Файл: Ящерицын, П. И. Шлифование с подачей СОЖ через поры круга.pdf

очистки СОЖ от шлама в такой центрифуге также до­ статочно велика, а срок службы внутришлифовальных кругов невелик. Поэтому на отдельных операциях шли­ фовальные круги работают без засорения до их полного износа. Однако длительные испытания показали, что при большой скорости вращения шпинделя происходит достаточно быстрый износ трущихся поверхностей раз­ делителя потока 8 (см. рис. 44). Для этого в комплекте встроенной центрифуги должны быть взаимозаменяе­ мые запасные разделители потока.

На рис. 47 показаны разработанные нами в Минском

шлифования отверстий внутренних колец двухрядных сферических роликоподшипников диаметром 140— 180 мм. Так как шлифуемые детали имеют небольшую высоту (80—120 мм), то нами был принят ряд кон­ структивных мер с целью повышения жесткости и виб­ роустойчивости данных шпинделей. В частности, они обладают рядом особенностей:

1. Повышенной жесткостью корпуса в передней части за счет увеличения его диаметра до 120 мм, а для прохода правящего алмаза сделана лыска (на рис. 47 не показана). Так как концевая часть корпуса имеет диаметр 100 мм и благодаря наличию лыски суммарный износ круга не уменьшился.

2.Осевой фиксацией шпинделя гайкой, что позво­ ляет крепить его в бабке станка без деформации корпу­ са шпинделя, а следовательно, и подшипников задней опоры.

3.Применением в передней и задней опорах ра­ диально-упорных подшипников различных типоразме­ ров, что позволило снизить колебания шпинделя ампли­ тудно-переменного характера. Это является следствием того, что радиально-упорные подшипники различных типоразмеров отличаются друг от друга или количест­ вом, или массой тел качения (шариков), или тем и дру­ гим одновременно. Этим самым исключаются резонанс­

ные биения в амплитудно-частотном спектре колебаний шпинделя.

4. Подшипники качения в обеих опорах собраны с предварительным натягом, бёз пружинной компенсации на «износ подшипников», как это сделано в шпинделях

120

Рис. 47. Конструкция внутришлкфовальных шпинделей: а — СШ -І-Ю (І); б — СШ-1-10(2)

121

конструкции завода «Калибр» и Воронежского станко­ строительного завода. Установка подшипников с предва­ рительным натягом повышает радиальную п особенно осевую жесткость опор, увеличивает срок службы комп­ лекта подшипников.

5.Перераспределением массы металла с вращающе гося вала шпинделя на его невращающийся корпус, в результате чего снижается уровень колебаний с часто­ той вращения шпинделя.

6.Установкой в обеих опорах по четыре подшипника.

При этом в каждой опоре левая и правая пары подшип­

кольцах подшипников отмечены точки максимального радиального биения, которые на валу и в корпусе рас­ ставлены в различных диаметральных плоскостях (сме­ щены друг относительно друга по фазе);

повышение осевой жесткости шпинделя в 2,5—5 раза; повышение жесткости вала шпинделя в межопорном пространстве в 1,4—1,6 раза, при этом представляется возможным уменьшить массу вращающихся деталей на

25-40% ;

увеличение осевой и радиальной жесткости опор шпинделя в 2—2,5 раза;

уменьшение межопорного пролета вала шпинделя примерно в 2 раза.

Перечисленные преимущества относятся к шпинде­ лям обеих конструкций. Помимо этого, у шпинделя СШ-1-10(2) имеются дополнительные преимущества:

за счет выполнения планшайбы за одно целое с валом существенно повышается жесткость передней консоли шпинделя;

безгаечная фиксация подшипников исключает их пе­ рекос, что благоприятно сказывается на долговечности подшипников.

С целью получения более полной информации о шпин­ делях данной конструкции были проведены исследова­ ния их жесткости, точности вращения и виброустойчивостн в сравнении со шпинделем завода «Калибр»

122

внутреннем шлифовании во многом зависят от жесткости внутришлифовального шпинделя. Чтобы получить дан­ ные по жесткости разработанных нами шпинделей в сравнении с известными шпинделями конструкции заво­ да «Калибр» и станка мод. СВАИГЛ-200, были выполне­ ны исследования жесткости шпинделей. При этом нагру­ жение шпинделя производилось в направлении силы Рѵ механизмом поперечной подачи станка, а контроль за ве­ личиной приложенной нагрузки осуществлялся по дина­ мометру. В процессе нагружения производилось измере­ ние деформации на конце вала шпинделя, конце корпу­ са, хвостовике вала шпинделя и на бабке станка, в которой крепится шпиндель. В процессе исследований установлено, что деформация бабки практически отсут­ ствует даже при Рѵ= 117 кгс.

Полученные экспериментальные данные приведены в табл. 6 и на рис. 49. Из рисунка видно, что жесткость шпинделя СШ-І-ІО(І) и шпинделя станка мод. СВАИГЛ200 примерно одинакова. Жесткость шпинделя завода «Калибр» примерно в 2 раза ниже, чем шпинделя станка мод. СВАИГЛ-200; в то же время жесткость шпинделя СШ-1-10(2) почти в 2 раза выше этого же шпинделя станка мод. СВАИГЛ-200.

Достигнуто существенное повышение жесткости шпин­ деля СШ-1-10(2) (рис. 49) за счет рациональной конст­ рукции и создания замкнутых опор, которые в осевом направлении являются для вала защемлениями высокой

жесткости.

Жесткость шпинделя СШ-І-ІО(І) ниже жесткости шпинделя СШ-1-10(2). Это снижение жесткости проис­ ходит из-за некоторого ослабления конусного конца вала шпинделя вследствие его меньшего диаметра и наличия резьбы.

Исследование точности вращения шпинделей. Точ­ ность вращения шпинделя характеризуется изменением положения мгновенной оси вращения его во времени — биением оси вращения. На точность вращения шпинде­ лей существенное воздействие оказывают как погреш­ ности подшипников, так и отклонения от заданных раз-

123

124

Рис. 48. Конструкции внутришлифовальных шпинделей: а — завода «Калибр»; б — станка мод. СВАИГЛ-200

Т а б л и ц а 6

Зависимость деформации шпинделей от силы Ру

меров и формы деталей шпиндельных узлов, сопряжен­ ных с подшипниками качения.

Главными источниками биения шпинделей и оси вра­ щения шпинделей, смонтированных на подшипниках качения, являются:

эксцентричность отверстия внутреннего кольца под­ шипника по отношению к дорожке качения и к посадоч­ ной поверхности под планшайбу круга;

некруглость дорожек качения, их волнистость и боко­ вое биение;

некруглость и разноразмерность тел качения. Величина биения шпинделя определяется совмест­

ным действием указанных выше погрешностей, В биении шпинделя эти погрешности проявляются с различной амплитудой, частотой и фазой.

На величину погрешности формы (некруглость) и шероховатость обрабатываемого изделия, износ круга и производительность процесса шлифования решающее влияние оказывает совокупное воздействие всех состав­ ляющих биения шпинделя.

125

Составляющая биения шпинделя с частотой его вра­ щения имеет определяющее значение для точности обра-; ботки изделия. Амплитуда биений с частотой вращения шпинделя, как правило, составляет 80—90% всей вели­ чины биения.

Измерение биения шпинделей производилось на по­ садочной поверхности под планшайбу круга путем после­ довательного поворота шпинделя каждый раз на 1/12 оборота (всего 10 полных оборотов); в каждом положе-

1 3 3 Ч 5 6 7 В 10 13 N 16 18 30 30 А,мт

В качестве измерительных приборов использовались микрокаторы (ИГП) с ценой деления 0,2 мкм (при раз­ махе биения шпинделя до 8 мкм) или 1 мкм (при боль­ ших размахах). Для отсчета угла поворота на шпинделе укреплялся лимб, разделенный на 12 частей.

Испытанию подвергались шпиндели завода «Калибр», станка СВАИГЛ-200 (ГДР), нашей конструкции со съемной планшайбой мод. СШ-1-10(1) и с планшайбой, выполненной за одно целое с валом шпинделя СШ-1-10(2).

Оценка точности вращения шпинделей производилась графо-аналитическим способом, который основывается на методах численного разложения в ряд Фурье.

126

Т а б л и ц а 7

Параметры точности вращения шпинделей

Методика графо-аналитического анализа точности вращения шпинделей разработана в ЭНИМСе [98]. На основании данной методики нами получены параметры точности вращения (табл. 7) и кривые биения шпинде­ лей (рис. 50).

Рассмотрим физический смысл полученных величин на примере шпинделя завода «Калибр». Средний размах кривой биения шпинделя (Яср= 24,9 мкм) является обобщенной характеристикой точности вращения шпин­ деля и служит мерой для проверки его по нормам точ­ ности на станки.

(векторная сумма). Эти величины характеризуют точ­ ность изготовления шпинделя, в первую очередь следую­ щие параметры: радиальное биение посадочных мест под подшипники; радиальное биение конусного хвостовика шпинделя под планшайбу; соосность посадочных поверх­ ностей под подшипники в гильзе (корпусе) шпинделя, их эксцентричность.

Амплитуда второй гармоники (С2= 2,9 мкм) являет­ ся обобщенной характеристикой воздействия погрешно­ стей комплектов тел качения подшипников передней опо­ ры шпинделя с частотой вращения сепаратора.

Амплитуда третьей гармоники (С3= 1,5 мкм) явля­ ется обобщенной характеристикой влияния погрешностей формы (волнистость, гранность) дорожек качения под­ шипников передней опоры на точность вращения шпин-

127