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.
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.
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:
Таким образом, от отлаженного положения круга для шлифовки напрямую зависит эффективность работы станка.
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:
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.
Выбирая метод балансировки шлифовального оборудования стоит исходить из требований точности, временных и финансовых ресурсов.
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.
Балансировочное приспособление с двумя цилиндрическими валиками:
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.
При больших скоростях вращения круга даже небольшая его неуравновешенность создает значительные центробежные силы, которые могут нарушить работу станка и отразиться на качестве обрабатываемой заготовки. Неуравновешенность круга в процессе работы повышает изнашивание станка, в первую очередь опор шпинделя, а также шероховатость поверхности, расход абразивного инструмента, средств для его правки; прн этом снижается точность обработки и растут напряжения в круге, в результате чего может наступить его разрыв. Неуравновешенность круга возникает при несовпадении его центра тяжести с центром вращения.
Основными причинами неуравновешенности круга являются неправильность его геометрической формы, эксцентриситет наружной поверхности относительно отверстия, непараллельность торцов круга и эксцентриситет, возникающий при посадке круга вследствие односторонней выборки зазора между отверстием круга и зажимной шайбой. Неуравновешенность круга может быть вызвана неравномерной плотностью его массы.
Неравномерность распределения массы круга существенно влияет на эффективность его эксплуатации, в частности вызывает необходимость его многократной балансировки за период срока службы, снижает плавность вращения. Для снижения неуравновешенности шлифовальные круги подвергаются балансировке.
Неуравновешенность круга снижают разными способами. При полной выборке зазора между отверстием круга и посадочным диаметром зажимной шайбы момент дисбаланса можно снизить в два раза с помощью упругой центрирующей втулки в виде разрезного кольца с лепестками, имеющими по одному краю внутренний выступ, который входит в проточку центрирующей шайбы. Жесткость лепестков выбирают с учетом преодоления массы круга с некоторым запасом.
Существуют балансировочные устройства для динамического и статического балансирования. Наибольшую точность обеспечивают устройства для динамической балансировки, но они дороги в изготовлении и требуют высокой квалификации обслуживающего персонала. В производственных условиях используют простые в работе устройства для статической балансировки: 1) с двумя горизонтальными параллельными линейками или цилиндрическими валиками; 2) с двумя парами вращающихся дисков, приборы (весы) для балансировки (рис. 30).
Балансировочные устройства с двумя горизонтальными параллельными линейками, на которые устанавливают оправку с кругом, являются основным оборудованием для статической балансировки шлифовальных кругов. Необходимыми условиями, обеспечивающими точность балансировки на таком устройстве, являются прямолинейность и строго горизонтальное положение рабочих плоскостей линеек, но для этого требуются периодическое точное шлифование их и выверка по уровню, так как в процессе эксплуатации на рабочих поверхностях оправок и линеек образуются вмятины и забоины.
Балансировочные устройства с вращающимися дисками (или роликами) не обладают такими недостатками, но обоим видам устройств присущ общий недостаток - большой момент трення, снижающий точность балансировки. Использование принципа «воздушной подушки» позволило создать рациональную конструкцию устройства для статической балансировки тел вращения, позволяющую резко уменьшить момент трения.
Были проведены испытания балансировки на трех различных устройствах, оснащенных опорными элементами: на «воздушной подушке», на плоскопараллельных линейках, и на роликах качения.
Использовали балансировочную оправку с шейками диаметром 24 мм и закрепленным на ней абразивным кругом диаметром 300 мм. Для определения чувствительности к дисбалансу на периферии круга крепился минимальный груз, под воздействием которого происходит поворот круга, пока груз не достигнет нижнего положения.
В устройстве на «воздушной подушке» оправка с кругом легко поворачивается в опорах под воздействием груза массой 0,096 г. Чтобы вывести из состояния покоя оправку с кругом, установленную иа плоскопараллельных линейках и роликах, потребовалось увеличить массу груза соответственно в 7 и 40 раз.
Балансировочные весы (рис. 31) предназначены для статической балансировки шлифовальных кругов диаметром от 200 до 600 мм. Рама 2 призмами опирается иа две стойки 3. Призмы и опоры покрыты твердым сплавом. Стойки прикреплены болтами к литому чугунному основанию 6. Величину отклонения рамы 2 от нулевого положения указывает стрелка 4, перемещающаяся по шкале 5. Перед началом балансировки рама при помощи грузиков / и 7 устанавливается в нулевое положение по ватерпасу в продольном и поперечном направлениях.
Балансировка кругов производится следующим образом. Шлифовальный круг вместе с фланцами насаживают на специальную оправку и устанавливают на весы. При этом балансировочные контргрузы должны быть вынуты из фланца круга. Затем поворачивают круг для получения наибольшего отклонения стрелки 4 и в этом положении наносят пометку на его торце. После этого вставляют контргрузы во фланец круга, причем их необходимо расположить в противоположной половине круга на равных расстояниях от пометки. Контргрузы переставляют до тех пор, пока стрелка 4 не займет нулевое положение. При достижении такого положения круг считается отбалансированным.
Наиболее точное уравновешивание круга достигается при балансировке его непосредственно на шлифовальном станке. При неуравновешенном круге возникает центробежная сила, которая вызывает вибрации. Различают дисбаланс круга в состоянии поставки, а также дисбаланс, возникающий при установке и эксплуатации. При определенных условиях центробежная сила может более чем в пять раз превышать собственную массу круга. При скоростном шлифовании существенно возрастает опасность разрыва круга от центробежной силы.
Существует много различных конструкций, позволяющих производить автоматическую балансировку круга во время его вращения
на станке.
Балансировка круга на станке имеет следующие преимущества.
1. Не требуется снимать круг для балансировки после первой правки и после износа из-за неравномерной структуры. Снятие, установка и балансировка круга вне станка занимают значительное время. Это ведет к тому, что круги после установки их на станок редко балансируют повторно, что ухудшает условия шлифования и снижает долговечность шпинделей.
2. Балансировка производится во время вращения круга и позволяет постоянно контролировать величину дисбаланса на самом станке.
3. Использование балансировочных устройств непосредственно на шлифовальных станках позволяет обеспечить тонкую и точную балансировку круга с дисбалансом около 25 г. см, в то время как прн статической балансировке дисбаланс достигает 70 г. см, неправильная установка круга на планшайбе может привести к дополнительному дисбалансу.
На круглошлифовальиых станках применяют различные устройства для быстрой и точной автоматической балансировки кругов. Пример такого устройства приведен на рис. 32. На конце шпинделя 3 круга 5 расположена распределительная муфта /, через которую подается масло в цилиндр 6. В результате вращения вправо или влево гидравлического краиа управления происходит поворот поршня 7 цилиндра 6 для грубой первоначальной балансировки круга. Величину дисбаланса определяют по прибору, установленному на столе станка и измеряющему интенсивность вибраций. Точная балансировка круга до величины 25 г-см дисбаланса происходит после поворота вправо или влево второго гидравлического краиа управ
ления, действующего на поршень 8, который, перемещаясь радиально (вверх или вниз), осуществляет точную балансировку, величина которой также определяется по прибору. Сбалансированное положение круга фиксируется посредством зубчатых штоков 4 и 2.
Одним из факторов, сдерживающих внедрение скоростного шлифования, является высокий уровень вибраций станка под действием дисбаланса шлифовального круга. Поэтому особую важность приобретают работы по созданию и внедрению автоматических балансирующих устройств, способных производить дополнительную балансировку шлифовального круга на ходу в процессе шлифования.
Управляемое балансирующее устройство было изготовлено на Московском заводе автоматических линий им. 50-летия СССР (рис. 33). Устройство работает следующим образом. Корректирую-
щие массы 11 и 12 выполнены в форме колец и могут свободно вращаться в планшайбе шлифовального круга. Дисбаланс каждой из двух корректирующих масс равен 5000 г-мм. Перемещаются корректирующие массы зубчатым колесом 13, которое входит в зацепление с рычагами второго или первого кольца при движении поршней 4 или 5. Вращение зубчатого колеса 13, а с ним н одного из колец 11 и 12, производится шпинделем станка через запрессованную в шкив шестерню 2, связанную с зубчатым колесом 10. Муфтами 6 и 9 включаются соответственно в зацепление зубчатые колеса 7 или 8. При зацеплении колеса 7 с шестерней 3 шестерня вращается несколько быстрее шпинделя и также быстрее вращаются связанный с ией через шпонку вал и зубчатое колесо 13. При зацеплении с шестерней 3 колеса 8 шестерня 3 начинает вращаться с угловой скоростью несколько меньшей, чем шпиндель, и вал 1 вращается медленнее. Так осуществляется реверсивное перемещение корректирующих масс. Устройство обеспечивает хороший доступ к шлифовальному кругу, исключает попадание абразивных частиц и СОЖ в механизм.
При шлифовании дорожек качения колец подшипников на станках-автоматах снижение вибраций до величины 0,5 мкм позволило
составила в среднем 0,5-0,6 мкм, а некруглость колец подшипников не превысила 1,2 мкм. Такое улучшение точностных параметров подшипников способствует увеличению их долговечности и повышению рабочих характеристик.
На рис. 34 представлено устройство, осуществляющее автоматическую балансировку шлифовального круга по сигналам датчика давления. В исполнительном устройстве имеются два электрических микродвигателя, которые вращаются вместе с кругом и перемещают балансировочные грузы во взаимно перпендикулярных направлениях. На рисунке показана схема управления только одним двигателем, управление другим - аналогично. Датчиком служит гидростатический подшипник /, давление жидкости в карманах которого зависит от радиального усилия на круге. Давление в карманах передается через трубки 2 на два сильфона 3, которые измеряют разность
давлений в противоположных карманах. Разность преобразуется в смещение якоря 4 индуктивного преобразователя 5 и соответственно в электрический сигнал. Сигнал усиливается усилителем 6 и подается через контактные щетки 7 и коллектор 8 на исполнительный двигатель 9, который, вращаясь, перемещает балансировочный груз 10 в нужном направлении. Давление в другой паре карманов выравнивается точно таким же образом. Указанная система позволяет регулировать радиальное давление круга на обрабатываемое изделие и гасит вибрации, обусловленные дисбалансом круга.
Применение системы, которая ликвидирует дисбаланс путем перераспределения массы вращающегося круга исключает потери времени.
Пример балансировочного приспособления показан на рис. 35. Корпус приспособления состоит из четырех деталей 8, 9, 17 и 19, скрепленных винтами 15. Корпус прикрепляется винтами 16 к наружному фланцу круга.
В полости, образованной деталями 8, 9, 17, находятся балансировочные грузы 10 и 14, а в другой полости, образованной деталями 10 и 19, помещен механизм для совместного вращения этих грузов вокруг оси шлифовального круга с разными скоростями, что одновременно приводит к угловому смещению одного груза относительно другого. При таком движении грузов их общий центр тяжести вращается вокруг оси шлифовального круга и одновременно смещается по радиусу, т. е. движется по архимедовой спирали.
Шлифовальный круг считается отбалансированным тогда, когда в результате перемещения обоих грузов их общий центр тяжести расположится диаметрально противоположно утяжеленной части круга на нужном расстоянии от оси вращения круга. Механизм
для осуществления движений грузов устроен так, что они могут вращаться относительно оси шлифовального круга в одну или другую сторону, причем в одну сторону быстрее, чем в другую. Приспособление приводят в действие с помощью маховиков 21 и 23, удерживая пальцами руки тот или другой неподвижно при вращении круга с приспособлением.
При остановке маховика 23 останавливается и укрепленная на одном валу с ним шестерня 7. Так как весь остальной механизм вращается, то шестерня 5, сцепленная с шестерней 7, обкатывается вокруг последней, вращаясь при этом вокруг своей оси. С шестерней 5 вращается червяк 4, сцепленный с червячным колесом 2, вместе с которым вращается другой червяк /. Последний передает вращение шестерне 18, на которой закреплен шпонкой 11 груз 10. Шестерня 18 находится в зацеплении с шестерней 25, вместе с которой вращается шестерня 24. Последняя вращает шестерню-валик 12, на которой шпонкой 13 укреплен груз 14.
Передаточные числа между шестерней 7 и грузами 10 и 14 таковы, что за один оборот механизма груз 10 делает 0,99559 оборота, т. е. поворачивается относительно механизма и шлифовального круга на 0,00441 оборота, а груз 14 делает 0,99563 оборота. Таким образом за один оборот круга с приспособлением груз 10 опережает груз 14 на 0,99563 - 0,99559 = 0,00004 оборота.
Если рабочий замечает, что наилучшее положение центра тяжести грузов пройдено, ои берется за второй маховик 21, возвращая балансирующие грузы в положение наилучшей отбалансирован — ности. На балансировку затрачивается 3-5 мин.
Фирмой «Хофман» (ФРГ) разработана оригинальная конструкция устройства «Гидрокомпенсер» к круглошлифовальным станкам, позволяющая производить балансировку шлифовального круга непосредственно на станке. Устройство состоит из смонтированного на шпинделе шлифовального круга кольцевого резервуара с расположенными внутри камерами, электронного измерительного прибора с датчиком колебаний, блока сопл и блока клапанов.
Принцип действия устройства (рис. 36): имеющийся дисбаланс шлифовального круга вызывает колебания шпинделя, которые воспринимаются датчиком колебаний, передающим с помощью электронного прибора команду блокам сопл и клапанов. В камеры кольцевого резервуара впрыскивается необходимое количество жидкости и тем самым компенсируется дисбаланс круга. В качестве рабочей жидкости может быть использована применяемая на станке охлаждающая жидкость.
Имеющийся дисбаланс шлифовального круга 7 вызывает механические колебания, которые через шпиндель 8 и его опоры передаются на станок. Датчик колебаний /, который следует по возможности устанавливать над шпиндельной опорой, расположенной вблизи шлифовального круга, преобразует механические колебания в электрические сигналы.
Электронный прибор 3 показывает имеющийся дисбаланс, разложенный по четырем составляющим в соответствии с четырьмя уравновешивающими камерами кольцевого резервуара. Одновременно подаются сигналы четырем магнитным клапанам блока клапанов 5. Соответственно значениям дисбаланса из центральной емкости 4 через четыре сопла блока сопл 2 впрыскивается жидкость
в соответствующие камеры кольцевого резервуара 6. Впрыскивание осуществляется без механического прикасания через четыре звездообразно смонтированные на кольцевом резервуаре шлица, направленные радиально друг против друга, каждый из которых связан с определенной камерой. Жидкость, впрыснутая в ту или иную камеру, благодаря действующим на нее центробежным силам, остается в камере до отключения станка. При остановке станка кольцевая емкость опорожняется.
Достигаемая этим способом точность балансировки достаточно высокая и может быть еще выше, если собственные вибрации станка незначительны. Время балансировки в зависимости от диаметра круга и его дисбаланса колеблется от нескольких секунд до двух минут.
Наша компания предлагает приспособления для статической балансировки шлифовальных кругов и оправки к ним для различных размеров планшайб.
Приспособления с параллельными ножами ПБ-01.000 и ПБ-02.000
Данные балансировочные устройства применяются для балансировки шлифовальных кругов и фрез.
Приспособление балансировочное дисковое ПБД-01.000
Почему необходимо выполнять балансировку шлифовальных кругов и фрез?
В процессе работы шлифовальный круг достигает больших скоростей. Имеющаяся в нем даже самая малая несбалансированность ведет к появлению значительных центробежных сил. А это, в свою очередь, негативно отражается на работе всего станка и качестве выпускаемой продукции.
Есть несколько причин появления неуравновешенности в круге. Во-первых, это неравномерность распределения массы в теле круга; во-вторых, эксцентриситет круга по отношению к оси шпинделя станка (неправильная посадка во фланцах), несбалансированность фланцев; в-третьих, неправильная геометрическая форма.
Приспособления для балансировки шлифовальных кругов с параллельными ножами помогают найти место дисбаланса. Параллельные ножи или призмы являются простейшим устройством, принципом работы которых является статическая балансировка. Главное требование - они должны быть зафиксированы на жестком основании строго параллельно и горизонтально. Суть статической балансировки заключается в следующем: при изменении распределения массы, центр масс приводится на ось вращения. Коррекцию неуравновешенности необходимо проводить на наибольшем радиусе по причине того, что влияние массы корректируемого металла на равновесие круга возрастает тем больше, чем больше расстояние от оси.
Балансировку выполняют в 5 этапов:
Балансировка скоростных фрез деревообрабатывающих станков
Помимо балансировки шлифовальных кругов и фрез, данные приспособления применяются для балансировки наборных скоростных фрез деревообрабатывающих станков.
Если сказать просто — то достаточно элементарного эксперимента. Внимание! Данный пример приводится только для объяснения необходимости балансировки круга! Установите неотбалансированный круг на станок (например, бесцентрово-шлифовальный) и включите. Возникшая сильнейшая вибрация должна навсегда отбить желание ставить на станок неотбалансированный круг.
Вибрация возникает из-за несовпадения центра тяжести круга со своим центром вращения. И вибрация тем больше, чем больше скорость вращения круга и чем больше несбалансированность круга.
При вращении несбалансированный круг создаёт большие центробежные силы, которые вызывают повышенный износ подшипников опор шпинделя, отрицательно сказываются на качестве обработки. Балансировка шлифовальных кругов проводится до момента установки на шлифовальный станок. После выполнения балансировки и правки круга на станке, в случае повышенной вибрации, может потребоваться вторая балансировка.
Для балансировки шлифовального круга используют два вида приспособлений: балансировочное приспособление с прямыми направляющими и балансировочное приспособление с дисками.
Круг устанавливается на оправку и закрепляется на оправке. После установки оправки с кругом на правочное приспособление, кругу дают небольшое вращение – круг должен совершить обязательно один полный оборот. Когда круг остановится, сверху круга или оправки мелом ставят метку. Проверяют ещё раз. Если метка снова вверху – нужно проводить регулировку.
Средний сухарик устанавливают внизу шайбы – напротив меловой отметки, а два остальных сухарика – примерно на одинаковом (небольшом) расстоянии от него. Таким образом получают гарантированный перевес внизу. Снова дают вращение кругу и ставят меловую отметку (новую отметку) на самом верху. После остановки круга средний сухарик передвигается напротив меловой отметки, а два крайних сухарика немного раздвигают на одинаковое расстояние от среднего сухарика. Дают еще одно проверочное вращение.
После нескольких повторений круг будет отбалансирован – шлифовальный круг после вращения будет останавливаться в разных положениях.