Следующая страница>>

§ 14. КРЕПЛЕНИЕ И БАЛАНСИРОВКА ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА.

Балансировка шлифовального круга на станке. Балансировочные станки.

Шлифовальный круг закрепляется на фланцах. При этом нужно следить, чтобы посадка круга на шейке фланцев была свободной, но без большой качки. Допустимый зазор между кругом и шейкой фланца - 0,1 - 0,3 мм. Круг должен плотно прилегать к торцам фланцев. Оба фланца скрепляются винтами. По торцам круга ставятся картонные прокладки.

Прежде чем установить фланцы с закрепленным между ними кругом на шпиндель станка, собранный узел надо отбалансировать, т. е. добиться, чтобы общий центр тяжести круга и фланцев был на оси вращения.

Балансируют круги на специальном станке в специальном приспособлении. В процессе балансировки выявляют неуравновешенность круга и устраняют ее.

Так как круги вращаются с очень большой скоростью и имеют большие размеры, то при неуравновешенности возникает большая центробежная сила, стремящаяся отклонить круг от оси вращения.

Неуравновешенность круга увеличивает шероховатость обработанной поверхности - она получается дробленой, появляются выхваты, кроме того, быстро изнашиваются подшипники шпинделя станка. Основные причины неуравновешенности круга следующие:

а) эксцентричное расположение отверстия относительно наружной поверхности;

б) эксцентричная установка круга на шпинделе станка или во фланцах;

в) неправильная форма наружной поверхности;

г) неодинаковая плотность материала круга.

Перед балансировкой круг очищают от грязи и опилок и внимательно осматривают. Круги с трещинами не балансируют, а бракуют.

Если диаметр отверстия больше диаметра оправки, то поверхность отверстия может быть наращена специальной массой, причем толщина массы при диаметре отверстия более 50 мм - до 5 мм. Наращивание выполняют специально подготовленные рабочие.

Круги балансируют за несколько приемов. Вначале балансируют новый круг на цилиндрической оправке, укладываемой на опоры балансировочного станка. Станки бывают с опорами в виде валиков, призм и дисков (рис. 28).

Рис. 28. Балансировочные станки для балансировки шлифовальных кругов:

а - с опорами в виде валиков: 1 и 3 - валики, 2 - шлифовальный круг на оправке; б - с опорами в виде дисков: 1 и 3 - диски, 2 - шлифовальный круг на оправке

Во фланце, крепящем круг на оправке, имеется кольцевой паз, в котором перемещаются три грузика. Если круг, насаженный на оправку, положить на опоры и повернуть, то при неуравновешенности массы в какой-то части круга он повернется так, что эта масса окажется в нижнем вертикальном положении. На практике один грузик закрепляют в самом высоком положении, а два других рядом с ним. Если после этого круг толкнуть, то он будет поворачиваться до тех пор, пока грузики не окажутся внизу. Перемещением грузиков по кольцевому пазу неуравновешенную массу уравновешивают, т. е. добиваются такого положения, чтобы при любом повороте на небольшой угол круг не возвращался в исходное положение.

Отбалансированный круг крепят на шпинделе шлифовального станка и правят - придают кругу правильную геометрическую форму, после чего первоначальная балансировка нарушается, так как при правке круга снимается неравномерный слой абразива. Затем круг снимают со станка и повторно тщательно балансируют. После второй балансировки круг окончательно правят и пускают в работу. При высоких требованиях к шероховатости поверхности балансировку выполняют более двух раз. Установку балансировочного станка (см. рис. 28) тщательно проверяют по уровню.

В процессе шлифования диаметр круга постепенно уменьшается и его уравновешенность может нарушиться, поэтому при уменьшении диаметра круга на 50-60 мм его надо заново балансировать.

Выполняют балансировку круга и на самом станке.

В последнее время применяются автоматизированные устройства для балансировки.

В соответствии с требованиями стандарта все шлифовальные круги до отправки в цех испытывают на прочность на специальных станках, обеспечивающих окружную скорость вращения, в 1,5 раза превышающую рабочую.

Особо тщательно проверяют прочность скоростных кругов. Время их пробного вращения на испытательных станках составляет для круга диаметром до 90 мм - 3 мин, диаметром 475 мм - 10 мин.

Балансировка шлифовальных кругов перед их установкой на станок

Балансировка шлифовальных кругов перед их установкой на станок. Если центр тяжести шлифовального круга совпадает с осью его вращения, то такой круг сбалансирован и может надежно работать на высоких окружных скоростях. Несбалансированность шлифовального круга вызывает интенсивный износ узлов и механизмов станка, в первую очередь, подшипников шпинделя; ухудшение шероховатости обрабатываемой поверхности; увеличение расхода абразивного материала круга и средств для его правки; снижение точности обработки; возрастание напряжений в круге, в результате которых может произойти его разрушение. Балансировке подвергают все шлифовальные круги диаметром свыше 100 мм. Перед балансировкой круг необходимо осмотреть и убедиться в отсутствии трещин.

Для выполнения балансировки применяют различные балансировочные приспособления. Из-за простоты конструкции и обеспечения достаточной точности балансировки шлифовальных кругов наибольшее распространение получили балансировочные приспособления с валиками (рис. 4.4).

Основными деталями приспособления являются: два параллельно расположенных стальных термически обработанных и шлифованных валика 1, станина 3 и крепежные фланцы-втулки 2 с балансировочными сухарями.

Балансировка шлифовального круга производится в следующей последовательности.

• 1. Круг с фланцами и оправкой устанавливают на балансировочное приспособление (рис. 4.4), следя за тем, чтобы ось оправки была перпендикулярна оси балансировочных валиков 1, а круг располагался между ними симметрично; балансировочные сухарики устанавливают в положение взаимного уравновешивания.
• 2. Легким толчком заставляют круг вместе с оправкой вращаться на валиках балансировочного приспособления до полной его остановки, при этом более тяжелая часть круга займет самое низкое положение.

Балансировочное приспособление с двумя цилиндрическими валиками:

• 1 - валик; 2 - фланец-втулка с балансировочными сухарями; 3 - станина.
• 3. После остановки круга в самой верхней точке его периферии проводят радиальную меловую черту. Затем круг поворачивают примерно на угол 90° от меловой черты то в одну, то в другую сторону и дают кругу вместе с оправкой катиться по валикам. Если после каждого поворота круг будет устанавливаться так, что меловая черта окажется в одном и том же положении, то тяжелая часть круга определена правильно.
• 4. Балансировочные сухарики двигают по пазу в одну половину окружности паза к меловой черте и закрепляют их в данном положении. Средний сухарик устанавливается симметрично относительно меловой черты, а два крайних - примерно на равном расстоянии от среднего.
• 5. Круг снова поворачивают на валиках на угол 90° в правую и левую стороны и если круг возвращается в исходное положение, т. е. если тяжелая часть его стремится занять нижнее положение, то круг уравновешивают, передвигая крайние сухари относительно среднего, стоящего под меловой чертой. Уравновешенный круг, повернутый вправо или влево на 90° относительно меловой черты, остается неподвижным в этом положении. Это указывает на то, что круг отбалансирован.
• 6. Для контроля правильности балансировки поворот круга относительно меловой черты на угол 70-90° следует повторить 2-3 раза.

Балансировка шлифовальных кругов на станке.

В процессе работы уравновешенность круга может меняться. Это связано, главным образом, с неравномерной плотностью круга и смещением его центра тяжести с геометрической оси по мере износа круга. Повторная балансировка особенно необходима при выполнении точных работ, для получения высокого класса шероховатости поверхностей и при скоростном шлифовании.

Для повторной балансировки следует применять балансировочные механизмы, позволяющие производить эту операцию непосредственно на шлифовальном станке во время его работы без снятия круга. Для этого используют специальные балансировочные механизмы для автоматического уравновешивания круга.

Для точной и спокойной работы круг должен быть отбалансирован, чтобы его центр тяжести совпадал с центром вращения. При работе неуравновешенным кругом обработанная поверхность получается граненой, волнистой, а опоры шпинделя при этом быстро изнашиваются. Причинами неуравновешенности круга могут быть неравномерное распределение массы в теле круга, эксцентричное расположение посадочного отверстия по отношению К наружной поверхности круга, непараллельность и неперпендикулярность торцов, неравномерная пропитка круга СОЖ, неправильный монтаж - неконцентричная установка круга и др.

При неуравновешенном круге возникает центробежная сила, которая вызывает вибрации. При скоростном шлифовании опасность разрыва круга от усилий резания уменьшается, но возрастает опасность разрыва от центробежной силы. Круг балансируют вне шлифовального станка на балансировочных стендах.

Рис. 54. Стенд для балансировки шлифовальных кругов: а - с двумя гладкими цилиндрическими вилками, б - с вращающимися дисками, в схема крепления грузиков для балансировки круга

Круг, смонтированный на оправке, устанавливают на опоры - цилиндрические валики или диски (рис. 54). Обоим устройствам (рис. 54, а, б) присущ общи й недостаток- большой момент трения, снижающий точность балансировки. Использование принципа «воздушной подушки» позволило создать рациональную конструкцию устройства для статической балансировки (рис. 55). Преимущество устройства на «воздушной подушке» в том, что оправка с кругом легко поворачивается под воздействием момента 1×10-5 Н×м. Чтобы вывести из состояния покоя оправку с кругом, установленную на цилиндрических валиках, требуется момент в 7 раз больший, а при дисках - в 40 раз больший.

Рис. 55. Конструкции устройств для статической балансировки шлифоральных кругов: а - на воздушной подушке, б - на плоскопараллельных линейках, в - с двумя парами вращающихся дисков

На шпинделе станка круги закрепляют с помощью планшайбы, в концевых выточках которых размещаются грузики - сегменты для балансировки кругов. Балансировку производят изменением положения трех грузиков в кольцевой выточке фланца шлифовального круга . Неуравновешенный круг более тяжелой частью повернется вниз. Перемещая в планшайбе грузики, добиваются, чтобы круг в любом положении на опорах оставался неподвижным. По мере износа круга балансировка его может нарушиться вследствие неравномерного распределения массы в теле круга. Поэтому целесообразно производить повторную балансировку круга. В конце смены рекомендуется прокрутить круг на рабочей скорости в течение 1-2 мин, выключив охлаждение, чтобы жидкость не скоплялась в порах нижней части круга и не нарушала балансировки.

При неуравновешенности заточных кругов, работающих при больших окружных скоростях, может возникнуть вибрация, ускоряющая износ шпинделя и подшипников станка, возникает опасность разрыва круга, ухудшается качество обработки, повышается расход круга и т. д. В связи с этим все круги диаметром более 125 мм и высотой 8 мм должны балансироваться перед установкой на станок. Вследствие относительно небольшой высоты круги подвергаются только статической балансировке.

Балансировка кругов может выполняться на балансировочных приспособлениях до установки их на станок или специальным механизмом без снятия со станка. Чаще круги балансируют на простейших приспособлениях, отличающихся друг от друга главным образом характером опор для установки оправки с надетым кругом.

Опорами могут быть призмы, диски и валики. Эти опоры одинаково хороши для балансировки, если они параллельны и строго горизонтальны. Простейшее приспособление для балансировки показано на рис. 18.

Рис. 18. Устройства для статической балансировки шлифовальных кругов:

а - с опорными ножами; б - с двумя парами вращающихся дисков

Для выявления статической неуравновешенности круг вместе с фланцами монтируют на балансировочной оправе и устанавливают на опорах приспособления так, чтобы он мог свободно поворачиваться относительно оси вращения. Если круг статически не уравновешен, он установится тяжелой частью вниз. Неуравновешенность обычно устраняется добавлением противовеса со стороны «легкого» места. Это достигается перемещением специальных балансировочных грузиков («сухариков»), размещаемых во фланцах или в специальных приспособлениях и устройствах. Уравновешенный круг должен оставаться неподвижным в любом положении. Величина груза, который, будучи расположен на периферии, перемещает центр тяжести на ось вращения круга, т. е. приводит круг в безразличное равновесие, служит мерой статического дисбаланса.

Предельные значения дисбаланса определены ГОСТ 3060-55 в зависимости от высоты круга, наружного диаметра и классов дисбаланса, определяющих точность изготовления круга. Для каждого из этих классов в зависимости от диаметра и высоты круга установлены предельно допустимые величины дисбаланса. У кругов 1-го класса величина дисбаланса, как правило, не превышает 0,1%, у кругов 4-го класса - 0,3%.

В табл. 4 приведены предельные значения дисбаланса для кругов высотой до 25 мм.

Тщательная балансировка шлифовальных кругов гарантирует длительную и безопасную эксплуатацию станка и высокое качество выпускаемых заготовок. Наладка оборудования происходит вместе с оправкой, на которой крепится круг. Для процедуры предусмотрено использование специализированного оборудования, которое имеет множество модификаций. Это могут быть наладочные машины, установки, станки, стенды и прочие механизмы различные по принципу работы.

Важность балансировки

От того, насколько точно отлажен рабочий инструмент, зависит производительность и безопасность труда.

Качественная балансировка должна происходить только на прошедшем технический контроль устройстве, которым управляет квалифицированный персонал.

Зачем нужна балансировка?

Работая с неуравновешенным станком, мастер рискует получить травмы, вследствие разрыва шлифовального круга. Такое нарушение техники работы с устройством может привести к поражениям глаз и кожи рабочего. Разрываясь, раскаленная деталь крошится на мелкие частицы, которые разлетаются с высокой скоростью в разных направлениях.

Важность балансировки шлифовальных кругов также заключается в качестве выпускаемых заготовок. При нарушении равновесия на обрабатываемой поверхности образуются грани, волны, другие неровности. Этот факт значительно снижает производительность труда.

Работа устройства происходит на большой скорости вращения круга. При использовании неотлаженного абразивного круга, возникают центробежные силы, которые провоцируют значительные вибрации. Такое нарушение технологии приводит к последствиям для инструмента:

• повышается изнашивание шлифовального станка, в первую очередь подшипников;
• увеличивается расход абразивной составляющей;
• снижается срок службы.

Таким образом, от отлаженного положения круга для шлифовки напрямую зависит эффективность работы станка.

Причины неуравновешенности круга

Для спокойной и точной работы на станке абразивное устройство должно быть сбалансировано таким образом, чтобы центр тяжести и вращения находились на одной оси.

Основные причины возникновения отклонений в балансе:

• эксцентриситет (степень отклонения) наружной грани относительно монтажного отверстия;
• нарушение в геометрии круга;
• неравномерная пропитка смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ);
• отклонение в параллельности торцов круга;
• эксцентриситет, возникающий при посадке круга, вследствие односторонней выборки зазора между отверстием и зажимной шайбой;
• неправильный монтаж круга на установку;
• неравномерная плотность массы рабочей детали.

Как отбалансировать шлифовальный круг

Для спокойной и точной работы на станке круг должен быть приведен в баланс таким образом, чтобы центр тяжести и вращения находились на одной оси.

Балансировка шлифовальных кругов возможна во многих вариациях. Основные методы: статический и динамический.

Преимущество динамических устройств - высокая точность. Однако они используются не так часто, как статические, ввиду дороговизны такого оборудования и высокой сложности в работе, что требует специализированной квалификации мастера.

Более экономичные и простые в процессе эксплуатации статические приспособления применяются на производстве гораздо чаще.

В ходе манипуляций используются разнообразные балансировочные устройства, дополнительные детали. Также возможен вариант осуществления настройки оборудования, не снимая его со шлифовального станка.

Ниже приведен перечень методик по наладке абразивного элемента.

1. Момент дисбаланса между посадочным диаметром зажимной шайбы и отверстием круга возможно снизить в 2 раза. Для этого используется упругая центрирующая втулка. Она имеет вид кольца с лепестками. Деталь представлена разными показателями жесткости, которые подбираются в соответствии с уровнем преодоления массы круга с небольшим запасом.
2. Статическая балансировка на оборудовании с двумя горизонтальными параллельными линейками или цилиндрическими валиками. Наладочный аппарат такого типа - наиболее популярен. Его конструкция предполагает наличие двух строго горизонтальных плоскостей рабочих линеек. На которые устанавливается оправка с кругом. У метода есть недостаток: балансировка шлифовальных кругов повреждает поверхность линеек. На них образуются вмятины, что мешает точности работы. Устранения этой негативной черты требует регулярного шлифования и выверки уровня.
3. Балансировочное устройство с вращающимися роликами (или дисками) имеет тот же принцип, однако оно не обладает указанными выше недостатками. При этом общей чертой, снижающей точность балансировки, является большой момент трения.
4. Для избегания влияния момента трения на балансировку, создана рациональная конструкция приспособлений для статического метода. Она основана на принципе «воздушной подушки».
5. Балансировка наждачного диска возможна также на балансировочных весах. В основе работы лежит статический метод. Оборудование имеет ограничение: оно предназначено для кругов, диаметр которых находится в пределах от 200 до 600мм.
6. Наиболее качественная балансировка шлифовального круга происходит прямо на станке. Для этих целей применяются автоматические приспособления разных модификаций. Метод имеет ряд достоинств:

• Нет необходимости снимать диск, что вместе с установкой требуют значительных временных затрат.
• Балансировка шлифовального станка происходит во время работы, что позволяет постоянно контролировать его равновесие.
• Дает наиболее эффективный и точный результат.

Выбирая метод балансировки шлифовального оборудования стоит исходить из требований точности, временных и финансовых ресурсов.