

Правящий алмазный ролик имеет принуди­тельное встречное вращение со скоростью 60 м/мин. Общая стойкость ролика составляет 6 — 8 месяцев работы. Так как в алмазном ро­лике изнашивание связки значительно опере­жает изнашивание алмазов, периодическое наращивание связки повышает долговечность ролика в 2 раза.

Ранее выполняемое раздельное шлифова­ние на шести станках заменено совмещенным шлифованием шеек на двух станках и высво­бождением девяти рабочих. Точность взаим­ного расположения шеек увеличилась в 2 раза. Станки для совмещенного шлифования вто­ричных валов полностью автоматизированы, включая загрузку, установку, осевую локацию и зажим детали, рабочий цикл шлифования, активный контроль, принудительную правку алмазными роликами и разгрузку после обработки. Комплексная автоматизация операций совмещенного шлифования позволила объеди­нить обслуживание двух станков одним рабо­чим.

На третьем станке осуществляется прорез­ка с v_к = 60 м/с одновременно двух кольцевых канавок на закаленном валу твердостью HRC 56—62 (рис. 239, в), что позволило исключить операцию предварительного точения канавок до термической обработки, повысить точность и снизить параметры шероховатости поверх­ности шлифуемых канавок.

В качестве примера многокругового шли­фования можно привести одновременное шли­фование шеек коленчатого и распределитель­ного вала автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 240). Технологическая особенность данной опера­ции состоит в том, что разными кругами, ра­ботающими в одном автоматическом цикле, необходимо обработать шейки, располо­женные но всему валу длиной 800 мм, с колебанием припуска на шлифование 0,5 мм на диаметр к получить на всех обрабатываемых шейках точность 20 мкм, отклонение от соос­ности всех шеек 5 мкм и параметр шерохова­тости поверхности Ra = 0,32 ÷ 0,63 мкм. Для этой цели применяют станки повышенной жесткости с двухопорным креплением шпинде­ля и прямым расположением шлифовальных кругов. В отличие от станков консольного ис­полнения, у которых шпиндель жестко закре­плен на опорах шлифовальной бабки и уста­новка кругов происходит непосредственно на шпинделе станка, на двухопорных станках шпиндель с набором кругов представляет со­бой автономный съемный узел, благодаря че­му установка и балансировка кругов происхо­дит вне станка на запасном шпинделе. Съемный двухопорный шпиндель станка имеет массивный неподвижный вал, на под­шипниках качения которого вращается гильза, несущая шлифовальные круги. Расстояние ме­жду кругами в общем наборе регулируется промежуточными кольцами.

Для многокруговых наладок с общей длиной шлифуемых поверхностей свыше 500 мм прецизионные круги изготовляют и поста­вляют комплектами. На каждом круге, входя­щем в комплект, обозначены номер комплекта и порядковый номер круга в комплекте, дис­баланс и его расположение. В отличие от обы­чных операций шлифования, при которых дис­баланс круга компенсируется перемещением балансировочных сухарей на фланцах, при многокруговой наладке балансировка осу­ществляется при сборке комплекта кругов на шпинделе путем поворота каждого круга от­носительно другого, с тем чтобы тяжелые ча­сти каждого круга располагались равномерно по окружности. Например, при шестикруговой наладке для шлифования шеек коленчатого ва­ла каждый круг своей тяжелой частью должен быть смещен на 60° относительно соседнего. Измерительные скобы и средства активного контроля установлены по крайним шейкам, с тем чтобы при наладке станка была возмож­ность выверить параллельность стола оси цен­тров передней и задней бабок.

Для уменьшения упругих отжатий шлифуе­мого вала на станке применен следящий лю­нет, подпирающий среднюю шейку. Для ста­билизации режущих свойств кругов станок имеет механизм автоматическою наращива­ния частоты вращения по мере изнашивания кругов, чтобы сохранять постоянную скорость резания.

Совокупность перечисленных технических решений позволяет стабильно обеспечить ка­чество многокругового прецизионного шлифо­вания всех шеек, значительно превышающее качество раздельного шлифования. Отклоне­ние от соосности всех шеек при много круго­вом шлифовании оказалось примерно в 3—4 раза меньше отклонения при раздельном шли­фовании, в результате чего повысилась долго­вечность вкладышей коренных подшипников в автомобильных двигателях.

Схема совмещенного двустороннего шли­фования цапф картера заднего моста автомо­биля ЗИЛ-130 приведена на рис. 241. Одновре­менно обрабатываются восемь шеек и приле­гающие к ним торцовые и галтельные поверх­ности на одном торцешлифовальном станке с автоматическим циклом шлифования и авто­матической принудительной правкой кругов алмазными роликами. Одновременная обра­ботка позволяет также обеспечить точное взаимное расположение этих поверхностей при оптимальных условиях работы сильно нагру­женного узла автомобиля.

Поскольку обе цапфы на разных концах картера имеют одинаковые параметры, каж­дая шлифовальная бабка имеет идентичную наладку (рис. 242).

Одновременно шлифуются шейки диаме­тром 75_-0,03^-0,06 мм с галтелью R3, диаметром 85_-0,075^-0,040 с галтелью R8, диаметром 93_+0,060^+0,085  R2,5_-0,3 к прилегающим тор­цам. Наружный диаметр фланца 218 мм. Суммарная ширина набора кругов составляет 155 мм. Расстояние между крайними торцами шлифуемых поверхностей 396 мм. Макси­мальный диаметр круга 1060 мм. Разность диаметров наибольшего и наименьшего кру­гов в наладке — 123 мм. Заданные размеры шли­фуемых поверхностей обеспечиваются прибо­ром активного контроля по наиболее точному диаметру шейки 85 мм. Остальные размеры обеспечиваются благодаря фасонному профи­лю шлифовального круга, который формирует­ся в процессе правки блоком алмазных фа­сонных роликов. Точность взаимного располо­жения и размеров алмазных роликов в блоке достигает 2—3 мкм.

Круги правятся методом врезания с прину­дительным встречным вращением алмазных роликов. Период стойкости кругов между правкой составляет пять — восемь деталей. При каждой правке круга срезается слой абразива толщиной 0,05 мм. Одним комплек­том кругов обрабатывается 10 тыс. деталей. Блок алмазных роликов обеспечивает 30 — 50 тыс. правок. Каждая шлифовальная бабка ра­ботает независимо друг от друга и после окончания обработки по команде прибора ак­тивного контроля возвращается в исходное положение. Один станок для совмещенного шлифования цапф картера заднего моста по­зволяет заменить шесть станков раздельного шлифования.

Совмещенное шлифование можно эффек­тивно применять даже при обработке мало­жестких деталей. Например, у винта гидроуси­лителя руля автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 243) одновременно шлифуются три шейки диамет­рами 25_-0,07^-0,04; 22_-0,04^-0,02 и 20_-0,045 мм, при­легающие фаски и торец. Общая длина шли­фуемых поверхностей 172 мм. Из-за недоста­точной жесткости обрабатываемой детали по­перечная подача круга не превышает 0,4 мм/мин; доля снимаемого припуска при чер­новой подаче 0,4 мм/мин составляет 60%, при чистовой подаче 0,2 мм/мин — 40 %. Длитель­ность выхаживания 3—4 с.

Правка круга осуществляется алмазным роликом после обработки десяти деталей. Правящий ролик имеет принудительное встречное вращение с частотой 270 об/мин. Уменьшение радиальных сил резания дости­гается при использовании сравнительно мяг­кого круга СМ2 на керамической связке. В ка­честве СОЖ применяют водную эмульсию НГЛ-205. Таким образом, за 40 с основного времени при снятии припуска 0,6 мм на диа­метр окончательно шлифуются три шейки с точностью 20 мкм и параметром шерохова­тости поверхности Ra = 0,6÷1,2 мкм, а также три прилегающие к шейке фаски и торец.