Устаткування для суперфінішування
Вітчизняна промисловість випускає універсальні та спеціальні суперфішшні верстати. До універсальних відносяться верстати для обробки в центрах, безцентрові та верстати для обробки торцевих поверхонь, а до спеціальних - верстати для суперфінішування шийок колінчастих та розподільчих валів та для обробки жолобів кілець підшипників.
Більшість сучасних суперфінішних верстатів - напівавтомати: встановлення та зняття деталей проводяться вручну, а цикл обробки - автоматичний. Автоматами є верстати для суперфінішування шийок колінчастих та розподільчих валів. При оснащенні верстатів для обробки жолобів кілець підшипників, а також безцентрових бункерними або іншими пристроями для автоматичного завантаження деталей вони перетворюються на автомати.
обробки тороїдальних зовнішніх та внутрішніх поверхонь.
За кількістю робочих позиційсуперфінішні верстати поділяються на одно-, дво- та багатопозиційні. На робочих позиціях може проводитися паралельна обробка заготовок, при цьому готові деталі сходять з кожної позиції, або послідовна, коли заготовка, що обробляється, переміщається з однієї позиції на іншу, а готова деталь виходить тільки на останній позиції. У першому випадку обробка, як правило, проводиться абразивними інструментами з однією і тією самою характеристикою, у другому інструментами з різними характеристиками.
Класифікація суперфінішних верстатів за характером компонування та руху робочих органів визначається видами оброблюваних деталей та способами обробки.
Мал. 3.5. Схеми суперфінішування в центрах: а - з поздовжньою подачею; б - врізанням; в - врізання при обробці конічної поверхні.
Центрові суперфінішні верстати призначені головним чином дляобробки зовнішніх циліндричних поверхонь деталей, встановлених у центрах. Розрізняють верстати з однією інструментальною головкою та з кількома (до чотирьох) головками. Перші використовуються для обробки циліндричних та конічних поверхонь як з поздовжньою подачею, так і врізанням (рис. 3.5). Це вітчизняні верстати-напівавтомати ЗД870Б, ЗД871Б та ЗД871БК. На верстатах із декількома інструментальними головками можна одночасно обробляти кілька поверхонь різних діаметрів. Так, на верстаті мод. ЗД871 із чотирма інструментальними головками одночасно обробляють до чотирьох шийок валу.
Технічні характеристики центрових суперфінішних верстатів, які широко застосовуються у промисловості, наведено у табл. 3.1.
На вказаних вище моделях верстатів заготівля встановлюється в центрах або патроні і приводиться в обертання. Абразивний брусок з певним зусиллям притискається до оброблюваної поверхні і, здійснюючи осцилюючий і зворотно-поступальний рух уздовж осі заготовки (якщо обробка ведеться з поздовжньою подачею), здійснює різання металу. Короткі та конічні заготовки обробляються врізанням.
Таблиця 3.1. Технічна характеристика центрових суперфінішних верстатів
Найбільший діаметр оброблюваної деталі, мм
Рекомендовані діаметри обробки, мм
Найбільша довжина оброблюваної деталі, мм
Висота.центрів, мм
Кількість інструментальних головок, шт.
Частота осциллювання брусків, в дв. хід./хв
1000; 1500 та 1900
Величина поздовжнього переміщення бруска, мм
Швидкість поздовжньої подачі, м/хв
Частота обертання шпинделя, об/хв
Кут повороту інструментальної головки, в град
Зусилля притиску брусків, Н (кгс)
Процес суперфінішування здійснюється ступінчасто: на чорновому режимі знімається припуск - певний шар металу, а на чистовому - досягається необхідна шорсткість поверхні. Перехід із чорнового режиму на чистовий та закінчення циклу обробки відбуваються автоматично. Час повної обробки встановлюється за величиною знімання припуску і контролюється реле часу або приладу активного контролю.
Перехід на чистовий режим здійснюється з допомогою збільшення швидкості обертання заготовки. У моделях верстатів, що випускаються, привід обертання має два виконання. Для верстатів, що використовуються в умовах одиничного та дрібносерійного виробництва, коли потрібна часта зміна режимів обробки, застосований привід з безступінчастою зміною швидкостей. Установка частот обертання заготовки на чорновому режимі здійснюється тиристорним електроприводом типу ЕТ 0-16, а перехід на чистовий відбувається автоматично зі збільшенням частоти обертання заготовки за допомогою коробки швидкостей.
На верстатах, призначених для великосерійного та масового виробництва, зміна швидкостей здійснюється також за допомогою коробки швидкостей.
У конструктивному відношенні наведені моделі верстатів виконані за однією принциповою схемою, тому розглянемо докладніше тільки деякі з них.
Суперфінішний верстат моделі ЗД871Б (рис. 3.6) призначений для обробки в центрах або патроні циліндричних та конічних поверхонь обертання діаметром до 280 мм та довжиною до 710 мм. Основою верстата є зварна станина 1, на якій розташовані бабка 2 з пультом управління 3, задня бабка 11, суперфінішна головка 8, що переміщається по напрямних станини, і насосна станція 4. Привід шпинделя бабки вироби, що складається з тиристорного електроприводу ЕТ 02-1швидкостей, розташований у лівій частині станини. На передній стінці розміщені рукоятки 14, 15 і 16 включення осциляції бруска, його притиску до оброблюваної заготовки і поздовжнього переміщення вздовж осі деталі. Там же знаходяться два реле часу: 13 – для встановлення часу обробки на чорновому режимі та 12 – на чистовому.
У прямокутних напрямних суперфінішної головки 8 встановлена рухома траверса, на якій закріплений механізм осциллювання 10 з інструментальною головкою 5 і противагою 9. Зусилля притиску абразивного бруска деталі здійснюється рукоятками 6 і 7 по манометрах.
На станині може встановлюватися вимірювальна скоба активного контролю одержуваного розміру. Для цього у верстаті передбачено відліково-командний пристрій.
Змащення всіх механізмів, а також напрямних суперфінішної головки проводиться централізовано від системи мастила верстата. Осциллювання бруска здійснюється від окремого електродвигуна, а притиск у поздовжнє переміщення його - за допомогою гідроприводу. Для попереднього очищення мастильно-охолодних засобів служить магнітний сепаратор, а для остаточного - гідроциклон.
Безцентрові верстати призначені для суперфінішування деталей обертових тіл діаметром від 3 до 125 мм. Обробляються циліндричні, конічні та бочкоподібні поверхні.
Мал. 3.6. Суперфінішний напівавтомат мод. ЗД871Б.
Розрізняють верстати для обробки на прохід та врізанням. Першим способом здійснюють суперфінішування на верстатах мод. ЗД878, ЗД879 та ЗД880. Вони — безперервної дії з поздовжньою подачею деталі щодо брусків, що осцилюють. Це найбільш продуктивний спосіб обробки.
Кінематичні та гідравлічні схеми цих верстатів ідентичні, основні вузли уніфіковані.Оригінальними в кожній моделі є валкові пристрої, що подають, і деталі налагодження: лотки завантаження і розвантаження, інструментальні державки. Верстати розрізняються за потужністю приводу валків та кількістю інструментальних головок. Валкові пристрої, що подають, забезпечують переміщення деталей в зоні обробки.
Другим способом роблять суперфінішування на верстатах позиційного типу (мод. ЗД879Б). Обробка здійснюється або на одній позиції, або на кількох з періодичною перекладкою деталі спеціальним пристроєм. При цьому в моменти завантаження, перекладки та вивантаження деталей бруски відводяться від поверхні, що обробляється. У такий спосіб обробляють деталі складної конфігурації, мають уступи, буртики тощо.
Схеми суперфінішування на безцентрових верстатах наведено на рис. 3.7, які технічна характеристика — в табл. 3.2.
Таблиця 3.2. Технічна характеристика верстатів для безцентрового суперфінішування
обробка на прохід
Діаметр оброблюваної деталі, мм
Діаметр валків, мм
Довжина валків, мм
Кількість інструментальних головок, шт.
Частота осциллювання брусків, в дв. хід./хв
Хід бруска, мм
Швидкість подачі деталі, м/хв
0,158-1.58; 0,25-2,53; 0,328 -3,28
0.164-1,64; 0,25-2,53; 0,328-3,28
0,59-5,9; 0,38-3,8; 0,19-1,9
Частота обертання валків, об/хв
30-300; 54-540; 67-675
Зусилля притиску брусків, Н (кгс)
Мал. 3.7. Схема суперфінішування на бесаенгроаи. верстатах:
обробка на прохід циліндричних (а) та конічних (б) деталей; в - обробка врізання ступінчастих деталей.
Мал. 3.8. Безцентровий суперфінішний напівавтомат мод. ЗД879.
Розглянемо деякі моделіверстатів.
Безцентровий суперфінішний верстат мод. ЗД879 (рнс. 3.8). Верстат складається із зварної станини 1, у лівому відсіку якої розміщений привід валків, а в правому - система охолодження суперфінішної головки 5, що подає валкового пристрою 3. електрошафи 4 і пульта 2 з кнопками управління. На рухомих каретках механізму осциллювання 6 встановлено шість інструментальних головок 9. Осцилування. брусків здійснюється від окремого електродвигуна, які притиск до оброблюваної поверхні — з допомогою пневмопривода. Регулювання сили притиску кожної головки проводиться по манометру 7 індивідуально за допомогою рукоятки 8. Охолоджуюча рідина подається по трубці 11 з рядом отворів, через які. рідина під натиском надходить у зону обробки. Витрата рідини регулюється 10 краном.
Безцентровий верстат мод. ЗД879Б призначений для суперфінішування деталей типу клапанів, штовхачів та інших із буртиками методом врізання. Верстати цієї моделі випускаються налагодженими для обробки конкретної деталі або групи однотипних. Деталь при обробці має тільки обертальний рух, що повідомляється від двох горизонтально встановлених валків, форма робочої поверхні яких відповідає формі заготовок.
Верстат має чотири робочі позиції, що дозволяє проводити одночасне суперфінішування до чотирьох деталей. Кожна деталь обробляється одним бруском, якому крім осцилюючого руху (від електродвигуна) повідомляється повільне поздовжнє переміщення вздовж осі поверхні, що обробляється (від гідроприводу). Завантаження та вивантаження деталей може бути ручним або автоматичним за допомогою лотків та транспортерів. При переналагодженні верстата для суперфінішування деталей інших типів встановлюють нові валки з робочою поверхнею,відповідної форми оброблюваних деталей. Подача рідини, що охолоджує, в зону обробки здійснюється по трубці. Витрата її регулюється краном.
Торцесуперфінішні верстати призначені для обробки торцевих поверхонь штовхачів клапанів, поршневих кілець, гальмівних дисків, зубчастих коліс і т. д. Схеми обробки на них наведені на рис. 3.3.
Суперфінішування сфери здійснюють чашковим колом, розгорнутим на невеликий кут (2-3 °), плоскі поверхні - брусками або обертовими колами, яким повідомляється також коливальний рух.
Верстати випускаються однопозиційними та двопозиційними. Перші призначені для обробки плоских поверхонь торцем чашкового кола. Цикл роботи у них напівавтоматичний. Шпиндель має дві швидкості обертання. Обробка проводиться у разі реле часу.
Двопозиційні верстати мають два незалежні шпинделі вироби, привід яких здійснюється від гідродвигунів, що забезпечують безступінчасте регулювання чисел оборотів деталі.
Розглянемо двопозиційний верстат вітчизняного виробництва мод. 3888В.
Верстат складається із зварної станини коробчастої форми, на якій встановлена стійка та два шпинделі виробу, оснащених магнітними патронами. Деталі можуть оброблятися осцилюючими брусками або обертовими та осцилюючими чашковими колами, для чого в кожній позиції можуть встановлюватися дві відповідні змінні інструментальні головки. Електроустаткування верстата розміщено у шафі, яка закріплена на задній стінці корпусу стійки. Усередині станини розміщена станція охолодження.
Схема роботи головки торцесуперфінішного верстата для обробки плоских поверхонь наведена на рис. 3.9. Шпиндель 1, оснащений брусками 2, здійснює обертальний рух, абруски - коливальний рух А і зворотно-поступальний Б. Стіл 3, на якому встановлена деталь, здійснює обертальний і коливальний рух Ст.
Мал. 3.9. Головка для суперфінішування плоских поверхонь.
Для обробки шийок колінчастих та розподільчих валів Саратовський верстатобудівний завод випускає суперфінішний автомат мод. ЗА875 у різних модифікаціях. У конструктивному відношенні всі верстати виконані за єдиною принциповою схемою.
Специфікою є те, що верстати випускаються налагодженими для обробки конкретного валу з певними параметрами. Кількість інструментальних головок, що встановлюються на верстатах, відповідає кількості шийок, що обробляються.
Суперфінішний автомат мод. ЗА875 призначений для одночасної обробки корінних та шатунних шийок колінчастих валів довжиною до 1000 мм та виконаний з налагодженням на обробку колінчастого валу автомобіля ЗІЛ.