Шлифование на токарных станках. Отделка поверхностей на токарных станках Шлифовка на токарном станке

На главную

раздел пятый

Основные операции и работы,
выполняемые на токарном станке

Глава XI

Обтачивание наружных цилиндрических поверхностей

На токарных станках можно обрабатывать детали, поверхности которых имеют форму тел вращения. Большинство деталей, применяемых в машиностроении, имеет цилиндрические поверхности, как, например, валики, втулки и др.

1. Резцы для продольного обтачивания

Для продольного обтачивания применяют проходные резцы. Проходные резцы разделяются на черновые и чистовые .

Черновые резцы (рис. 99) предназначены для грубого обтачивания - обдирки, производимой с целью быстро снять излишний металл; их называют часто обдирочными. Такие резцы изготовляют обычно с приваренной или припаянной, либо с механически прикрепленной пластинкой и снабжают длинной режущей кромкой. Вершину резца закругляют по радиусу r = 1-2 мм. На рис. 99, а показан резец черновой проходной прямой, а на рис. 99, б - отогнутый. Отогнутая форма резца очень удобна при обтачивании поверхностей деталей, находящихся около кулачков патрона, и для подрезания торцов. После обтачивания черновым резцом поверхность детали имеет крупные риски; качество обработанной поверхности получается вследствие этого низким.

Чистовые резцы служат для окончательного обтачивания деталей, т. е. для получения точных размеров и чистой, ровной поверхности обработки. Существуют различные виды чистовых резцов.

На рис. 100, а показан чистовой проходной резец, отличающийся от чернового главным образом большим радиусом закругления, равным 2-5 мм. Этот тип резца применяется при чистовых работах, которые производятся с небольшой глубиной резания и малой подачей. На рис. 100, б показан чистовой резец с широкой режущей кромкой, параллельной оси обрабатываемой детали. Такой резец позволяет снимать чистовую стружку при большой подаче и дает чистую и гладко обработанную поверхность. На рис. 100, в показан резец В. Колесова, который позволяет получать чистую и гладко обработанную поверхность при работе с большой подачей (1,5-3 мм/об) при глубине резания 1-2 мм (см. рис. 62).

2. Установка и закрепление резца

Перед обтачиванием нужно правильно установить резец в резцедержателе, следя за тем, чтобы выступающая из него часть резца была возможно короче - не больше 1,5 высоты его стержня.

При большем вылете резец при работе будет дрожать, в результате обработанная поверхность получится негладкой, волнистой, со следами дробления.

На рис. 101 показана правильная и неправильная установка резца в резцедержателе.

В большинстве случаев рекомендуется устанавливать вершину резца на высоте центров станка. Для этого применяют подкладки (не больше двух), помещая их под всей опорной поверхностью резца. Подкладка представляет собой плоскую стальную линейку длиной 150-200 мм, имеющую строго параллельные верхнюю и нижнюю поверхности. Токарь должен иметь набор таких подкладок разной толщины, чтобы получить необходимую для установки резца высоту. Не следует для этой цели пользоваться случайными пластинками.

Подкладки надо ставить под резец так, как показано на рис. 102 сверху.

Для проверки положения вершины резца по высоте подводят вершину его к одному из предварительно выверенных центров, как показано на рис. 103. Для этой же цели можно пользоваться риской, проведенной на пиноли задней бабки, на высоте центра.

Закрепление резца в резцедержателе должно быть надежным и прочным: резец должен быть закреплен не менее чем двумя болтами. Болты, закрепляющие резец, должны быть равномерно и туго затянуты.

3. Установка и закрепление деталей в центрах

Распространенным способом обработки деталей на токарных станках является обработка в центрах (рис. 104). При этом способе в торцах обрабатываемой детали предварительно засверливают центровые отверстия - центруют деталь. При установке на станке в эти отверстия входят острия центров передней и задней бабок станка. Для передачи вращения от шпинделя передней бабки к обрабатываемой детали применяется поводковый патрон 1 (рис. 104), навинчиваемый на шпиндель станка, и хомутик 2, закрепляемый винтом 3 на обрабатываемой детали.

Свободным концом хомутик захватывается пазом (рис. 104) или пальцем (рис. 105) патрона и приводит деталь во вращение. В первом случае хомутик делается отогнутым (рис. 104), во втором - прямым (рис. 105). Поводковый патрон с пальцем, показанный на рис. 105, представляет опасность для рабочего; более безопасным является поводковый патрон с предохранительным кожухом (рис. 106).

Существенными принадлежностями токарного станка являются центры . Обычно применяется центр, показанный на рис. 107, а.

Он состоит из конуса 1, на который устанавливается деталь, и конического хвостовика 2. Хвостовик должен точно подходить к коническому отверстию шпинделя передней бабки и пиноли задней бабки станка.

Передний центр вращается вместе со шпинделем и обрабатываемой деталью, тогда как центр задней бабки в большинстве случаев неподвижен и трется о вращающуюся деталь. От трения нагреваются и изнашиваются как коническая поверхность центра, так и поверхность центрового отверстия детали. Для уменьшения трения необходимо смазывать задний центр.

При обтачивании деталей на больших скоростях, а также при обработке тяжелых деталей работа на неподвижном центре задней бабки невозможна ввиду быстрого износа самого центра и разработки центрового отверстия.

В этих случаях применяют вращающиеся центры . На рис. 108 показана одна из конструкций вращающегося центра, вставляемого в коническое отверстие пиноли задней бабки. Центр 1 вращается в шариковых подшипниках 2 и 4. Осевое давление воспринимается упорным шариковым подшипником 5. Конический хвостовик 3 корпуса центра соответствует коническому отверстию пиноли.

Для сокращения времени на закрепление деталей вместо хомутиков с ручным зажимом часто применяют рифленые передние центры (рис. 109), которые не только центруют деталь, но и выполняют роль поводка. При нажиме задним центром рифления врезаются в обрабатываемую деталь и этим передают ей вращение. Для полых деталей применяют наружные (рис. 110, а), а для валиков-внутренние (обратные) рифленые центры (рис. 110, б).

Такой способ крепления позволяет обтачивать деталь по всей длине за одну установку. Обтачивание тех же деталей с обычным центром и хомутиком может быть произведено только за две установки, что значительно увеличивает время обработки.

Для легких и средних токарных работ применяют самозажимные хомутики . Один из таких хомутиков изображен на рис. 111. В корпусе 1 такого хомутика на оси установлен кулачок 4, конец которого имеет рифленую поверхность 2. После установки хомутика на деталь рифленая поверхность кулачка под действием пружины 3 прижимается к детали. После установки в центры и пуска станка палец 5 поводкового патрона, нажимая на кулачок 4, заклинивает деталь и приводит ее во вращение. Такие самозажимные хомутики значительно сокращают вспомогательное время.

4. Наладка станка для обработки в центрах

Для получения цилиндрической поверхности при обтачивании заготовки в центрах необходимо, чтобы передний и заданий центры находились на оси вращения шпинделя, а резец перемещался параллельно этой оси. Чтобы проверить правильность расположения центров, нужно придвинуть задний центр к переднему (рис. 112). Если острия центров не совпадают, необходимо отрегулировать положение корпуса задней бабки на плите, как было указано на стр. 127.

Несовпадение центров может быть также вызвано попаданием грязи или стружки в конические отверстия шпинделя или пи-ноли. Чтобы избежать этого, необходимо перед установкой центров тщательно протереть отверстия шпинделя и пиноли, а также коническую часть центров. Если центр передней бабки и после этого, как говорят, «бьет», значит он неисправен и должен быть заменен другим.

При точении деталь нагревается и удлиняется, создавая при этом усиленный нажим на центры. Чтобы предохранить деталь от возможного изгиба, а задний центр - от заедания, рекомендуется время от времени освобождать задний центр, а затем снова его поджимать до нормального состояния. Необходимо также периодически дополнительно смазывать заднее центровое отверстие детали.

5. Установка и закрепление деталей в патронах

Короткие детали обычно устанавливают и закрепляют в патронах, которые подразделяются на простые и самоцентрирующие.

Простые патроны изготовляют обычно четырехкулачковыми (рис. 113). В таких патронах каждый кулачок 1, 2, 3 и 4 перемещается своим винтом 5 независимо от остальных. Это позволяет устанавливать и закреплять в них различные детали как цилиндрической, так и нецилиндрической формы. При установке детали в четырехкулачковом патроне необходимо ее тщательно выверить, чтобы она не била при вращении.

Выверку детали при ее установке можно производить при помощи рейсмаса. Чертилку рейсмаса подводят к проверяемой поверхности, оставляя между ними зазор в 0,3-0,5 мм; поворачивая шпиндель, следят за тем, как изменяется этот зазор. По результатам наблюдения отжимают одни кулачки и поджимают другие до тех пор, пока зазор не станет равномерным по всей окружности детали. После этого деталь окончательно закрепляют.

Самоцентрирующие патроны (рис. 114 и 115) в большинстве случаев применяются трехкулачковые, значительно реже - двухкулачковые. Эти патроны очень удобны в работе, так как все кулачки в них перемещаются одновременно, благодаря чему деталь, имеющая цилиндрическую поверхность (наружную или внутреннюю), устанавливается и зажимается точно по оси шпинделя; кроме того, значительно сокращается время на установку и закрепление детали.

В нем кулачки перемещаются при помощи ключа, который вставляют в четырехгранное отверстие 1 одного из трех конических зубчатых колес 2 (рис. 115, в). Эти колеса сцеплены с большим коническим колесом 3 (рис. 115, б). На обратной плоской стороне этого колеса нарезана многовитковая спиральная канавка 4 (рис. 115, б). В отдельные витки этой канавки входят своими нижними выступами все три кулачка 5. Когда ключом повертывают одно из зубчатых колес 2, вращение передается колесу 3, которое, вращаясь, посредством спиральной канавки 4 перемещает по пазам корпуса патрона одновременно и равномерно все три кулачка. При вращении диска со спиральной канавкой в ту или другую сторону кулачки приближаются или удаляются от центра, соответственно зажимая или освобождая деталь.

Необходимо следить, чтобы деталь была прочно закреплена в кулачках патрона. Если патрон в исправном состоянии, то прочный зажим детали обеспечивается применением ключа с короткой ручкой (рис. 116). Другие способы зажима, например зажим с помощью ключа и длинной трубы, надеваемой на ручку, ни в коем случае не должны допускаться.

Кулачки патронов . Кулачки применяют закаленные и сырые. Обычно пользуются закаленными кулачками ввиду их малой изнашиваемости. Но при зажиме такими кулачками деталей с чисто обработанными поверхностями на деталях остаются следы в виде вмятин от кулачков. Во избежание этого рекомендуется применять также и сырые (незакаленные) кулачки.

Сырые кулачки удобны еще и тем, что их можно периодически растачивать резцом и устранять биение патрона, которое неизбежно появляется при длительной его работе.

Установка и закрепление деталей в патроне с поддержкой задним центром . Этот способ применяется при обработке длинных и сравнительно тонких деталей (рис. 116), которые недостаточно закрепить только в патроне, так как усилие от резца и вес выступающей части могут изогнуть деталь и вырвать ее из патрона.

Цанговые патроны . Для быстрого закрепления коротких деталей небольшого диаметра за наружную обработанную поверхность применяют цанговые патроны . Такой патрон показан на рис. 117. Коническим хвостовиком 1 патрон устанавливается в коническом отверстии шпинделя передней бабки. В выточке патрона установлена разрезная пружинящая втулка 2 с конусом, называемая цангой. В отверстие 4 цанги вставляют обрабатываемую деталь. Затем навертывают на корпус патрона при помощи ключа гайку 3. При навертывании гайки пружинящая цанга сжимается и закрепляет деталь.

Пневматические патроны . На рис. 118 показана схема пневматического патрона, который обеспечивает быстрое и надежное закрепление деталей.

На левом конце шпинделя закреплен воздушный цилиндр, внутри которого имеется поршень. Сжатый воздух по трубкам поступает в центральные каналы 1 и 2, откуда направляется в правую или левую полость цилиндра. Если воздух поступает по каналу 1 в левую полость цилиндра, то поршень вытесняет воздух из правой полости цилиндра по каналу 2 и наоборот. Поршень связан со штоком 3, соединенным со штангой 4 и ползуном 5, который действует на длинные плечи 6 коленчатых рычажков, короткие плечи 7 которых перемещают зажимные кулачки 8 патрона.

Длина хода кулачков составляет 3-5 мм. Давление воздуха обычно 4-5 am. Для приведения в действие пневматического цилиндра на корпусе коробки скоростей устанавливается распределительный кран 9, поворачиваемый рукояткой 10.

6. Навинчивание и свинчивание кулачковых патронов

Прежде чем навинчивать патрон на шпиндель, необходимо тщательно протереть тряпкой резьбу на конце шпинделя и в отверстии патрона и затем смазать их маслом. Легкий патрон подносят обеими руками непосредственно к концу шпинделя и навинчивают его до отказа (рис. 119). Тяжелый патрон рекомендуется положить на доску (рис. 120), подведя его отверстие к концу шпинделя, навинчивают патрон до отказа, как и в первом случае, вручную. При навинчивании патрона нужно следить за тем, чтобы оси патрона и шпинделя строго совпадали.

Для предупреждения случаев самоотвинчивания патронов в станках для скоростного резания применяют дополнительное закрепление патрона на шпинделе при помощи различных устройств

(навинчивание дополнительной гайки, закрепление патрона фасонными сухарями и др.).

Свинчивание патрона производится следующим образом. Вставляют в патрон ключ и обеими руками производят рывок на себя (рис. 121).

Другие способы свинчивания, связанные с резкими ударами по патрону или по кулачкам, недопустимы: патрон повреждается, кулачки в его корпусе расшатываются.

Навинчивание и свинчивание тяжелого патрона лучше производить, прибегая к помощи подсобного рабочего.

7. Приемы обтачивания гладких цилиндрических поверхностей

Обтачивание цилиндрических поверхностей обычно производят в два приема: сначала снимают начерно большую часть припуска (3-5 мм на диаметр), а затем оставшуюся часть (1-2 мм на диаметр).

Чтобы получить заданный диаметр детали, необходимо установить резец на требуемую глубину резания. Для установки резца на глубину резания можно применить способ пробных стружек или пользоваться лимбом поперечной подачи.

Для установки резца на глубину резания (на размер) способом пробных стружек необходимо:
1. Сообщить детали вращательное движение.
2. Вращением маховичка продольной подачи и рукоятки винта поперечной подачи вручную подвести резец к правому торцу детали так, чтобы его вершина коснулась поверхности детали.
3. Установив момент касания, отвести вручную резец вправо от детали и вращением рукоятки винта поперечной подачи переместить резец на нужную глубину резания. После этого обтачивают деталь с ручной подачей на длине 3-5 мм, останавливают станок и измеряют диаметр обточенной поверхности штангенциркулем (рис. 122). Если диаметр получится больше требуемого, резец отводят вправо и устанавливают его на несколько большую глубину, снова протачивают поясок и опять делают измерение. Все это повторяют до тех пор, пока не будет получен заданный размер. Тогда включают механическую подачу и обтачивают деталь по всей заданной длине. По окончании выключают механическую подачу, отводят резец назад и останавливают станок.

В таком же порядке производят чистовое обтачивание.

Пользование лимбом винта поперечной подачи . Для ускорения установки резца на глубину резания у большинства токарных станков имеется специальное приспособление. Оно расположено у рукоятки винта поперечной подачи и представляет собой втулку или кольцо, на окружности которого нанесены деления (рис. 123). Эта втулка с делениями называется лимбом. Деления отсчитывают по риске, имеющейся на неподвижной втулке винта (на рис. 123 эта риска совпадает с 30-м штрихом лимба).

Число делений на лимбе и шаг винта могут быть различными, следовательно, различной будет и величина поперечного перемещения резца при повороте лимба на одно деление. Предположим, что лимб разделен на 100 равных частей, а винт поперечной подачи имеет резьбу с шагом 5 мм. При одном полном обороте рукоятки винта, т. е. на 100 делений лимба, резец переместится в поперечном направлении на 5 мм. Если же повернуть рукоятку на одно деление, то перемещение резца составит 5:100 = 0,05 мм.

Следует иметь в виду, что при перемещении резца в поперечном направлении радиус детали после прохода резца уменьшится на такую же величину, а диаметр детали - на удвоенную. Таким образом, для того чтобы уменьшить диаметр детали, например с 50,2 до 48,4 мм, т. е. на 50,2 - 48,4 = 1,8 мм, необходимо переместить резец вперед на половинную величину, т. е. на 0,9 мм.

Устанавливая резец на глубину резания при помощи лимба винта поперечной подачи, необходимо, однако, учитывать зазор между винтом и гайкой, образующий так называемый «мертвый ход». Если упустить это из вида, то диаметр обработанной детали будет отличаться от заданного.

Поэтому при установке резца на глубину резания при помощи лимба необходимо соблюдать следующее правило. Всегда подходить к требуемой установке по лимбу медленным правым вращением рукоятки винта (рис. 124, а; требуемая установка - 30-е деление лимба).

Если же повернуть рукоятку винта поперечной подачи на величину больше требуемой (рис. 124, б), то для исправления ошибки ни в коем случае не подавать рукоятку назад на величину ошибки, а нужно сделать почти полный оборот в обратную сторону, а затем вращать рукоятку снова вправо до требуемого деления по лимбу (рис. 124, в). Так же поступают, когда надо отвести резец назад; вращая рукоятку влево, отводят резец более чем это нужно, а затем правым вращением подводят к требуемому делению лимба.

Перемещение резца, соответствующее одному делению лимба, на разных станках различно. Поэтому, приступая к работе, необходимо определить величину перемещения, отвечающую на данном станке одному делению лимба.

Пользуясь лимбами, наши токари-скоростники добиваются получения заданного размера и без пробных стружек.

8. Обработка деталей в люнетах

Длинные и тонкие детали, длина которых в 10-12 раз больше их диаметра, при обтачивании прогибаются как от собственного веса, так и от усилия резания. В результате деталь получает неправильную форму - в середине она оказывается толще, а по концам - тоньше. Избежать этого можно, применив особое поддерживающее приспособление, называемое люнетом . При применении люнетов можно обтачивать детали с высокой точностью и снимать стружку большего сечения, не опасаясь прогиба детали. Люнеты б,шают неподвижные и подвижные.

Неподвижный люнет (рис. 125) имеет чугунный корпус 1, с которым посредством откидного болта 7 скрепляется откидная крышка 6, что облегчает установку детали. Корпус люнета внизу обработан соответственно форме направляющих станины, на которых он закрепляется посредством планки 9 и болта 8. В отверстиях корпуса при помощи регулировочных болтов 3 перемещаются два кулачка 4, а на крыше - один кулачок 5. Для закрепления кулачков в требуемом положении служат винты 2. Такое устройство позволяет устанавливать в люнет валы различных диаметров.

Прежде чем установить необточенную заготовку в неподвижный люнет, нужно проточить у нее посередине канавку под кулачки шириной немного больше ширины кулачка (рис. 126). Если заготовка имеет большую длину и малый диаметр, то при этом неизбежен ее прогиб. Во избежание этого протачивают дополнительную канавку ближе к концу заготовки и, установив в ней люнет, протачивают основную канавку посередине.

Неподвижные люнеты применяют также для отрезания концов и подрезания торцов у длинных деталей. На рис. 127 показано использование неподвижного люнета при подрезании торца: деталь закреплена одним концом в трехкулачковом патроне, а другим установлена в люнете.

Таким же образом можно обработать точное отверстие с торца длинной детали, например, расточить коническое отверстие в шпинделе токарного станка или просверлить такую деталь по всей ее длине.

Подвижный люнет (рис. 128) используют при чистовом обтачивании длинных деталей. Люнет закрепляют на каретке суппорта так, что он вместе с ней перемещается вдоль обтачиваемой детали, следуя за резцом. Таким образом, он поддерживает деталь непосредственно в месте приложения усилия и предохраняет деталь от прогибов.

Подвижный люнет имеет только два кулачка. Их выдвигают и закрепляют так же, как кулачки неподвижного люнета.

Люнеты с обычными кулачками не пригодны для скоростной обработки из-за быстрого износа кулачков. В таких случаях применяют люнеты с роликовыми или шариковыми подшипниками (рис. 129) вместо обычных кулачков, благодаря чему облегчается работа роликов и уменьшается нагрев обрабатываемой детали.

9. Приемы обтачивания цилиндрических поверхностей с уступами

При обработке на токарных станках партии деталей ступенчатой формы (ступенчатые валики) с одинаковой длиной у всех деталей отдельных ступеней новаторы в целях сокращения времени на измерение длины применяют продольный упор, ограничивающий перемещение резца, и лимб продольной подачи.

Использование продольного упора . На рис. 130 показан продольный упор. Он закрепляется болтами на передней направляющей станины, как показано на рис. 131; место закрепления упора зависит от длины обтачиваемого участка детали.

При наличии на станке продольного упора можно обрабатывать цилиндрические поверхности с уступами без предварительной разметки, при этом, например, ступенчатые валики обтачиваются за одну установку значительно быстрее, чем без упора. Достигается это укладкой между упором и суппортом ограничителя длины (мерной плитки), соответствующего по длине ступени валика.

Пример обтачивания ступенчатого валика при помощи упора 1 и мерных плиток 2 и 3 показан на рис.131. Обтачивание ступени а 1 производится до тех пор, пока суппорт не упрется в мерную плитку 3. Сняв эту плитку, можно обтачивать следующую ступень валика длиной а 2 до момента, когда суппорт упрется в плитку 2. Наконец, сняв плитку 2, протачивают ступень а 3 . Как только суппорт дойдет до упора, необходимо выключить механическую подачу. Длина мерной плитки 2 равна длине уступа a 3 , а длина плитки 3 - соответственно длине уступа а 2 .

Применять жесткие упоры можно только на станках, имеющих автоматическое выключение подачи при перегрузке (например, 1А62 и другие новые системы станков). Если станок такого устройства не имеет, то производить обтачивание по упору можно только при условии заблаговременного выключения механической подачи и доведения суппорта до упора вручную, иначе неизбежна поломка станка.

Использование лимба продольной подачиИспользование лимба продольной подачи . Для сокращения времени, затрачиваемого на измерение длин обрабатываемых деталей, на современных токарных станках установлен лимб продольной подачи . Этот лимб представляет вращающийся диск большого диаметра (рис. 132), расположенный на передней стенке фартука и за маховичком продольной подачи. На окружность диска нанесены равные деления. При вращении маховичка поворачивается и лимб, связанный зубчатой передачей с колесом продольной подачи. Таким образом, определенному продольному перемещению суппорта с резцом соответствует поворот лимба на определенное число делений относительно неподвижной риски.

При обработке ступенчатых деталей использование лимба продольной подачи весьма рационально. В этом случае токарь перед обработкой первой детали из партии намечает предварительно резцом при помощи штангенциркуля длину ступеней, а затем начинает их обтачивать. Обточив первую ступень, он устанавливает продольный лимб в нулевое положение относительно неподвижной риски. Обтачивая следующие ступени, он запоминает (или записывает) соответствующие показания лимба относительно той же риски. Обтачивая последующие детали, токарь пользуется показаниями, установленными при обтачивании первой детали.

Использование поперечного упора . Для сокращения времени, затрачиваемого на измерение диаметров при обработке ступенчатых деталей, на ряде токарных станков возможно использование поперечного упора.

Один из таких упоров показан на рис. 133. Упор состоит из двух частей. Неподвижную часть 1 устанавливают на каретке и закрепляют болтами 2; упорный штифт 6 неподвижен. Подвижный упор 3 устанавливают и закрепляют болтами 4 на нижней части суппорта. Винт 5 устанавливают точно на требуемый размер детали. Конец винта 5, упираясь в штифт 6, предопределяет требуемый размер детали. Помещая между штифтом 6 и винтом 5 мерные плитки, можно производить обтачивание детали со ступенями различных диаметров.

10. Режимы резания при обтачивании

Выбор глубины резания . Глубину резания при обтачивании выбирают в зависимости от припуска на обработку и вида обработки - черновой или чистовой (см. стр. 101-102).

Выбор величины подачи . Подачу также выбирают в зависимости от вида обработки. Обычно принимают подачу при черновом обтачивании от 0,3 до 1,5 мм/об, а при получистовом и чистовом от 0,1 до 0,3 мм/об при работе нормальными резцами и 1,5-3 мм/об при работе резцами конструкции В. Колесова.

Выбор скорости резания . Скорость резания обычно выбирают по специально разработанным таблицам в зависимости от стойкости резца, качества обрабатываемого материала, материала резца, глубины резания, подачи, вида охлаждения и др. (см., например, табл. 6, стр. 106).

11. Брак при обтачивании цилиндрических поверхностей и меры его предупреждения

При обтачивании цилиндрических поверхностей возможны следующие виды брака:
1) часть поверхности детали осталась необработанной;
2) размеры обточенной поверхности неверны;
3) обточенная поверхность получилась конической;
4) обточенная поверхность получилась овальной;
5) чистота обработанной поверхности не соответствует указаниям в чертеже;
6) сгорание заднего центра;
7) несовпадение поверхностей при обработке валика в центрах с двух сторон.

1. Брак первого вида получается из-за недостаточных размеров заготовки (недостаточного припуска на обработку), плохой правки (кривизна) заготовки, неправильной установки и неточной выверки детали, неточного расположения центровых отверстий и смещения заднего центра.
2. Неверные размеры обточенной поверхности возможны при неточной установке резца на глубину резания или неправильном измерении детали при снятии пробной стружки. Устранить причины этого вида брака можно и должно повышением внимания токаря к выполняемой работе.
3. Конусность обточенной поверхности получается обычно в результате смещения заднего центра относительно переднего. Для устранения причины этого вида брака необходимо правильно установить задний центр. Обычной причиной смещения заднего центра является попадание грязи или мелкой стружки в коническое отверстие пиноли. Очисткой центра и конического отверстия пиноли можно устранить и эту причину брака. Если же и после очистки острия переднего и заднего центров не совпадают, надо соответственно переместить корпус задней бабки на ее плите.
4. Овальность обточенной детали получается при биении шпинделя из-за неравномерной выработки его подшипников или неравномерного износа его шеек.
5. Недостаточная чистота поверхности при обтачивании может быть по ряду причин: большая подача резца, применение резца с неправильными углами, плохая заточка резца, малый радиус закругления вершины резца, большая вязкость материала детали, дрожание резца из-за большого вылета, недостаточно прочное крепление резца в резцедержателе, увеличенные зазоры между отдельными частями суппорта, дрожание детали из-за непрочного крепления ее или вследствие износа подшипников и шеек шпинделя.

Все перечисленные причины брака могут быть своевременно устранены.

6. Сгорание жесткого центра задней бабки может быть вызвано следующими причинами: слишком туго закреплена деталь между центрами; плохая смазка центрового отверстия; неправильная зацентровка заготовки; высокая скорость резания.
7. Несовпадение поверхностей обработки при обтачивании с двух сторон в центрах получается главным образом как следствие биения переднего центра или разработки центровых отверстий в заготовке. Для предупреждения брака необходимо при чистовой обработке проверить состояние центровых отверстий заготовки, а также следить за тем, чтобы не было биения центра передней бабки.

12. Техника безопасности при обтачивании цилиндрических поверхностей

Во всех случаях обработки на токарных станках необходимо обращать внимание на прочное закрепление детали и резца.

Надежность крепления детали, обрабатываемой в центрах, в значительной мере зависит от состояния центров. Нельзя работать с изношенными центрами, так как деталь под действием усилия резания может быть вырвана из центров, отлететь в сторону и нанести токарю ранение.

При обработке деталей в центрах и патронах выступающие части хомутика и кулачки патрона нередко захватывают одежду рабочего. Эти же части могут быть причиной повреждения рук при измерении детали и уборке станка на ходу. Для предупреждения несчастных случаев следует устраивать у хомутиков предохранительные щитки или применять безопасные хомутики, а кулачковые патроны ограждать. Совершенный тип безопасного хомутика показан на рис. 134. Обод 3 прикрывает не только головку болта 2, но и палец 1 поводкового патрона.

Для защиты рук и одежды токаря от выступающих частей патрона или планшайбы на современных токарных станках применяется специальное ограждение (рис. 135). Кожух 1 приспособления шарнирно соединен с пальцем 2, закрепленным на корпусе передней бабки.

При установке деталей в центрах нужно обращать внимание на правильность центровых отверстий. При недостаточной их глубине деталь во время вращения может сорваться с центров, что очень опасно. Точно так же, закрепив деталь в патроне, надо проверить, вынут ли ключ. Если ключ остался в патроне, то при вращении шпинделя он ударится о станину и отлетит в сторону. В этом случае возможны и поломка станка, и нанесение ранения рабочему.

Причиной несчастных случаев часто является стружка, особенно сливная, которая при высоких скоростях резания сходит непрерывной лентой. Такую стружку ни в коем случае нельзя удалять или обрывать руками, она может причинить сильные порезы и ожоги. Следует во всех возможных случаях применять стружколоматели. В крайнем случае, когда ломание стружки не достигается, следует удалять ее специальным крючком.

При обработке материалов, дающих короткую отскакивающую стружку, необходимо пользоваться защитными очками или применять предохранительные щитки из небьющегося стекла или целлулоида (рис. 136), прикрепляемые на шарнирной стойке к каретке. Сметать мелкую стружку, получающуюся при обработке хрупких металлов (чугуна, твердой бронзы), нужно не руками, а щеткой.

Возможны ранения рук при установке и закреплении резцов в результате срыва ключа с головок крепежных болтов резцедержателя. Срыв ключа происходит при изношенных губках ключа и головках болтов. Часто, однако, срыв происходит и от того, что токарь пользуется ключом, размер которого не соответствует размеру болта.

Установка резца по высоте центров при помощи всякого рода не приспособленных для этого подкладок (металлических обрезков, кусочков ножовок и т. п.) не обеспечивает устойчивого положения резца во время его работы. Под давлением стружки такие подкладки смещаются, и установка резца разлаживается. При этом ослабевает и крепление резца. В результате подкладки и резец могут выскочить из резцедержателя и поранить токаря. Кроме того, во время установки резца и при работе на станке возможны повреждения рук об острые кромки металлических подкладок. Поэтому рекомендуется каждому токарю иметь набор подкладок, различных по толщине, с хорошо обработанными опорными плоскостями и краями.

Контрольные вопросы 1. Как правильно установить резец в резцедержателе?
2. Как проверить положение вершины резца относительно линии центров?
3. Как устанавливают и закрепляют детали при обтачивании цилиндрических поверхностей?
4. В чем различие между условиями работы переднего и заднего центров?
5. Как устроен вращающийся центр и в каких случаях его применяют?
6. Как устроен рифленый передний центр и в чем его преимущества?
7. Как проверить правильность установки центров для обтачивания цилиндрической поверхности?
8. Как устроен самоцентрирующий патрон? Назовите его детали, правила установки и подготовки его к работе.
9. Как произвести выверку детали при ее установке в четырехкулачковом патроне?
10. Каково назначение лимба винта поперечной подачи?
11. Для чего служит лимб продольной подачи? Как он устроен?
12. Для чего служат люнеты и в каких случаях они применяются?
13. Как устроен неподвижный люнет?
14. Как устроен подвижный люнет?
15. Как подготовляется заготовка вала для установки в люнет?
16. Приведите пример использования продольного упора; поперечного упора.
17. Какие виды брака возможны при обтачивании цилиндрических поверхностей? Как устранить причины брака?
18. Перечислите основные правила техники безопасности при обтачивании цилиндрических поверхностей.

Полировка представляет собой отделочную обработку, при которой в основном происходит пластическая деформация - сглаживание поверхностных неровностей, а собственно съем (срезание) металла или вовсе не имеет места или он очень мал и распространяется только на поверхностные неровности.

В результате полировки повышается чистота поверхности, достигая зеркального блеска.

Основное применение полировки - декоративная обработка для придания блеска поверхности. Кроме того, полировка применяется для уменьшения коэффициента трения, повышения коррозионной стойкости, повышения усталостной прочности, уменьшения аэродинамического трения.

Наиболее распространенным в машиностроении видом полировки является полировка посредством мягких кругов, на цилиндрическую поверхность которых нанесена смесь абразивного порошка и смазки. Применяют круги: войлочные из коровьей шерсти и матерчатые из парусины - для более грубой полировки; фетровые и матерчатые из хлопчатобумажной ткани - для тонкой полировки; кожаные - для деталей, у которых надо сохранить острые кромки. полировка плоских изделий производится бесконечными кожанными лентами, натянутыми на пару шкивов; полировка червяков - деревянными зубчатыми колесами. Для полировки применяют: наждачные и электрокорундовые микропорошки зернистости М28 - М14 - для полировки стали; окись хрома - для цветных металлов и сплавов; крокус и венскую известь - для особо тонкой полировки. Смазка должна быть достаточно густой, чтобы удерживать абразивные зерна на поверхности быстро вращающихся кругов. Применяют тавот и смеси парафина и воска, наносимые на круги в разогретом состоянии. Примерная пропорция: смазки 40% и абразива 60% (по весу). Окружная скорость полировальных кругов составляет обычно 20-35 м/сек. Давление, с которым обрабатываемое изделие прижимается к кругу, имеет большое значение: чем оно больше, тем выше производительность, но тем ниже чистота поверхности и тем больше нагревание полируемого изделия.

Ручная полировка производится на простейших полировальных станках. В массовом производстве применяются специальные станки с механической подачей изделий.

К полировке обычно относят и такой - промежуточный между шлифованием и полировкой - метод обработки, при котором абразивный порошок наклеивают на поверхность войлочного круга. Для этого поверхность круга покрывают горячим столярным клеем, и круг прокатывают по плоскости, на которой тонким слоем насыпан абразивный порошок. Толщина слоя полученной таким способом абразивно-клеевой пленки может доходить до 2-3мм. В последнее время проведены успешные опыты наклейка абразива посредством синтетического клея БФ-2, что позволило применять водяное охлаждение для предохранения обрабатываемых закаленных деталей от возможного отпуска. Этот метод обработки позволяет полировать (точнее - шлифовать) поверхности, имеющие небольшую выпуклость или вогнутость. Чистота обрабатываемой поверхности получается 7-9-го классов, в зависимости от зернистости применяемого абразива - от 60 до 180.

К полировке относится и отделка поверхности абразивной шкуркой и лентой (без применения контактных роликов). Помимо общеизвестной полировки шкуркой на токарных станках, в массовом производстве применяется полировка абразивной лентой на специальных станках.

Разновидностью полировки является жидкостная полировка (называемая иногда «гидро-хонингом» или жидкостным хонингованием).

Сущность этого метода заключается в том, что на обрабатываемую поверхность под давлением до 6 атм. направляется струя жидкости, представляющей собой смесь масла или эмульсии с абразивным порошком - карборундом или электрокорундом. Достигаемая чистота поверхности: от 7-го класса при зернистости абразива 80 до 9-го класса - при зернистости М20.

Жидкостная полировка позволяет обрабатывать изделия сложной формы с глубокими впадинами, с уступами и т.п., т.е. таких деталей, полировка которых кругами затруднительна. Для жидкостной полировки необходима специальная установка. На Рис.1. показана опытная заводская установка основанная на пневмо-эжекционном принципе подачи абразивной жидкости.

Рис.1. Установка для жидкостной полировки: 1-ребристый резервуар для абразивной жидкости; 2-лопастной винт; 3-вал мешалки; 4-обрабатываемая деталь; 5-форсунка.

С целью улучшения качества поверхности или повышения точности деталей на токарных станках могут выполняться следующие отделочные операции: полирование абразивной шкуркой, притирка (доводка) поверхностей, обкатка наружных поверхностей и раскатка отверстий роликами или шариками, а также накатка.

Полирование абразивной шкуркой применяется для получения чистой поверхности у деталей невысокой точности. Абразивные шкурки с крупными зернами (№ 6, 5 и 4) применяются для зачистки грубых необработанных поверхностей. Шкурки со средними зернами (№3 и 2) используются для полирования поверхностей с обработкой V4. Полирование шкурками с мелкими зернами (№ 1 и 0) обеспечивает получение поверхности с чистотой V 5, V 6. И, наконец, полирование шкурками с очень малым зерном (шкурки № 00 и №000) позволяет получить поверхности с чистотой V 7, V 8 и даже V 9.

При полировании станок включается на средние или максимальные обороты (в зависимости от диаметра изделия), шкурка тремя пальцами прижимается к обрабатываемой по­верхности и медленно перемещается вперед и назад вдоль изделия. Полоску шкурки можно также удерживать в натянутом состоянии за концы двумя руками и, прижимая ее к изделию, производить полирование. При обработке изделий небольшого диаметра используются жимки - приспособление, состоящее из двух деревянных брусков, шарнирно связанных между собой. Бруски имеют впадины, соответствующие диаметру обрабатываемого изделия. В углубления жимка вкладывается абразивная шкурка или наносится абразивный порошок, смешанный с маслом. При полировании жимок сжимается левой рукой и перемещается вдоль изделия.

Полирование желательно вести с использованием смазочно-охлаждающей жидкости. Окончательное полирование выполняется шкуркой, натертой мелом.

Притирка (доводка) поверхностей служит для окончательной отделки поверхностей после тонкой обточки, расточки, шлифования или развертывания. При помощи притирки можно достигнуть 1-го класса точности и чистоты поверхности по Vl2-Vl3. Притирка наружных цилиндрических поверхностей производится притирами, имеющими форму разрезной втулки. Внутренний диаметр притира должен быть больше диаметра изделия на 0,15 мм при черновой обработке и на 0,05 мм - при чистовой. Толщина стенок при­тира должна быть от 1/6 до 1/8 его диаметра. Притир изготовляется из чугуна для обработки закаленной стали и из бронзы, латуни или меди для остальных металлов и сплавов.

Втулка-притир шаржируется изнутри мелким абразивным порошком, смешанным с маслом, или покрывается доводочной пастой ГОИ. Притир вставляется в металлический жимок и надевается на деталь. Болтом обеспечивается небольшое равномерное прижатие притира и детали. Притирка выполняется при скорости вращательного движения 10-20 м/мин с медленным возвратно-поступательным движением притира вдоль детали. Припуск на притирку устанавливается в размере 0,015 мм для деталей диаметром 10-20 мм и 0,025 мм для диаметров 20 - 75 мм.

Схема притирки отверстия. Втулка-притир надевается на конусную оправку, закрепляемую в патроне. Конусность оправки принимается равной 1/30. Наружная поверхность притира покрывается абразивным порошком, смешанным с маслом или пастой ГОИ. Деталь надевается на притир с легким усилием. Для обеспечения правильной формы отверстия длина притира должна быть больше длины отверстия.

Накатывание рифлений. Рифления, наносимые на детали приборов, приспособлений, инструментов, бывают прямыми или перекрестными. Они выполняются путем накаты­вания специальными роликами, закрепленными в державке. Для прямых рифлений используется один ролик соответствующего шага, для перекрестных рифлений применяется державка с двумя роликами, расположенными точно один над другим. На цилиндрической поверхности роликов нанесены зубчики определенного шага, величина которого зависит от диаметра изделия. При прямом рифлении зубчики расположены параллельно оси ролика, при перекрестном - наклонной имеют встречное направление.

Державка с роликами устанавливается в резцедержатель по линии центров, перпендикулярно к оси изделия. Поперечной подачей с усилием ролик вдавливается в поверхность вращающегося изделия. После нескольких оборотов проверяется попадание зубчиков ролика в сделанные им насечки и затем включается механическая продольная подача. Накатка выполняется за 4 - 8 проходов на деталях из стали и за 6- 10 проходов - на деталях из цветных металлов. Окружная скорость детали составляет 10-25 м/мин для стали и 50-100 м/мин для цветных металлов. Накатывание ведется со смазкой машинным или веретенным маслом. Насечка роликов периодически очищается от налипших частичек металла.

Р.Б. Марголит, Е.В. Близняков, О.М. Табаков, В.С. Цибиков

Область использования токарно-шлифовальных станков

В русле современных тенденций интеграции обработки возрос спрос на комбинированные токарные станки, на которых можно наряду с токарными выполнять шлифовальные работы. Можно сказать о появлении особой группы токарно-шлифовальных станков.

Когда на первый план выходят проблемы качества, предпочтение обычно отдают шлифованию. Шлифование (за исключением глубинного) в силу самой природы метода основано на многопроходности, при которой в наибольшей степени происходит уменьшение исходных погрешностей. Лезвийная токарная обработка выигрывает у шлифования по показателю производительности. Однако выполнять процесс резания лезвийным инструментом с малыми глубинами и малыми подачами затруднительно. При малых глубинах резец, в связи с наличием округления режущей кромки, работает с большими отрицательными передними углами у (рис.1), а при малых подачах резко возрастает вероятность возникновения вибраций. Именно по этой причине, несмотря на появление новых видов режущих материалов, успешно работающих по мягким и твердым поверхностям, не следует предполагать, что лезвийная обработка существенно сократит область использования шлифования.

Упомянутые особенности обусловливают размежевание этих двух способов обработки. Предварительную обработку тел вращения обычно выполняют методом точения на токарных, а финишную обработка тех же деталей - шлифованием на кругло-шлифовальных станках. Усугубляет размежевание также то, что в пределах одного и того же класса точности шлифовальные станки имеют более высокую точность, чем токарные.
Одновременно действует тенденция интеграции этих видов обработки, которая привела к появлению комбинированных токарно-шлифовальных станков.

1. Весьма трудоемка процедура выверки массивных крупногабаритных валов и гильз большой длины перед выполнением каждой новой операции. Такие детали не обладают высокой жесткостью и деформируются под действием сил тяжести и сил закрепления. Выверка требует от рабочего умения и навыков, естественно стремление сократить их число.

2. Наблюдается общая тенденция повышения точности токарных станков.

3. Привлекательно выполнять на различных поверхностях одной детали точение или шлифование в зависимости от требований к ним в отношении точности и шероховатости

В данной работе рассмотрен опыт Рязанского станкозавода по создания комбинированных токарно-шлифовальных станков. Ошибочным оказалось предположение, что такие станки можно получить из токарных путем дооснащения суппортов сменными шлифовальными головками. Пришлось решить несколько достаточно сложных задач.

1. Обеспечена точность продольного перемещения шлифовального круга, правда, на ограниченной длине.

2. Увеличена зона досягаемости наружных и торцовых поверхностей деталей, в том числе на валах с большим перепадом диаметров смежных ступеней.

3. Обеспечена точность вращения изделия.

4. Предложены и конструктивно обеспечены способы выверки массивных крупногабаритных деталей.

В настоящее время, когда завод освоил выпуск нескольких моделей станков этой группы (1Р693, РТ248-8, РТ318, РТ958) достаточно высокого технического уровня, спрос на них растет. Наиболее полно технологические возможности комбинированной обработки воплотились в специальном станке мод. РТ958 (рис.2) . По желанию заказчика может изменяться длина станков от трех до 12 метров, число токарных и шлифовальных суппортов, поддерживающих люнетов, подставок, облегчающих выверку.

Эффективно используют токарно-шлифовальные станки при ремонте роторов турбин различного назначения, валков металлургического и полиграфического производств, шпинделей тяжелых металлорежущих станков, валов привода гребных винтов и других крупногабаритных деталей. Поскольку предельно допустимая величина съема с ремонтируемых поверхностей невелика, удается за счет перехода от точения к шлифованию увеличить число возможных ремонтов и продлить срок службы дорогостоящих изделий. Имеется успешный опыт использования токарно-шлифовальных станков не только в ремонтном, но и в основном производстве.

Обеспечение точности продольного перемещения шлифовального круга

При шлифовании суппорт, несущий шлифовальную головку, должен перемещаться плавно, прямолинейно и без переориентации при смене направления движения подачи. В случае переориентации шлифовальный круг в одном направлении перемещается по одной траектории, а в другом - по другой. На токарных станках резец почти никогда не работает по одной наружной поверхности в двух направлениях без поперечного врезания, поэтому требования к переориентации, не являются столь жесткими, как при шлифовании.

Суппорты токарных станков, особенно тяжелых, не перемещаются столь прямолинейно, без волнообразных движений, как столы шлифовальных. Это зависит от следующего:

Каретки токарных станков по своей протяженности уступают столам шлифовальных станков;

Велика масса фартука, внецентренно прикрепленного к каретке суппорта;

Привод подачи осуществляется от рейки, размещенной вне направляющих и на большом от них удалении;

Радиальное биение ходового вала приводит к раскачиванию суппорта;

Вращающаяся сила привода подачи (даже при абсолютной прямолинейности ходового вала) раскачивает суппорт, воздействуя на него через фартук.

После ряда неудачных попыток реализовать требуемую точность продольного перемещения шлифовальной головки по всей длине направляющих станины, было принято решение осуществить перемещение не кареткой, а верхними продольными салазками специально сконструированного шлифовального суппорта. Этот суппорт является сменным и может быть установлен вместо токарного (традиционной конструкции) на поперечные салазки станка.

На рис.2 изображен станок с двумя шлифовальными суппортами (левым и правым). Каждый шлифовальный суппорт имеет нижнюю поворотную часть, продольные шлифовальные салазки с регулируемым приводом подачи, поперечные шлифовальные салазки с механизмом ручной микрометрической поперечной подачи, шлифовальную головку с приводом вращения.

Шлифование выполняют на отдельных участках ограниченной длины (300мм на станке мод. РТ958, 600мм на станке мод. РТ700). При необходимости выполнять обработку в другом месте шлифовальный суппорт перемещают по станине движением каретки. Анализ показывает, что у большинства деталей протяженность отдельных ступеней невелика, что позволяет обрабатывать ступень за одну установку каретки.

Получается, что станок имеет по два дублированных перемещения:

1) Продольное может осуществляться кареткой станка и продольными шлифовальными салазками, но перемещение салазками является более точным;

2) Поперечное может осуществляться поперечными салазками станка и поперечными шлифовальными салазками, но второе имеет более тонкий отсчет.

Также дублированы повороты вокруг вертикальной оси, но каждый из поворотов выполняет свое назначение. Поворотом продольных шлифовальных салазок регулируют конусность шлифуемого участка, поворотом шлифовальной головки устанавливают в необходимое положение ее ось.

В процессе поиска были испытаны два различных конструктивных оформления направляющих продольных шлифовальных салазок: ласточкин хвост и прямоугольные. Проверены также разнообразные материалы пары трения: чугун по чугуну; чугун по закаленной стали; бронза по закаленной стали; наполненный фторопласт по чугуну и по стали.

Результаты по точности при всех конструктивных исполнениях и сочетаниях материалов нельзя признать удовлетворительными, что дало основания отдать предпочтение покупным шариковым беззазорным направляющим качения Star фирмы Rexroth. Опасения, что такие направляющие будут хуже гасить вибрации, не подтвердились. Величина переориентации практически свелась к нулю, достигнута высокая точность обработки и шероховатость в пределах Ra 0,1 - 0,16 мкм.

Привод подачи продольных шлифовальных салазок осуществляется от индивидуального электродвигателя постоянного тока, который ременной передачей передает вращение на центрально расположенный ходовой винт. Привод обеспечивает широкий диапазон бесступенчатого регулирования скоростей перемещения, что немаловажно для получения оптимальных режимов шлифования и правки круга.

Привод перемещения поперечных салазок ручной с устройством микрометрической подачи, аналогичным тому, который применяют на круглошлифовальных станках. На дисплее цифровой индикации можно с точностью отсчета в 1 мкм наблюдать за положением рабочей кромки режущего инструмента.

С целью уменьшения вибраций, источником которых могут явлиться быстровращающиеся элементы шлифовальной головки, салазки, на которых закреплены шлифовальная головка и двигатель привода ее вращения, должны обладать повышенной жесткостью и увеличенной массой. Все сопрягаемые детали шлифовального суппорта должны быть взаимно подогнаны путем шабрения до плотного стыка. Быстровращающиеся детали не должны иметь несбалансированности. Хорошо зарекомендовал себя такой подход: с целью уменьшения несбалансированности всем рабочим и нерабочим поверхностям шкивов, оправок и планшайб придают биение, не превышающее 0,03 мм, что делает ненужным проведение специальной операции их балансирования.

Некоторые особенности круглого шлифования поверхностей

На шлифовальных станках обработку наружных и внутренних поверхностей тел вращения принято выполнять периферией шлифовального круга, а обработку торцов детали - и периферией, и торцом.

Однако, если на детали 1 (рис.3) необходимо обработать углубленные поверхности (например, опорные шейки роторов турбин различного назначения), то зона обработки (рис.3,а) может оказаться недосягаемой для периферии шлифовального круга 2. Подойти к таким углубленным поверхностям мешают элементы конструкции планшайбы 3, шлифовальной головки 4 и корпуса головки 5. Единственный выход - работать кругами больших диаметров, что, в свою очередь, требуют крупногабаритных шлифовальных головок, которые затруднительно разместить на суппортах токарных станков.

С целью кардинального решения данной проблемы предложено существенное изменение в традиционном подходе: выполнять круглое шлифование наружных поверхностей не только периферией, но и торцом круга (рис.3,б).

При шлифовании торцом круга зона досягаемости значительно расширяется, т.к. вылет рабочей части круга 2 увеличивается за счет длины оправки 3 и выступающей из корпуса 5 части шлифовальной головки 4. Практически, любые углубленные поверхности деталей становятся досягаемыми для режущего инструмента.

Возникает вопрос: почему способ, известный много лет и имеющий столь явное преимущество перед шлифованием периферией круга, не нашел широкого использования на круглошлифовальных станках? Объяснение можно найти в том, что кроме указанного преимущества круглое шлифование торцом круга обладает тремя характерными особенностями, снижающими его эффективность:

1) Производительность ниже, чем при шлифовании периферией;

2) Имеются два рабочих участка шлифовального круга слева и справа от оси его вращения, контактирующие с обрабатываемой поверхностью, далее будем называть их левая и правая стороны круга.

3) Если при обработке закрытых поверхностей длина продольного перемещения L (рис.3,б) окажется меньше двух диаметров внутренней части шлифовального круга Dк, то шлифование торцом круга станет невозможным, так как часть обрабатываемой поверхности детали, лежащей внутри круга, окажется не перекрытой, следовательно, останется необработанной.

Пониженная производительность определяется меньшей жесткостью технологической системы и меньшей протяженностью двух рабочих участков круга по сравнению с одной рабочей поверхностью при шлифовании периферией круга.

Для понимания второй особенности круглого шлифования торцом круга подробнее остановимся на сущности этого способа. Решающую роль имеет точность расположения оси вращения круга к направлению движения подачи. Они (ось и направление) должны быть строго взаимно перпендикулярными.

Правку круга выполняют алмазом, осуществляющим движение подачи по одному из рабочих участков круга слева или справа от оси его вращения. Движение подачи при правке и при шлифовании является общим. На рис.4 показан случай, когда правку круга выполнили слева от оси вращения. Если ось вращения не перпендикулярна направлению движения подачи, то торец круга в ходе правки приобретет форму конуса.

На левой стороне круга, где выполнялась правка, образуется линия, параллельная движению подачи. По этой линии слева происходит контакт круга с обрабатываемой поверхностью, а на противоположной стороне, справа, с обрабатываемой поверхностью контактирует точка.

В зависимости от отклонения перпендикулярности оси по отношению к направлению подачи линия работает либо на меньшем диаметре детали (рис.5,а), либо на большем диаметре (рис.5,б). Кроме того, левая и правая рабочие стороны круга работают с различной глубиной резания. С увеличением отклонения наступит момент, когда перепад между положением левой и правой сторон круга превысит глубину резания и тогда начнет работать только одна из сторон: левая в случае а), правая в случае б).

Если шлифование идет на проход, то определяет качество поверхности та сторона круга, которая работает на меньшем диаметре изделия. Из двух случаев, показанных на рис.4, лучшие показатели по шероховатости обработанной поверхности получатся в случае а), так как на меньшем диаметре детали работает линия, а не точка.

Описанное приводит к тому, что при шлифовании закрытых поверхностей, которое выполняется не на проход (рис.5), на обработанной поверхности образуются два участка различных диаметров. На стыке этих двух участков возникает ступенька, высота которой h зависит от неперпендикулярности оси круга к направлению движения подачи.

где D - диаметр шлифовального круга, d - угловая погрешность погрешности оси круга относительно направления подачи.

По направленности ступеньки можно судить о положении оси круга: меньший диаметр обработанной поверхности получается со стороны острого угла а между осью круга и направлением подачи. В случае

а) меньший диаметр слева, в случае б) - справа.

Характер шероховатости поверхностей обоих участков детали также будет различным. Шероховатость будет лучше на левом участке, где круг с изделием контактируют по линии (с этой стороны круга выполнялась правка). Хуже шероховатость будет на правом участке, там, где круг работает точкой.

где s - подача шлифовального круга, мм/об.

Получить требуемую шероховатость Ra 0,2 - 0,32 мкм на всем протяжении шлифованной поверхности можно, придав высокую точность перпендикулярности оси вращения круга к направлению подачи (рис.6). В этом случае при шлифовании можно наблюдать искрение одинаковой интенсивности на левой и правой рабочих сторонах круга. На обработанной поверхности проявляются не два, а три участка: первый участок, обработанный левой рабочей стороной круга; второй, на котором круг работал обеими сторонами; третий, обработанный правой рабочей стороной. Ступенька на стыке отсутствует, а шероховатость на всех трех участках примерно одинакова.

В конструкции станка предусмотрена возможность чрезвычайно тонкого регулирования положения оси шлифовального шпинделя путем поворота шлифовальной головки вокруг вертикальной оси. С помощью пары регулировочных винтов, размещенных слева и справа от оси поворота, можно тонко доворачивать головку, изменяя положение оси вращения круга. Определить положение оси можно путем пересечек индикатором, прикрепленным струбциной к оправке шлифовального круга, по прошлифованной поверхности.

Чтобы уменьшить воздействие ранее оговоренного ограничения 3), приходится работать кругами малых диаметров 80 - 100мм. Хотя для поддержания скорости резания 25 - 32 м/с необходимо иметь высокую частоту вращения круга 5000 - 7500об/мин, малогабаритные легкие шлифовальные круги даже при таких частотах вращения могут успешно работать без балансирования.

При шлифовании торцом круга углубленных цилиндрических поверхностей (см. рис.3,б) приходится работать с большими вылетами кругов, из-за чего жесткость технологической системы оказывается пониженной. Правильное решение проблемы состоит в сочетании оптимальной длины конической по форме оправки и увеличенного вылета шлифовальной головки из корпуса. Нужно придерживаться правила: максимальная длина оправки не должна превышать расстояния между подшипниками шлифовальной головки. Исходя из этого, следует отдавать предпочтение увеличению длины шлифовальной головки, а не оправки. Повышению жесткости также способствует увеличение диаметра шлифовальной головки, но при диаметре головки, большем, чем диаметр шлифовального круга, возникают ограничения в достижении углубленных поверхностей.

Обеспечение точности вращения изделия

Точность вращения изделия обеспечивается точностью вращения шпинделей передней и задней бабок, точностью вращения роликов поддерживающих люнетов и правильностью исходной выверки заготовки. Заготовку зажимают кулачками двух четырехкулачковых патронов передней и задней бабок.

Опыт завода показал, что наилучшие результаты достигаются, когда задняя бабка станка имеет шпиндельный узел, который по показателям жесткости и точности вращения шпинделя не уступает передней. Это обеспечивают следующим:

1) конструкция и размеры шпиндельного узла идентичны узлу передней бабки;

2) шпиндель имеет фланец для установки зажимного патрона;

3) в качестве радиальных опор шпинделя использованы подшипники серии 3182000 второго класса точности;

4) путем смещения при сборке внутренних колец в подшипниках создают натяг, обеспечивающий высокую жесткость.

Проверку точности вращения шпинделей токарных станков обычно осуществляют косвенно путем выявления радиальных и торцовых биений посадочных поверхностей под установку зажимных патронов и центров. При этом оценивают одновременно точность вращения оси и точность расположения относительно этой оси посадочных поверхностей шпинделя. Однако точность обработки на токарно-шлифовальных станках с закреплением заготовки в кулачках зажимных патронов никак не связана с точностью расположения этих поверхностей. Целесообразней с помощью специальной регулируемой оправки контролировать точность вращения оси шпинделя в соответствии с проверкой 4.11.2. ГОСТ18097-93 «Станки токарно-винторезные и токарные. Основные размеры. Нормы точности».

Оправку (рис.8) корпусом 1 прикрепляют к фланцу торца шпинделя станка. Положение стержня 2 регулируют торцовыми винтами 3 и радиальными 4 до получения минимально возможного биения у торца шпинделя и на определенном расстоянии от торца. Завод разработал конструкцию регулируемых оправок и оснастил производство для всех используемых размеров концов шпинделей.

Нормы, регламентированные ГОСТом, неоправданно уравнены с требованиями к биению, выявленному обычными оправками. Вероятно, авторы ГОСТа считали, что выверка регулируемых оправок до минимального биения - процедура трудоемкая и оставили запас на погрешность контроля. Опыт показывает, что при некотором навыке выверку можно осуществить с минимальной погрешностью и судить по показаниям измерительного прибора об истинной точности вращения шпинделя. На заводе установлена норма биения 4 мкм.

В конструкции шпиндельного узла использованы регулируемые роликовые подшипники типа 3182000 второго класса точности. Зазоры в подшипниках уменьшают до нуля. Ролики люнетов также опираются на подшипники второго класса точности, допустимое биение рабочей части роликов не должно превышать 5 мкм.

Выверка и закрепление обрабатываемых заготовок

Известно, что выверка массивной нежесткой заготовки является чрезвычайно трудоемкой процедурой. Если в станке не предусмотреть никаких конструктивных решений, то выверка и закрепление заготовки превратится в сверхсложную задачу, успешное решение которой не по силам даже квалифицированным умельцам.

Заготовка деформируется под действием сил тяжести и закрепления, что вынуждает преодолевать две трудности.

1. Провисание центральной части длинной заготовки, закрепленной кулачками патрона за концы, составляет несколько десятых долей миллиметра. В то же время, у ротора турбины, допускаемое радиальное биение большинства поверхностей относительно общей оси рабочих шеек, которые необходимо обрабатывать, не должно превышать 0,02 - 0,03 мм, т.е. должно быть в 30 - 40 раз меньшим.

2. При закреплении заготовки кулачками патрона передней бабки ее ось наверняка отклонится от оси станка. Фактическая величина отклонения тем больше, чем дальше удаление от патрона. Попытка закрепить второй конец заготовки кулачками патрона задней бабки сопряжена с искривлением оси заготовки.

Разработана и реализована технология надежной выверки и закрепления крупногабаритных нежестких заготовок. Эта технология осуществима при наличии в конструкции станка двух шпиндельных бабок (передней и задней), оснащенных четырехкулачковыми зажимными патронами, двух подставок и поддерживающих люнетов. Число люнетов выбирает заказчик в зависимости от длины станка и характера обрабатываемых на станке заготовок. Подставки имеют призмы, на которые свободно укладывают заготовку, их оси лежат в одной плоскости с осью станка. Призмы можно регулировать по высоте.

Оба конца заготовки первоначально выверяют соосно с осью станка. Приведем два возможных варианта выверки.

1. К каждому из концов заготовки крепят индикаторы и обкатывают ими по наружным поверхностям корпусов зажимных патронов. Чтобы исключить влияние биения корпуса патрона, заготовку и патрон одновременно поворачивают на одинаковый угол.

2. К патрону и заготовке крепят соответственно лазерные излучатель и приемник. Величину несоосности выявляют при одновременном провороте шпинделя и заготовки. Лазерные приборы для контроля соосности изготавливает ряд инофирм (Pergam, Германия; Fixturlaser и SKF, Швеция).

Только после того, как оба конца заготовки, окажутся соосными с осями шпинделей передней и задней бабок станка, можно приступить к закреплению заготовки кулачками патронов. Зажим совмещают с окончательной выверкой, доводя радиальное биение отдельных поверхностей заготовки до минимально допустимой величины (5 мкм по рабочим поверхностям, несколько больше по остальным). После выверки призмы подставок отводят от заготовки, а если подставки мешают обработке, то их снимают со станка.

Ролики поддерживающих люнетов нужно устанавливать на одну или две необрабатываемые в данной операции поверхности, которые имеют высокую точность формы (круглость). В противном случае погрешность заготовки будет передана обрабатываемой поверхности.

Режущий инструмент, режимы обработки, достигнутая точность

В качестве режущего инструмента можно рекомендовать применение шлифовальных кругов с достаточно крупным размером зерна, например, 40. Наибольшей универсальностью обладают круги из электрокорунда белого твердостью СМ2, которыми можно успешно шлифовать различные материалы разной твердости.

Такие характеристики кругов позволят достичь высокой производительности шлифования при предварительных и хороших результатов по шероховатости при чистовых рабочих ходах, выполненных с использованием чистовой правки круга. Подробнее о чистовой правке будет рассказано в следующем разделе

Табл. 1 Режимы шлифования торцом круга

Заправленный на режиме чистовой правки круг не обладает высокой режущей способностью, поэтому им следует делать не более двух рабочих ходов при малой глубине и один - два выхаживающих хода без поперечной подачи.

При необходимости увеличить производительность продольную подачу можно поднять до половины ширины рабочей стороны круга при шлифовании торцом и половины ширины круга при шлифовании периферией.

Поперечную подачу при предварительном шлифовании можно осуществлять на каждый одинарный ход круга, а при чистовых рабочих ходах - только раз на двойной ход. Станок имеет автоматический цикл шлифования от упора к упору. Еще более широкие возможности раскрываются при оснащении станка устройством ЧПУ с восстановлением положения режущей кромки круга после правки. Устройство ЧПУ или, по меньшей мере, устройство цифровой индикации, позволяют повысить производительность и точность обработки.

При шлифовании шеек роторов, выполненном в ходе испытаний нескольких станков мод. РТ958, достигнута на участке длиной 220 мм следующая точность:

1) Разноразмерность диаметров в продольном сечении - 5 мкм,

2) Разноразмерность диаметров в поперечном сечении - 10 мкм,

3) Соосность с другими поверхностями - 20 мкм.

Допуск разноразмерности составляет 20 мкм, соосности - 30 мкм.

Правка шлифовального круга

Процесс шлифования требует систематических правок, т.к. стойкость круга мала. В качестве правящего инструмента используют алмазы в оправе. Новый круг заправляют с целью ликвидации биения его рабочих поверхностей.

Конструкция станка должна обеспечить выполнение ряда условий:

1. Устройство правки должно обладать высокой жесткостью во избежание возникновения при правке отжимов алмаза и вибраций.

2. Должны быть обеспечены легкость и удобство размещения устройства правки в зоне работы круга.

3. Привод подач должен обеспечивать возможность осуществления правки на двух режимах (табл.2):

а) На режиме ускоренной подачи и большой глубины для выкрашивания затупившихся абразивных зерен;

б) На режиме чистовой правки перед осуществлением финишных рабочих ходов. При чистовой правке с малыми подачами (продольной и поперечной) алмаз не выкрашивает зерна круга, а перерезает. Даже крупнозернистый шлифовальный круг становится гладким, и, независимо от его зернистости, можно получить хорошую шероховатость (Ra 0,1 - 0,32 мкм), правда, режущая способность круга ухудшается.

4. Устройства ЧПУ или цифровой индикации значительно повышают производительность труда, так как появляется возможность быстрого выхода круга в позицию правки и его возврата после правки в место встречи с заготовкой, а также компенсации величины правки.

Табл.2 Режимы правки

Хорошо зарекомендовал себя вариант крепления правящего алмаза непосредственно к обрабатываемой детали. Съемное устройство правки охватывает одну из шеек детали лентой или цепью, крепление осуществляется винтовым зажимом. Вершину алмаза устанавливают в плоскости, в которой круг контактирует с обрабатываемой поверхностью. С этой целью на горизонтальную площадку алмазодержателя можно установить уровень. Самому алмазу целесообразно придать наклон к этой плоскости примерно на 10 - 15 градусов. Такое расположение обеспечивает как бы самозатачивание алмаза, так как при его повороте в держателе повернется и площадка затупления. Алмаз начнет работать новой вершиной.

Система охлаждения и защитные экраны

Система подачи СОЖ оснащена устройствами для очистки, как от металлических, так и неметаллических частиц - продуктов износа и правки круга. Недостаточно ограничиться использованием магнитных сепараторов.

Защитные экраны предназначены для предохранения работающих от брызг смазочно-охлаждающей жидкости и осколков шлифовального круга в случае его разрушения. В то же время элементы конструкции не должны ухудшать обзор зоны обработки и правки круга и затруднять подвод шлифовальных кругов к обрабатываемым поверхностям. Неплохо проявили себя съемные и переставные щитки и гибкие навесные элементы в виде кожаной и резиновой «лапши».

Выводы

1. Токарно-шлифовальные станки - это особый класс станков, область использования которых будет расширяться. Незаменимы эти станки при ремонте крупногабаритных массивных деталей.

2. В конструкции станков необходимо иметь переднюю и заднюю шпиндельные бабки, имеющие одинаковые характеристики точности и жесткости.

3. Целесообразно оснащать станки специальными сменными токарными и шлифовальными суппортами, которые устанавливают на одни и те же поперечные салазки станка. Шлифование выполняют на ограниченной длине обрабатываемой заготовки.

4. Во многих случаях эффективно шлифование наружных поверхностей торцом круга. Таким кругом можно достичь практически любой углубленной поверхности заготовки, что не всегда удается при шлифовании периферией круга.

5. Направляющие шлифовального суппорта должны обеспечивать прямолинейное перемещение салазок на всей длине хода без переориентации. Наилучшие результаты получены при использовании направляющих качения.

6. Держатель правящего алмаза должен обладать повышенной жесткостью, место правки круга должно совпадать с местом контакта круга с обрабатываемой поверхностью. Заслуживает внимания крепление алмаза на заготовке.

7. Должна быть обеспечена возможность правки круга на двух режимах: при увеличенной подаче и при медленной подаче алмаза относительно круга.

8. Оснащение станка устройством ЧПУ или цифровой индикацией позволяет повысить производительность труда и точность обработки.

9. Закреплению крупногабаритных нежестких деталей должна предшествовать выверка их положения относительно осей обеих бабок. Разработана технология выверки и закрепления таких деталей.

10. Разработана методика шлифования торцом круга, которое имеет в ряде случаев преимущество перед шлифованием периферией.

11. Система подачи СОЖ должна быть оснащена устройствами для очистки жидкости от металлических и неметаллических частиц.

Список литературы

1. Свидетельство на полезную модель №17295 РФ. Станок специальный токарный.

Специалисты машиностроительных предприятий, посещающие зарубежные выставки металлообрабатывающего оборудования, являются свидетелями успеха такого технического решения, как совмещение на одном станке нескольких технологических операций и даже процессов, причем в различных сочетаниях. Кажется, уже не осталось в производстве операций, даже самых трудносочетаемых, которые не объединили бы в попытке повысить точность и производительность обработки путем снижения числа переустановов.

Эта идея, зародившаяся давно и реально воплощенная в 1992 году фирмой Emag, представившей на выставке METAV92 вертикально-токарный станок перевернутой компоновки, стала реальной материальной силой уже спустя несколько лет. Доказательством того служат свыше 5000 станков такой компоновки, проданных на различные заводы, — главным образом автомобильные и тракторные. На ее базе стала возможной и комбинация точения, преимущественно твердого, для труднообрабатываемых сталей и сплавов твердостью свыше 45HRC, с абразивной обработкой, также впервые в мире осуществленная в 1998 году той же фирмой Emag, но уже совместно с вошедшей в ее состав фирмой Reinecker на станке мод. VSC250DS (рис. 1).

Когда преимущества очевидны

С тех пор преимущества этой компоновки стали очевидны многим другим немецким, швейцарским и итальянским фирмам, выпускающим, как токарные, так и шлифовальные станки. Для токарных центров они заключаются в возможности использования сухого и твердого точения, а в некоторых случаях и шлифования за один установ деталей небольшого диаметра (до 400 мм, только у станка G 250 фирмы Index диаметр обработки достигает 590 мм), но достаточно большой длины. Таких деталей типа зубчатых колес, различных дисков немало встречается в автомобильной промышленности.
Кроме того, повышаются производительность обработки, поскольку припуск под шлифование после точения можно довести до нескольких сотых миллиметра (реально он достигает обычно нескольких десятых), и ее точность, которая, в конечном счете, определяется шлифованием. К настоящему времени такие комбинированные станки выпускают несколько фирм, преимущественно немецких, основной сферой деятельности которых является, как показано в таблице 1, производство не только токарных центров (Emag, Index, Weisser), но и шлифовальных станков (Junker, Buderus Schleifmaschinen, Schaudt Mikrosa BWF). Их стоимость колеблется в значительных пределах и определяется, прежде всего, компоновкой, конструктивным исполнением и комплектацией.

Выставка ЕМО 2003 показала, что интерес к комбинированным станкам для твердого точения и шлифования нарастает. Наряду с фирмами Emag, Index, Weisser, Buderus, Schaudt Mikrosa BWF, ранее экспонировавшими станки для комбинированного точения и шлифования, аналогичную продукцию продемонстрировали и другие производители станочного оборудования. Например, фирма Tacchella (Италия) показала опытный образец круглошлифовального станка Concept, оснащенного 8-позиционной револьверной головкой с неподвижными инструментами (рис. 2), а фирма Meccanodora (Италия) — серийный станок Futura для твердого точения и фрезерования, а также наружного и внутреннего шлифования деталей трансмиссий. Станок Stratos М, впервые показанный фирмой Schaudt Mikrosa BWF на выставке ЕМО 2001, был дополнительно оснащен 8-позиционной револьверной головкой.

Комбинированная обработка

У деталей, проходящих через токарно-шлифовальный центр, например валов электродвигателей, в большинстве случаев не требуется шлифования всех поверхностей — в основном лишь опорных или наиболее изнашиваемых. Для остальных вполне достаточно точения. В подобных случаях, когда жесткие размерные допуски и высокое качество поверхности необходимы лишь на отдельных участках детали, полностью оправдано использование токарных станков с возможностью шлифования, тем более что обработка на них происходит за один установ. Если же у заготовки имеется множество ступеней, большая часть которых подлежит шлифованию, то ее нужно обрабатывать на шлифовальном станке с возможностью точения.

Таким образом, на шлифовальном станке обработку ведут в том случае, если:

• заготовки выполнены из труднообрабатываемых материалов, не поддающихся или с трудом поддающихся точению;
• требуемые допуски превосходят достижимые при точении;
• требуемое качество поверхности настолько высоко, что его нельзя обеспечить при точении, в том числе твердом.

Токарный же станок используют для обработки, когда:

• сложная геометрия заготовки делает обработку лезвийным инструментом с точечной режущей кромкой (например, резцом) более эффективной, чем сравнительно широким шлифовальным кругом;
• объем снимаемого материала сравнительно велик и превышает возможности съема путем шлифования;
• необходима обработка прерывистых поверхностей.

Для многих деталей действуют требования, предъявляемые как в первом, так и во втором случаях, поэтому сочетание на одном станке шлифования с твердым точением увеличивает его гибкость и позволяет оптимизировать каждую операцию.

Конструктивные особенности станков

Анализ представленных в таблице 1 станков свидетельствует, что подавляющее их большинство имеет вертикальную компоновку, которая для сравнительно коротких деталей (с диаметром больше длины), обычно подвергаемых точению и шлифованию, оказалась эффективнее горизонтальной. Обработка достаточно длинных валов (от 600 мм у мод. HSC250DS фирмы Emag до 1400 мм у мод. G250 фирмы Index) остается исключением и осуществляется лишь у станков горизонтальной компоновки. Кроме того, большинство станков с целью повышения их эффективности оснащено конвейерами для подачи заготовок и удаления из рабочей зоны готовых деталей. Одним из средств увеличения жесткости станков, подвергаемых при комбинированной обработке повышенным нагрузкам, является применение (у станков фирм Emag, Schaudt BWF Mikrosa и некоторых других) полимербетонных станин, обладающих хорошими демпфирующими свойствами, а также (у станков фирмы Buderus) станин из натурального гранита.

Почти все станки в стандартном исполнении снабжены более чем одним шлифовальным шпинделем, с тем, чтобы иметь возможность осуществлять как наружную, так и внутреннюю обработку. При этом механизм правки встроен непосредственно в станок. Отметим, что почти все фирмы предлагают в качестве опций линейные двигатели, причем не только по продольной оси, по которой происходит максимальное перемещение, но и по поперечной. Это означает возможность дальнейшего повышения производительности таких станков.

Разумеется, фирмы, выпускающие токарные станки, например Emag и Index, и фирмы — производители шлифовальных станков, например Junker, при общей цели — обеспечение высокой гибкости, производительности и эффективности обработки при выборе подхода к конструкции своего оборудования, в котором твердое точение сочетается со шлифованием или нао­борот, — руководствуются различны­ми соображениями. Как правило, эту конструкцию делают такой, чтобы на станке кроме точения и шлифова­ния была возможность выполнения в случае необходимости и других опе­раций.
Так, станок мод. V300 фирмы Index перевернутой компоновки с вертикаль­ным шпинделем (по образцу фирмы Emag) рассчитан на обработку широко­го ассортимента заготовок любого ти­па (отливок, поковок и т. д.). Их загруз­ка и разгрузка производится автомати­чески. Благодаря модульной конструк­ции, станок, который оснащают боль­шим количеством комбинируемых в любом порядке инструментальных го­ловок и блоков (рис. 3), предназначен­ных для выполнения различных опера­ций точения, сверления и шлифования, может работать как в мелко-, так и в среднесерийном производстве. В процессе обработки шпиндель перемеща­ет заготовку, подводя ее к различным установленным на станине инструмен­тальным блокам, которые и осуществ­ляют заданные операции точения, сверления, наружного и внутреннего шлифования. Для выполнения комби­нированного твердого точения и шлифования на станине монтируется револьверная головка с неподвижными и вращающимися инструментами. В блоке наружного шлифования используют шлифовальные круги диаметром 400 мм и шириной 40 мм из традиционных и сверхтвердых материалов, например КНБ, вращающиеся с частотой до 6000 мин -1 от привода мощностью 7,5 кВт. Их правка осуществляется автоматически. В блок встроена электромагнитная система балансировки шлифовального круга. Внутреннее шлифование осуществляется кругами из таких же материалов, но установленными на оправках с конусом HSK32 для получения максимальной точности и жесткости шлифовального шпинделя. Высокочастотный шпиндель для их вращения имеет мощность от 2 до 15 кВт и рассчитан на частоту вращения в пределах 45000-100000 мин -1 . Дополнительные операции на этом станке могут быть выполнены посредством диодного лазера, встроенного в производственный процесс для выполнения на зажатой в патроне шпинделя заготовке закалки наружных поверхностей, а также торцов и отдельных участков на внутренних поверхностях. Дополнительной операцией является также раскатывание, выполняемое на станке мод. CNC 435 фирмы Buderus.
Многофункциональные станки — наиболее успешно развивающийся в настоящее время, причем во многих аспектах, тип оборудования для лезвийной обработки — не являются чем- то особенно новым для абразивной. С помощью шлифовальных кругов, встраиваемых, например, в магазины некоторых фрезерных обрабатывающих центров, давно уже выполняют получистовую и чистовую обработку сложных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов, например турбинных лопаток. Основные технологические преимущества таких центров — уменьшение количества необходимого оборудования и, соответственно, требуемых производственных площадей и числа операторов, возможность передачи готовых деталей непосредственно на сборку — сохраняются и для многофункциональных станков на базе шлифовальных. Однако у этого оборудования для комбинированной шлифовальной и токарной обработки существует ряд отличий и преимуществ. Следует отметить, в частности, существенное преобладание у него шлифовальных операций над токарными, фрезерными и сверлильными, обязательное охлаждение рабочей зоны, наличие при шлифовании в некоторых случаях механизма смены кругов. Как преимущество необходимо рассматривать и то, что при выполнении на шлифовальных станках токарных, фрезерных, резьбонарезных и других лезвийных операций достигается большая точность, чем при их выполнении на токарных и/или фрезерных, потому что в шлифовальных станках, превращаемых в многофункциональные, изначально заложена более высокая точность чем, например, в токарных, которым придают возможность шлифования. Такие станки выпускают швейцарская фирма Magerle и немецкая Junker.
Модульный станок MMS (рис. 4), впервые показанный фирмой Magerle на выставке ЕМО2003, имеет симметричную портальную конструкцию, которая вместе с шариковыми винтовыми передачами по осям координат обеспечивает его статическую и динамическую жесткость и термостабильность. Перемещения по трем осям координат (500x250x200 мм) посредством этих передач выполняет стол, что позволяет устанавливать на станке горизонтальные, вертикальные или наклонные шлифовальные головки и производить его ручную или автоматическую загрузку с четырех сторон. На выставке, в частности, был показан вариант станка с вертикальным мотор-шпинделем мощностью 30 кВт и встроенным устройством смены инструмента (пяти шлифовальных кругов диаметром 300 мм, шириной 60 мм и массой не более 20 кг или 20 кругов диаметром не более 130 мм), производимой за 3 секунды. Частота вращения кругов рекомендуется в пределах 1000-8000 мин -1 . В конусе HSK-A-100 шпинделя могут быть установлены также фрезы, сверла и другой лезвийный инструмент, что при комбинации с двухкоординатной делительной головкой и устройством смены спутников позволяет обрабатывать небольшие лопасти насосов, турбинные лопатки и другие сложные детали. Этому способствует и возможность подачи СОЖ через центр шпинделя под давлением 80 бар.
Опытный образец многофункционального станка Concept, который также впервые показала на этой выставке итальянская фирма Tacchella Macchine, представляет собой сочетание обычного круглошлифовального станка с восьмипозиционной револьверной головкой, в которой установлены неподвижные инструменты. Выполненные из КНБ два круга большого диаметра развернуты на станке относительно друг друга на 180 градусов и могут по очереди поворачиваться в рабочую зону. Станина станка выполнена в виде жесткой оребренной чугунной отливки. Перемещения по осям X и Z могут быть выполнены посредством линейных двигателей или шариковых винтовых передач. Для перемещения рабочих органов служат гидростатические направляющие. К числу недостатков этого станка можно отнести то, что у него не разделены между собой рабочие зоны точения и шлифования. В дальнейшем в револьверной головке будут, по-видимому, установлены и вращающиеся инструменты, что расширит технологические возможности станка, а число револьверных головок может быть увеличено до двух.
На станке Hardpoint серии 300 модульной конструкции фирмы Junker с наклонной станиной закаленные и незакаленные детали типа тел вращения диаметром 80 мм и такой же длины (рис. 5) кроме шлифования и хонингования кругами и головками из КНБ можно за один установ выполнять точение, сверление и развертывание, а также нарезать резьбу и удалять заусенцы. Станок реализован в четырех вариантах с числом шпинделей от двух до четырех, в которых одновременно можно обрабатывать до четырех деталей с передачей или без передачи из одного шпинделя в другой. Управление станком производится по шести осям координат от устройства ЧПУ Sinumerik 840D. Станок можно загружать вручную или автоматически.

Высокой производительности станка мод. CNC235 фирмы Buderus Scheiftechnik (рис. 6) добиваются путем установки на нем двух шпинделей, позволяющих выполнять наружное и внутреннее шлифование (специальными головками) и твердое точение (отдельными резцами или револьверной головкой) заготовок диаметром и длиной до 150 мм, а также ленточного конвейера.

Многофункциональные станки, предназначенные для твердого точения и шлифования термообработанных заготовок, пользуются достаточно высоким спросом у потребителей за рубежом и постепенно начинают проникать в Россию. Имеются сведения об установке одного такого станка (фирмы Buderus) на заводе «Волгобурмаш». Два станка мод. Stratos М было поставлено в 2004 году на ВАЗ. В то же время в Европе, США и Юго-Восточной Азии работают уже 60 таких станков. Причина столь резкой разницы заключается в недостаточном уровне развития большинства отраслей нашей промышленности и недостаточной эффективности такого сложного и дорогого оборудования в наших экономических условиях, а, следовательно, и минимального спроса на него. Поэтому в ближайшее время на российских заводах не следует ожидать появления большого количества станков для сухого точения и шлифования, разве что на отдельных предприятиях автомобильной промышленности и нескольких предприятиях, выпускающих оборудование для нефтегазовой промышленности.

Владимир Потапов
Журнал «Оборудование: рынок, предложение, цены», № 07, июль 2004 г.