Принцип работы бесцентрового шлифования и используемые станки

Бесцентровое шлифование благодаря своим преимуществам широко применяется на современных предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями. При использовании бесцентрового шлифования достигается высокая жесткость системы «станок – инструмент – деталь». Это дает возможность выполнять обработку на более высоких скоростях, а тем самым значительно повышать ее производительность.

Бесцентровое шлифование на станке Grit GH75 трубы из легированной стали

Бесцентровое шлифование, кроме того, характеризуется значительным сокращением вспомогательного времени, которое при его выполнении составляет всего 2–3% от общего машинного. Отличается данный метод шлифования еще и тем, что при его использовании обеспечивается высокая стабильность обрабатываемых деталей.

Суть бесцентрового шлифования, при котором деталь, подвергаемая обработке, не фиксируется в зажимных приспособлениях, заключается в следующем: заготовка размещается между двумя вращающимися абразивными кругами, а нижняя ее часть опирается на специальный поддерживающий нож. Ось вращения детали, что важно, располагается несколько выше оси абразивных кругов. Один из них является ведущим, скорость его вращения составляет 10–50 м/мин, а за выполнение бесцентрового шлифования отвечает второй, вращающийся со значительно более высокой скоростью, составляющей 30–35 м/с. Таким образом, вращение обрабатываемой заготовке сообщается при помощи одного круга (ведущего), а сама обработка выполняется посредством второго, который вращается в 60–100 раз быстрее ведущего.

Схема бесцентрового шлифования: 1 – шлифующий круг; 2 – ведущий круг; 3 – заготовка; 4 – опора.

Достаточное сцепление детали с поверхностью ведущего круга обеспечивается благодаря тому, что сила резания, создаваемая при бесцентровом шлифовании, возрастает при уменьшении скорости вращения абразивного круга. Чтобы увеличить силу сцепления, используют ведущие круги, изготовленные на вулканитовой связке. Благодаря таким технологическим приемам скорость, с которой вращается обрабатываемое изделие, очень незначительно отличается от скорости вращения ведущего круга: как правило, деталь вращается всего на 1–3% быстрее.

Виды шлифования, выполняемого по бесцентровой технологии

Бесцентровое шлифование может выполняться по двум технологическим схемам: с продольной и с поперечной подачей заготовки (врезное). По первой схеме обрабатывают длинные изделия, у которых диаметр шлифования не изменяется по всей длине их поверхности. Вторым способом выполняют обработку заготовок, на поверхности которых имеются канавки или выступающие части, а также изделий ступенчатой и фасонной конфигурации.

Ленточный станок для бесцентрового шлифования концов труб

При бесцентровом шлифовании, выполняемом с продольной подачей, деталь не только вращается, но и перемещается в продольном направлении. Такое продольное перемещение возможно благодаря тому, что ось вращения ведущего круга располагают не параллельно, а под углом по отношению к оси вращения шлифовального. Соответственно, чем больше такой угол, тем больше скорость, с которой заготовка совершает продольное перемещение.

Выбор угла наклона, под которым фиксируют ведущий круг, зависит от диаметра и длины обрабатываемых изделий, влияет на его значение и требуемая чистота обработки. Так, при выполнении бесцентрового шлифования коротких заготовок значение такого угла выбирают в интервале 1–2,50, длинных – 1,2–3,50, прутков небольшого диаметра – 3–4,50. При выполнении чистового шлифования значение данного угла необходимо уменьшить на 20–25%.

Выполнение бесцентрового шлифования детали, при котором она совершает продольное перемещение, происходит в несколько проходов. Величина припуска, снимаемого за проход, зависит от категории технологических операций. При черновом шлифовании за проход снимается 0,1–0,15 мм металла, при чистовом – 0,02–0,03 мм.

При бесцентровом шлифовании, выполняемом методом врезания, ведущий круг, который сообщает вращение заготовке, совершает подачу в направлении, перпендикулярном оси вращения. Таким образом, может выполняться обработка канавок, ступенчатых, а также фасонных поверхностей. Сам процесс бесцентрового шлифования, выполняемый по данной методике, выглядит следующим образом.

• Перед началом обработки ведущий круг отводят от шлифовального, и деталь размещается на поддерживающем ноже.
• Чтобы подвергаемая бесцентровому шлифованию заготовка не перемещалась в продольном направлении, ее поджимают специальным упором, который одновременно служит и выталкивателем.
• После укладки заготовки на нож, к ее поверхности подводится ведущий круг, который и приводит ее во вращение.
• При помощи ведущего круга изделие подают в направлении шлифовального инструмента, которым и выполняется обработка на требуемую глубину.

Скорость подачи, которую обрабатываемой детали сообщает ведущий круг, может находиться в интервале 0,3–1,2 мм/мин. Ось круга, придающего вращение заготовке, при бесцентровом шлифовании этого вида может располагаться параллельно к оси шлифовального инструмента либо под небольшим углом (0,5–10), если требуется обеспечить прижим обрабатываемой детали к упору-выталкивателю.

Бесцентровое шлифование внутренних поверхностей

Наряду с оборудованием для шлифовки наружных поверхностей на современных предприятиях активно используются бесцентрошлифовальные станки для обработки отверстий в деталях, которые концентричны к их наружной поверхности.

Схемы внутреннего круглого шлифования: с продольной подачей (а, б); с поперечной подачей (в, г); с планетарным ходом шлифовального круга (д)

При выполнении на станках бесцентрового шлифования внутренних отверстий деталь располагается и вращается между тремя роликами (ведущим, опорным и прижимным), а шлифовальный круг, закрепленный на вращающемся валу, вводится в обрабатываемое отверстие. Что характерно, вращение детали при использовании такой технологии совпадает с направлением вращения рабочего инструмента.

Для точного и качественного бесцентрового шлифования отверстий необходимо соблюдать ряд требований.

• Ролики, которыми оснащены бесцентрошлифовальные станки, должны быть изготовлены и смонтированы с высокой точностью.
• Опорная поверхность подвергаемого бесцентровому шлифованию изделия должна быть строго цилиндричной.
• Торец изделия, упирающийся в поверхность опорной втулки, должен быть строго перпендикулярен его оси.

Из-за таких строгих требований и сложности переналадки бесцентрово-шлифовального оборудования его использование в средне- и мелкосерийном производстве является нецелесообразным.