Отделка поверхностей на токарных станках. Обработка на токарных станках Брак при обтачивании цилиндрических поверхностей и меры его предупреждения

Обтачивание наружных цилиндрических поверхностей выполняют проходными резцами с продольной подачей, гладкие валы, - при установке заготовки в центрах.

Центровые отверстия обрабатывают на токарных, револьверных, сверлильных и двусторонних центровальных станках. Для центрования применяют типовые наборы инструмента - комбинированные центровочные сверла, а также спиральные сверла и конические зенковки.

Центровые отверстия являются, как правило, установочными базами, и поэтому от точности их исполнения зависит и точность обработки остальных поверхностей заготовки.

В полые заготовки после подрезки торца и обработки отверстия с двух сторон вводят пробки или оправки с зацентрованными отверстиями или на кромке отверстия снимают конические фаски, используемые в качестве технологических баз с последующим удалением их при отделочной обработке. Ступенчатые валы обтачивают по схемам деления припуска на части или деления длины заготовки на части. В первом случае обрабатывают заготовки с меньшей глубиной резания, однако общий путь резца получается большим и резко возрастает Т о .

Во втором случае припуск с каждой ступени срезается сразу за счет обработки заготовки с большой глубиной резания. При этом Т 0 уменьшается, но требуется большая мощность привода станка.

Нежесткие валы рекомендуется обрабатывать упорными проходными резцами, с главным углом в плане j = 90°. При обработке заготовок валов такими резцами радиальная составляющая силы резания Р у = 0, что снижает деформацию заготовок.

Подрезание торцов заготовки выполняют перед обтачиванием наружных поверхностей. Торцы подрезают подрезными резцами с поперечной подачей к центру или от центра заготовки. При подрезании от центра к периферии поверхность торца получается менее шероховатой. Обтачивание скруглений между ступенями валов - галтелей выполняют проходными резцами с закруглением между режущими кромками по соответствующему радиусу с продольной или поперечной подачей.Точение канавок выполняют с поперечной подачей канавочными или фасонными резцами, у которых длина главной режущей кромки равна ширине протачиваемой канавки. Широкие канавки протачивают теми же резцами сначала с поперечной, а затем с продольной подачей. Обработку отверстий в валах выполняют соответствующими инструментами, закрепляемыми в пиноли задней бабки. На рисунке слева показана схема сверления в заготовке цилиндрического отверстия. Растачивание внутренних цилиндрических поверхностей выполняют расточными резцами, закрепленными в резцедержателе станка, с продольной подачей.

Гладкие сквозные отверстия растачивают проходными резцами; ступенчатые и глухие - упорными расточными резцами. Отрезку обработанных деталей выполняют отрезными резцами с поперечной подачей. При отрезке детали резцом с прямой главной режущей кромкой (рисунок слева ) разрушается образующаяся шейка и приходится дополнительно подрезать торец готовой детали.

При отрезке детали резцом с наклонной режущей кромкой (рисунок справа ) торец получается чистым.

Обтачивание наружных конических поверхностей заготовок осуществляют на токарно-винторезных станках одним из следующих способов.

1. Широкими токарными резцами.

Обтачивают короткие конические поверхности с длиной образующей до 30 мм токарными проходными резцами. Обтачивают с поперечной или продольной подачей. Этот способ можно использовать при снятии фасок с обработанных цилиндрическихповерхностей.

2. Поворотом каретки верхнего суппорта.

При обработке конических поверхностей каретку верхнего суппорта повертывают на угол, равный половине угла при вершине обрабатываемого конуса . Обрабатывают с ручной подачей верхнего суппорта под углом к линии центров станка (a ). Таким способом обтачивают конические поверхности, длина образующей которых не превышает величины хода каретки верхнего суппорта. Угол конуса обтачиваемой поверхности любой.

3. Смещением корпуса задней бабки в поперечном направлении.

Обрабатываемую заготовку устанавливают на шариковые центры. Корпус задней бабки смещают относительно её основания в направлении, перпендикулярном к линии центров станка. При этом ось вращения заготовки располагается под углом к линии центров станка, а образующая конической поверхности - параллельно линии центров станка. Таким образом обтачивают длинные конические поверхности с небольшим углом конуса (2a < 8°) с продольной подачей резца.

4. С помощью конусной линейки.

Коническую поверхность обтачивают с продольной подачей. Скорость продольной подачи складывается со скоростью поперечной подачи, получаемой от ползуна, скользящего по направляющей линейке. Сложение двух движений обеспечивает перемещение резца под углом к линии центров станка. Таким способом обтачивают длинные конические поверхности с углом при вершине конуса до 30-40°.Обтачивание внутренних конических поверхностей выполняют так же как и наружных, но в основном используют специальные конические зенкеры или развёртки .Обтачивание фасонных поверхностей с длиной образующей до 40 мм выполняют токарными фасонными резцами. Обтачивают только с поперечной подачей S п .

Для обработки на токарно-винторезных станках применяют, как правило, стержневые, призматические или круглые фасонные резцы; резцами остальных видов обтачивают фасонные поверхности на токарных полуавтоматах и автоматах.

Длинные фасонные поверхности обрабатывают проходными резцами с продольной подачей с помощью фасонного копира, устанавливаемого вместо конусной линейки. Нарезание резьбы на токарно-винторезных станках выполняют резцами, метчиками и плашками. Форма режущих кромок резцов определяется профилем и размерами поперечного сечения нарезаемых резьб. Резец устанавливают на станке по шаблону. Резьбу нарезают с продольной подачей резца S пр . При нарезании резьбы продольный суппорт получает поступательное движение от ходового винта. Это необходимо для того, чтобы резец получал равномерное поступательное движение, что обеспечивает постоянство шага нарезаемой резьбы.

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

Параметры обработки	Размер­ ность	Величины
		Предварительная обработка	Чистовые рабочие ходы
Скорость вращения изделия:	м/мин	15 - 30	10 - 20
Поперечная подача:	мм	0,01	0,005
Продольная подача:	мм/об изделия	2 - 6	1 - 2

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

Подача при правке	Режим правки			Шероховатость, Ra, мкм
	Продольная подача, мм/об круга	Поперечная подача Мм/ход	Число ходов
Ускоренная (обычная правка)	0,05 - 0,1	0,03 - 0,1	3 - 4	1,25
малая (чистовая Правка)	0,01	0,01	1 - 2	0,2 - 0,32

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.

Наиболее широко распространенными приспособлениями для токарных и шлифовальных работ являются центры, кулачковые и цанговые патроны , которые применяют также и при других работах (например, сверлильных).

На рис. 122 показаны конструкции центров токарного станка: нормальные (рис. 122, α), со сферическим концом (рис. 122, б), применяемые при смещении осевой линии заготовки относительно линии центров станка, полуцентры (рис. 122, в), позволяющие совмещать наружное продольное точение и подрезку торцов. Для повышения износостойкости центров их армируют твердым сплавом или металлизируют поверхность конуса.

Из-за нагрева в процессе резания, вызывающего удлинение обрабатываемой заготовки, изменяется сила зажима. Для того чтобы зажимная сила была постоянна, в задней бабке располагают компенсаторы различных конструкций: пружинные, пневматические и гидравлические, которые позволяют несколько смещать пиноль при нагреве заготовки. Такие компенсаторы обычно используют при закреплении заготовки во вращающихся центрах.

Чтобы предотвратить прогиб нежестких заготовок валов, в качестве дополнительных опор применяют люнеты подвижного или неподвижного типа. Обычные конструкции неподвижных универсальных люнетов не отвечают требованиям скоростной обработки, так как кулачки люнета, изготовленные из бронзы или чугуна, быстро изнашиваются и в их сопряжении с деталью образуется зазор, что приводит к вибрациям. В. К. Семинский предложил модернизировать люнет (рис. 123).

В основании 1 люнета вместо кулачков 7 устанавливают шарикоподшипники, а гнездо под кулачок в крышке 2 растачивают и вставляют в него стержень 4 с пружиной 5. На стержне закреплена серьга 6 с двумя шарикоподшипниками. Шарикоподшипники основания люнета настраивают на диаметр по контрольному валику, устанавливаемому в центрах, или по самой обрабатываемой заготовке.

Затем накидывают крышку 2 люнета и гайкой 3 регулируют положение стержня 4 с таким расчетом, чтобы зазор между основанием и крышкой составлял 3…5 мм , после этого эксцентриком 8 прижимают крышку. При этом пружина 5 сжимается и шарикоподшипники, установленные в серьге, с силой начинают прижимать обрабатываемую деталь к шарикоподшипникам основания.

Биение из-за овальности и неодинаковой толщины различных участков обрабатываемой заготовки при данной конструкции люнета воспринимается пружиной 5, которая работает как амортизатор.

Наиболее распространенными устройствами передачи крутящего момента обрабатываемым заготовкам на шпинделе передней бабки являются поводковые устройства : хомутики, скобы, поводковые оправки, поводковые планшайбы, поводковые патроны, кулачковые патроны, цанговые зажимные устройства.

Обычные и самозажимные хомутики имеют ограниченное применение, так как требуют значительного времени для установки, поэтому чаще применяют самозажимные поводковые оправки. Устанавливать и снимать заготовки в этом случае можно при вращении шпинделя. Установленную в центрах заготовку перемещают влево поджимом пиноли, задней бабки, при этом в торец заготовки вдавливают зубья поводка, что обеспечивает передачу крутящего момента от шпинделя к заготовке.

Из патронов, применяющихся для установки и закрепления заготовок на токарных станках, наиболее распространены самоцентрирующие трехкулачковые патроны. Для закрепления несимметричных заготовок применяют обычно четырехкулачковые патроны с независимым перемещением каждого кулачка с помощью винта.

При базировании обрабатываемой заготовки по внутренней поверхности применяют разжимные оправки с пневматическим приводом. Наиболее характерной конструкцией пневматического поводкового патрона является патрон, показанный на рис, 124. В этой конструкции устанавливать и снимать заготовку можно не останавливая шпиндель станка. Патрон снабжен автоматически запирающимся плавающим центром. В отверстиях корпуса приспособления установлены плунжеры 7, в пазах которых находятся зубчатые колеса 5, вращающиеся на запрессованных в плунжеры 7 осях 6. Зубчатые колеса 5 находятся в зацеплении с реечными клиньями 8, которые своими скосами с помощью крестообразных вкладышей 4, находящихся в пазах колодок 3, перемещают колодки с эксцентриковыми кулачками зажимаемой заготовке. Кулачки 1 вращаются на осях 2, закрепленных в колодках 3. В середине патрона находится втулка 14 с плавающим патроном 16, жестко связанным с корпусом патрона. Головка 10 связана со штоком пневматического цилиндра качалки 9.

При зажиме головка 10 толкает плунжеры 7 и подает вперед втулку 15, сидящую на втулке 14. Кулачки 1 пружинными плунжерами 11 прижимаются к упорным винтам 12, которые обеспечивают касание средней части поверхности кулачка и зажимаемой заготовки. При упирании кулачков 1 в обрабатываемую заготовку зубчатые колеса 5, перекатываясь по зубьям реечных клиньев 8, перемещают втулку 15, которая своим корпусом и тремя шариками зажимает центр 16. Колодки 3 с кулачками 1 в нерабочем состоянии удерживаются пружинными плунжерами 13 на одинаковом расстоянии от центра патрона.

На рис. 125 приведена конструкция задней бабки токарного станка с встроенным вращающимся центром и пневматическим цилиндром для перемещения пиноли. Это устройство позволяет уменьшить затраты времени на перемещение пиноли. Пиноль 2 перемещается с вращающимся центром 1 посредством штока 3 и поршня 5 пневмоцилиндра 4. Когда сжатый воздух поступает в правую полость цилиндра, поршень, перемещаясь влево, толкает штоком пиноль к обрабатываемой заготовке.

Пневмоцилиндр 4 жестко закреплен на корпусе задней бабки. С помощью распределительного крана 6 осуществляют управление приводом.

Для обработки заготовок на токарных станках применяют пневматические трехкулачковые патроны с регулируемыми кулачками. Применение регулируемых кулачков обусловлено необходимостью обработки заготовок различных размеров. Частые перестановки кулачков (или накладок) вызывают необходимость их протачивать или шлифовать, что, естественно, затрудняет переналадку, особенно в течение рабочего дня. Показанная на рис. 126 конструкция позволяет не только регулировать кулачки в зависимости от формы заготовки или ее размеров, но и быстро переналаживать патрон для работы в. центрах. В корпусе 2 патрона находится муфта 1, соединенная резьбой с тягой пневматического привода. В проточку муфты входят длинные концы трех рычагов 3, а их короткие концы - в пазы ползушек 4, соединенных винтами 5 с кулачками 6. На торцевую поверхность патрона нанесена кольцевая риска 7, а на кулачках имеются деления, позволяющие предварительно устанавливать кулачки. При переналадке патрона для работ в центрах в центральное отверстие вставляют переходную втулку с нормальным центром, а один из кулачков используют в качестве поводка.

В некоторых случаях обрабатываемые заготовки с буртиками или фланцами целесообразно центрировать на коротких жестких пальцах или в выточках и зажимать вдоль оси. На рис. 127 показана конструкция пневматического приспособления для осевого зажима тонкостенной втулки с буртиком. Втулку центрируют в выточке диска 7, прикрепленного к корпусу 1, и зажимают вдоль оси тремя рычагами 6, посаженными на оси 5. Рычаги приводят в действие тягой, соединенной с винтом 2, при перемещении которой передвигается коромыслом 4 вместе с рычагами 6, зажимающими обрабатываемую заготовку. При движении тяги слева направо винт 2 посредством гайки 3 перемещает в сторону коромысло 4 с рычагами 6. Пальцы, на которые посажены рычаги 6, скользят по косым пазам диска 7 и таким образом при раскреплении обработанной заготовки несколько приподнимаются (как показано тонкой линией), позволяя освободить обработанную деталь и установить новую заготовку.

Закрепление по буртику позволяет обрабатывать как наружные, так и внутренние поверхности.

На предприятиях применяют также пневматические устройства со сменными зажимными рычагами, обеспечивающими концентричность наружной и внутренней обрабатываемых поверхностей. Конструкция такого приспособления приведена на рис. 128 и представляет собой корпус 5, внутри которого на шарнирных осях установлены рычаги 2 и 4. Короткие концы рычагов выступают наружу, а длинные установлены в прямоугольном пазу штока 3. В резьбовое отверстие штока ввернута тяга 1, соединенная со штоком пневмоцилиндра (на рисунке не показан). Корпус приспособления центрируется на планшайбе 7 станка втулкой 6.

При движении тяги 1 со штоком 3 справа налево короткие концы рычагов 2 и 4 зажимают заготовку.

Применяют также патроны с установкой заготовок по обработанным базам. На рис. 129 показана конструкция патрона с установкой заготовки по центральному отверстию и зажимом за фланец. При креплении кулачки 3, сидящие на концах штоков 1, своими выступами опираются на планку 2, разгружая штоки от изгибающих сил. При раскреплении обработанной детали кулачки 3 нижними наружными выступами 4 упираются в планку 2, освобождая деталь, а внутренними выступами 5 сталкивают ее с установочного пальца.

Для обработки на оправках применяют различные виды разжимных пневматических устройств. На рис. 130 показана конструкция трех кулачковой разжимной оправки. Она состоит из корпуса 2 с чугунной резьбовой втулкой 3, навинченной на шпиндель станка. Заготовку зажимают тремя кулачками 4, расположенными под углом 120° в отверстиях корпуса оправки и выдвигаемыми с помощью втулки 5 с тремя клиньями. Втулка перемещается тягой 1 от пневматического привода. Кулачки 4 возвращаются в исходное положение при освобождении обработанной детали пружинными кольцами 6.

Основным недостатком размещения пневматического привода на заднем конце шпинделя является невозможность обработки прутковых заготовок. На рис. 131 показана конструкция пневматического цангового патрона, который позволяет обрабатывать заготовки из прутка, проходящего через отверстия шпинделя станка. В данной конструкции сжатый воздух поступает через распределительную коробку, укрепленную на заднем конце шпинделя станка. Воздуховод от распределительной коробки к патрону расположен в двух металлических трубках 1, впаянных в канавки трубы 2.

При зажиме заготовки сжатый воздух направляется в правую полость патрона, перемещая поршень 3 с привернутым в нему кольцом 5. Это кольцо, надавливая на кулачки 6, перемещает их по конической поверхности втулки 4, зажимая тем самым заготовку. Для раскрепления обработанной детали сжатый воздух направляется в левую полость патрона, сдвигая поршень 3 вправо, при этом кулачки 6 под воздействием пружинного кольца 7 расходятся.

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.

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.