Балансировка наждачного круга. Балансировка шлифовального круга на станке. Балансировочные станки. Причины неуравновешенности круга

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

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

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

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

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

а) эксцентричное расположение отверстия относительно наружной поверхности;

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

в) неправильная форма наружной поверхности;

г) неодинаковая плотность материала круга.

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

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

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

Рис. 28. Балансировочные станки для балансировки шлифовальных кругов:

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

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

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

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

Выполняют балансировку круга и на самом станке.

В последнее время применяются автоматизированные устройства для балансировки.

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

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

Состояние шлифовального круга, характеризующееся таким распределением масс, которое во время вращения вызывает переменные нагрузки па опорах шпинделя станка и его изгиб, называется неуравновешенностью круга. Неуравновешенной точечной массой круга называют условную массу, радиус-вектор (эксцентриситет) которой относительно оси посадочного отверстия равен радиусу наружной поверхности (периферии). В зависимости от допустимых неуравновешенных масс для шлифовальных кругов на керамической, бакелитовой, вулкапитовой и специальных органических связках по ГОСТ 3060-86 установлено четыре класса неуравновешенности шлифовальных кругов, обозначаемые цифрами 1, 2, 3 и 4.

Шлифовальные круги диаметром 250 мм и более в соответствии с ГОСТ 2424-83 перед установкой их на станке должны пройти контроль неуравновешенности по ГОСТ 3060-86.

Неуравновешенность круга увеличивает шероховатость обработанной поверхности и приводит к появлению на ней дробления и прижогов, повышенному износу круга, преждевременному выходу из строя шпиндельного и других узлов станка.

Особо важное значение имеет степень уравновешенности кругов в связи со все более широким внедрением скоростного и сверхскоростного шлифования.

Основные причины неуравновешенности круга следующие:

• ? эксцентричное расположение отверстия относительно наружной поверхности;
• ? эксцентричная установка круга на шпиндели станка или во фланцах;
• ? неправильная форма наружной поверхности;
• ? неодинаковая плотность материала круга;
• ? износ круга в процессе шлифования.

По ГОСТ 3060-86 установлены четыре класса неуравновешенности шлифовальных кругов (табл. 2.18), по которым допустимые неуравновешенные массы определяются в зависимости от массы кругов.

Таблица 2.18

Допустимые неуравновешенные массы кругов с плотной и средней структурами (ГОСТ 3060-86)

Размеры круга, мм		Класс неуравновешенности
От 100 до 120	Свыше 10 до 16
	Свыше 16 до 25
	Свыше 25 до 40
От 120 до 160	Свыше 10 до 16
	Свыше 16 до 25
	Свыше 25 до 40
От 160 до 250	Свыше 10 до 16
	Свыше 16 до 25
	Свыше 25 до 40
От 250 до 320	Свыше 10 до 16
	Свыше 16 до 25
	Свыше 25 до 40

Балансируются круги па специальных стендах па оправках (рис. 2.3).

Рис. 2.3.

Балансировка осуществляется перемещением сухарей после установки оправки с кругом па стенд. В начале балансировки сухари устанавливаются примерно через 120°, чтобы их масса не оказывала влияния па положение центра тяжести круга. Легким толчком круг с оправкой приводят во вращение. После остановки круга с оправкой делают отметку в крайней нижней точке круга и соединяют эту точку с центром, получают радиус, па котором предположительно находится центр тяжести круга.

Рис. 2.4.

Из-за трения установленное направление может не совпадать с действительным положением центра тяжести, поэтому круг поворачивают па 90° поочередно в обе стороны так, чтобы отмеченный радиус занял горизонтальное положение, а затем отпускают круг. После его остановки вновь отмечают нижнее положение круга.

Если все три отметки совпадают, то положение неуравновешенной массы определено правильно. При несовпадении отметок положение неуравновешенной массы определяют между двумя последними отметками па равном расстоянии от каждой из них. Затем па противоположной стороне круга делают отметку для установки грузов. После этого круг поворачивают, чтобы найденная отметка заняла горизонтальное положение, и перемещают сухари в положение, при котором круг не поворачивается, т.е. так, чтобы не менялось горизонтальное положение ранее установленной отметки.

На рис. 2.4 показан общий вид дискового стенда для балансировки круга.

Точность уравновешивания, определяемая смещением центра тяжести / 0 , находится по формуле

где р - коэффициент трения качения (0,01...0,05); R - радиус большого диска, мм; р! - коэффициент трения качения в шарикоподшипниках (0,001...0,005); р - радиус посадочного отверстия шарикоподшипника, мм; у - радиус опорной шейки балансировочной оправки, мм; а - угол, образуемый прямой, соединяющей центры балансировочной оправки и большого диска с вертикалью.

При а = 2...3° /о = 0,01...0,02 мм.

На рис. 2.5 показаны балансировочные весы. Точность уравновешивания /о на весах наибольшая и достигает величины 0,005...0,008 мм. По конструкции весы более сложные, чем стенды, и операция уравновешивания на них длительнее, так как необходимо ждать затухания колебаний стрелки 5.

Круг уравновешивают установкой груза 6 в нулевое положение и с помощью груза 2 уравновешивают коромысло без круга. Затем весы арретируют и устанавливают оправку 7 с кругом. Освобождают арретирующее устройство 3 , наблюдают за отклонением стрелки 5 и при ее отклонении влево круг поворачивают против часовой стрелки до тех пор, пока стрелка не займет на шкале 4 среднее нулевое положение. При отклонении стрелки 5 вправо

Рис. 2.5.

с кругом (б):

• 1 - дополнительный груз; 2,6 - груз; 3 - арретирующее устройство;
• 4 - шкала; 5 - стрелка; 7 - оправка

круг вращают по часовой стрелке. Затем рисками отмечают вертикальную ось круга, поворачивают круг на 90° и отмечают горизонтальную ось. Перемещая груз 6, приводят стрелку 5 в нулевое положение и по шкале 4 определяют неуравновешенность, которая устраняется перемещением дополнительного груза 1.

В современных шлифовальных станках применяют различные устройства, позволяющие уравновешивать круг непосредственно на шлифовальном станке. Эти устройства позволяют определять и устранять неуравновешенность круга в течение всего времени работы его на станке.

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

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

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

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

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

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

Если центр тяжести круга совпадает с осью его вращения, то круг сбалансирован и может надежно работать на высоких окружных скоростях. Неуравновешенность кругов возникает из-за их неправильной формы; расположения посадочного отверстия с эксцентриситетом относительно перифе-
рии круга; неодинаковой плотности материала и др. Круги балансируют на специальных стендах (рис. 13.53, а). В качестве опор используют призмы, диски и цилиндрические валики. Круг устанавливают на оправку и размещают на валиках. Уравновешивание выполняют двумя сегментами (рис. 13.53, б) путем их перемещения по пазу фланца с торцовой стороны. При отсутствии уравновешенности тяжелая часть круга опускается вниз. Перемещая сегменты, снова проверяют степень уравновешенности круга до тех пор, пока круг в любом его положении на опорах будет находиться в покое. Необходимо балансировать все круги диаметром больше 100 мм. Перед балансировкой круг нужно осмотреть, чтобы убедиться в отсутствии трещин. Круги можно балансировать непосредственно на шлифовальном станке с помощью специальных механизмов.
13.34. АКТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ ПРИ ШЛИФОВАНИИ
Шлифование, как правило, завершает технологический процесс и размеры изделий окончательны. Значительная часть времени рабочего цикла на автоматизированных шлифовальных станках (до 30 % вспомогательного времени) затрачивается на измерение шлифуемых заготовок. Поэтому используют автоматизацию контроля размеров, которая значительно повышает производительность шлифования.
Станки снабжают системами активного контроля (рис. 13.54). При активном контроле действительный размер заготовки до обработки (или размеры обрабатываемой заготовки) сравнивается с заданным размером. Устройства, осуществляющие и вырабатывающие такое сравнение и соответствующий сигнал измерительной информации, называют приборами активного контроля. Эти приборы работают методом прямого или косвенного измерения. При прямом измерении чувствительный элемент прибора контактирует с обрабатываемой поверх-

Ностью заготовки, при косвенном - не контактирует. Приборы бывают механические, электроконтактные, пневматические, индуктивные и др.
Средства активного контроля содержат: измерительный прибор; измерительную оснастку; командное устройство; усилитель командных сигналов; устройства сигнализации; источники питания. Измерительный прибор выдает информацию в виде показателей. Командное устройство преобразует измерительную информацию в дискретные сигналы - команды
для автоматического управления обработкой. Измерительная оснастка - это рычажные механизмы, призмы и т. д. Усилитель командных сигналов усиливает электрические сигналы измерительных приборов. Устройства сигнализации дают информацию об исполнении команд. В зависимости от условий производства используют упрощенные схемы активного контроля, в которых применяют только некоторые из указанных элементов.
Для активного контроля используют различные измерительные приборы (индикаторы; пневматические; индуктивные и т. д.). На рис. 13.55 приведены схемы измерительных средств с механическим (рис. 13.55, а) и пневматическим (рис. 13.55,6) приборами. Измерительный прибор неподвижно связан с измерительной оснасткой 1. Информация о размере заготовки выдается по шкале прибора 2. Управление обработкой осуществляется вручную. Измерительная оснастка1 (рис. 13.55,6) осуществляет бесконтактные измерения посредством пневмодатчика. Измерительная информация выдается по шкале прибором 2 и с помощью командного устройства 3 и усилителя 4 передается к исполнительным органам станка, которые совершают необходимые движения. Выполнение командных сигналов контролируется блоком 5.
На рис. 13.56, а показано одноконтактное измерительное

Устройство для измерения радиуса R заготовки 1, установленной в центрах круглошлифовального станка, посредством отсчетного устройства 2. Трехконтактное измерительное устройство со скобой 8 для измерения диаметрального размера D заготовки 2 на том же станке показано на рис. 13.56, б. Скоба 8 самоустанавливается на поверхности заготовки 2 посредством наконечников 1, 9, которые постоянно поджимаются рычажной системой с шарнирами 4, 6 под действием груза 3 (или пружины). Наконечники 1, 5 являются измерительными элементами, а на-

Конечник 9 - базовым элементом. Стержень 5 может перемещаться относительно скобы 8. Величина перемещения воспринимается отсчетным устройством 7.
На рис. 13.57 показано устройство для измерения диаметра - отверстия в заготовке при шлифовании на внутришлифовальном станке. Измерительные наконечники 7, 8, закрепленные на рычагах 1, 2 посредством пружины 3, соприкасаются с обрабатываемой поверхностью 6. Рычаги расположены на шарнирах 9, 10. На шарнирной опоре 11 рычага 1 установлен рычаг 4, который суммирует перемещения обоих наконечников 12 и передает суммарное перемещение измерительному прибору 5.

Схема подналадочной системы бесцентрово-шлифовального станка показана на рис 13.58. Деталь /, обработанная на станке, переносится транспортным устройством на позицию 2, где измеряется преобразователем 3. Когда контролируемый размер выходит за пределы установленного поля допуска, преобразователь 3 выдает сигнал - команду на исполнительное устройство 4 (электромагнит с храповым механизмом).
При включении электромагнита храповое колесо поворачивается и перемещает через винтовой механизм шлифовальную бабку на величину, соответствующую наладочному импульсу (1-2 мкм).
Схема подналадочной системы для двухшпиндельного плоскошлифовального станка показана на рис. 13.59. При вращении круглого стола 10 заготовки 2 подаются под измерительное устройство 3, наконечник которого контактирует с обработанной поверхностью. При износе круга / высота шлифуемых заготовок возрастает.
Когда размер заготовок становится равным подналадочному размеру, устройство 3 срабатывает и выдает сигнал (команду на подналадку), который поступает в усилитель 4 и далее в пускатель, включающий электродвигатель 5, от которого через редуктор 6, коническую передачу 7 и винт 8 перемещение передается шлифовальной бабке 9. Последняя совершает малые подналадочные перемещения.
Для контроля и измерения обработанных поверхностей применяются различные универсальные контрольно-измерительные средства: штангенциркули, микрометры, скобы, калибры и т. д.

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

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

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

Рис. 18. Устройства для статической балансировки шлифовальных кругов:

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

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

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

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