§ 14. КРЕПЛЕНИЕ И БАЛАНСИРОВКА ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА.

Балансировка шлифовального круга на станке. Балансировочные станки.

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

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

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

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

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

а) эксцентричное расположение отверстия относительно наружной поверхности;

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

в) неправильная форма наружной поверхности;

г) неодинаковая плотность материала круга.

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

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

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

Рис. 28. Балансировочные станки для балансировки шлифовальных кругов:

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

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

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

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

Выполняют балансировку круга и на самом станке.

В последнее время применяются автоматизированные устройства для балансировки.

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

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

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

Важность балансировки

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

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

Зачем нужна балансировка?

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

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

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

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

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

Причины неуравновешенности круга

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

Основные причины возникновения отклонений в балансе:

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

Как отбалансировать шлифовальный круг

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

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

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

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

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

Ниже приведен перечень методик по наладке абразивного элемента.

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

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

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

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

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

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

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

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

а) эксцентричное расположение отверстия относительно наружной поверхности;

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

в) неправильная форма наружной поверхности;

г) неодинаковая плотность материала круга.

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

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

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

Рис. 28. Балансировочные станки для балансировки шлифовальных кругов:

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

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

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

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

Выполняют балансировку круга и на самом станке.

В последнее время применяются автоматизированные устройства для балансировки.

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

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

Балансировка шлифовальных кругов перед их установкой на станок

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

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

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

Балансировка шлифовального круга производится в следующей последовательности.

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

Балансировочное приспособление с двумя цилиндрическими валиками:

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

Балансировка шлифовальных кругов на станке.

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

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

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)

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.