Электрооборудование металлообрабатывающих станков,
шлифовальные станки,общие сведения

Шлифовальные станки получили распространение во всех отраслях промышленности в качестве станков общего и специального назначения.
На них можно выполнять как черновое, так и чистовое шлифование плоских, цилиндрических, зубчатых и других поверхностей с помощью абразивных кругов.
Основными технологическими узлами всех шлифовальных станков являются: шлифовальная бабка со шпинделем и шлифовальным кругом, система привода и передач, рабочий стол.
Шлифовальная бабка размещается на станине горизонтально или вертикально в зависимости от вида станка.
Для закрепления инструмента (шлифовального круга) предназначен шпиндель.
Перемещение шпиндельной бабки по направляющим вдоль своей оси горизонтально или вертикально.
Шпинделю сообщается вращательное главное движение от отдельного электропривода.
Привод.
Патрон получает вращение от электродвигателя через плоскоременную передачу и предназначен для крепления круглых деталей.
Главное движение шлифовальному кругу сообщается от главного электродвигателя через клиноременную передачу.
На внутришлифовальных станках обработка ведется небольшими кругами, поэтому в них применяются ускоряющие передачи от двигателя к шпинделю или специальные высокоскоростные двигатели, встраиваемые в корпус шлифовальной бабки.
Такие устройства, объединяющие двигатель и шлифовальный шпиндель конструктивно в одни узел, называются электрошпинделем.
В качестве привода вспомогательных механизмов применяются АД с КЗ-ротором.
Примерами таких механизмов являются насосы гидравлики, охлаждения, смазки и другие.
Рабочий стол.
У круглошлифовальных и внутришлифовальных станков непосредственно в обработке стол либо участвует (тогда ему сообщается движение), либо нет (он неподвижен). Основное его назначение — это крепление детали между передней и задней бабками стола.
В плоскошлифовальных станках рабочий стол участвует в процессе обработки и по форме может быть прямоугольным или круглым.
Прямоугольные столы движутся возвратно-поступательно, а круглым столам обеспечивается круговое движение, поэтому располагаемая на них деталь имеет движение стола.
Движения шлифовальных станков различного назначения представлены на рис. 4.6-1.

Круглошлифовальные станки (А) предназначены для шлифования цилиндрических тел вращения, пологих конических и торцовых поверхностей. Шлифовальный круг (1) и деталь (2) вращаются в разные стороны.
Подача на глубину резания (S2) осуществляется шлифовальным кругом, а по длине обработки (S1)—изделием.
Круговая подача производится за счет скорости (v_и) вращения изделия,
а резание осуществляется со скоростью (v_к) вращения шлифовального круга.
Шлифовальный круг совершает поперечную подачу (S2) относительно детали.
Если требуется шлифование детали на длину, превышающую ширину круга, то движение подачи (S1) сообщается столу, с установленной на нем деталью.
В тяжелых круглошлифовальных станках при больших габаритах изделий стол с закрепленной в передней и задней бабках деталью остается неподвижным, а все движения совершает шлифовальная бабка с кругом.
Внутришлифовалькые станки (Б) предназначены для шлифования внутренних цилиндрических и конических поверхностей тел вращения. Обычно у таких станков деталь (2) вращается, осуществляя круговую подачу (v_к)
Шлифовальный круг (1) вращается, обеспечивая скорость резания (v_к) в
противоположном направлении.
Возвратно-поступательное движение детали (2) или круга (1) обеспечивает продольную подачу (S1). Поперечная подача (S2) производится путем периодического перемещения шлифовальной бабки в конце каждого прохода поверхности обрабатываемой детали.
Обработка ведется кругами небольших размеров.
Плоскошлифовальные станки предназначены для обработки наружных поверхностей плоских деталей.
В станках с прямоугольным столом (В) и горизонтальным расположением шлифовального круга обработка производится периферией круга.
Стол совершает возвратно-поступательное движение подачи (v_и) или
периферическое перемещение (S1) на величину, меньшую, чем величина круга после каждого хода стола.
Перемещение (S1) может осуществляться шпиндельной бабкой.
Подача на глубину резания (S2) после очередной обработки всей плоскости шлифования производится кругом (1).
В станках с круглым (Г) столом и вертикальным расположением шлифовального круга обработка ведется торцом круга. Столу сообщается движение круговой подачи (ω_и), а кругу (1) — вертикальное периодическое перемещение (So)
Детали (2) размещаются и крепятся на столе.

Электропривод
В шлифовальных станках применяются следующие виды электроприводов: главный (вращение шлифовального круга), вращение изделия, подачи, вспомогательных механизмов,
-АД с КЗ-ротором, односкоростные:
- для главного привода станков малых и средних размеров (до 10 кВт),
- для вращения круглого стола плоскошлифовальных станков,
- для привода вспомогательных механизмов.
Примечание— На круглошлифовальных станках с крупными шлифовальными кругами (диаметр до 1000 мм, ширина до 700 мм) применяют понижающие ременные передачи от ЭД к шпинделю и электрическое торможение для быстрой остановки
-АД с КЗ-ротором, многоскоростные, в сочетании с многоступенчатой
коробкой подач:
- для продольных подач стола тяжелых плоскошлифовальных станков.
Примечание — Такой привод применяется редко, так как он не обеспечивает плавного регулирования и постоянства заданной скорости (допустимая погрешность до 5 %).
Высокоскоростные АД встраиваемые в корпус шлифовальной бабки (электрошпиндели):
- для главного привода внутришлифовальиых станков с кругами небольших резмеров.
Примечание— Возможно применение ускоряющей передачи; частота вращения таких двигателей составляет от 24 000 до 48 000 об/мин, а при диаметрах шлифовального круга до 7 мм — от 150 000 до 250 000 об/мин.
-ДПТ (двигатели постоянного тока) с независимым возбуждением и регулированием скорости изменением потока возбуждения в диапазоне 3:1:
- для главного привода шлифовального круга.
Примечания:
1. Питание таких двигателей от полупроводниковых выпрямителей.
2. При работе шлифовальный круг постепенно изнашивается, что приводит к уменьшению скорости резаиия.
Для получения хорошего качества шлифуемой поверхности и повышения производительности станка скорость резания должна выдерживаться неизменной (даже при износе круга).
-Системы Г-Д, ЭМУ-Д ПМУ-Д и ТП-Д:
- для вращения изделия на тяжелых круглошлифовальных станках с диапазоном регулирования скорости от 8 до 25 : 1 и более (Г-Д), а на мощности от 0,1 до 8 кВт применяются ТП-Д или ПМУ-Д;
- для подачи тяжелых плоско- и круглошлифовальных станков с диапазоном регулирования скорости до 50 : 1.
Примечание— На шлифовальных станках небольших резмеров подача (возвратно-поступательное движение стола, продольное и поперечное перемещение шлифовальной бабки) производится от гидропривода.
Во всех шлифовальных станках скорость резания (v_к) определяется окружной скоростью круга и, обычно, находится в пределах от 30 до 50 м/с, иногда достигая 75 м/с.
Толщина снимаемого слоя металла при таких скоростях резания незначительна.

Специальное оборудование.
На плоскошлифовальных станках для быстрого и надежного закрепления обрабатываемых деталей из стали и чугуна применяются электромагнитные устройства.
Электромагнитные плиты.
Удержание детали на плитах производится силами магнитного поля, создаваемого электромагнитами.
Удельное тяговое усилие современных электромагнитных плит в пределах от 20 до 130 Н/см2.
Такая плита для прямоугольного стола выполняется из малоуглеродистой стали. На ней располагаются надетые на сердечники катушки, соединенные последовательно и подключенные к источнику постоянного тока. Плита помещена в диамагнитный кожух, который крепится на столе станка и закрывается крышкой с вставками из немагнитного материала (например, латунь), расположенными над сердечниками катушек.
Если сверху положить деталь, то возникающее поле будет надежно притягивать шлифуемую деталь к плите.
Перед снятием детали катушки отключаются от источника и замыкаются на разрядный резистор, магнитное поле исчезает, а деталь освобождается.
Электромагнитные столы.
Круглые столы применяют, обычно, на плоскошлифовальных автоматах и полуавтоматах с непрерывной обработкой изделий, закрепленных на вращающемся электромагнитном столе.
Подача и снятие изделий производится непрерывно.
По конструкции такой стол состоит из неподвижной и подвижной частей.
Вращающаяся часть выполнена из магнитно-мягкой стали с радиальными прорезями и выточками по окружностям, которые заполнены прокладками из немагнитной латуни.
Неподвижная часть состоит из 6 магнитов, расположенных в зоне шлифования (под кругом), и одного — в зоне съема деталей.
В зоне шлифования создается поле для удержания деталей, а в зоне съема — размагничивающее (поток противоположного направления). Обработанные детали резмагничиваются и легко снимаются с вращающейся части стола при помощи съемных щитков.
По условиям техники безопасности и во избежание повреждения изделий в схемах управления станками с электромагнитным столом предусмотрена блокировка.
Блокировка обеспечивает отключение и быструю остановку шлифовального круга при обрыве цепи питания катушек электромагнитов.
Примечание — Электромагнитные плиты и столы питаются постоянным током от полупроводниковых выпрямителей напряжением 24, 48, 110 или 220 В; потребляемая мощность катушек составляет от 100 до 300 Вт.
Демагнитизаторы применяются для снятия остаточного магнетизма с деталей, сошедших с электромагнитных плит и столов.
Демагнитизаторы выполняются как для одиночной обработки, так и для массовой (поточное производство).
Одиночный демагнитизатор состоит из магнитопровода (из листовой стали) с полюсными башмаками (из магнитно-мягкой стали) и катушки, включенной в сеть перемеииого тока частотой 50 Гц. Башмаки разделены немагнитными прокладками. Деталь кладется на полюсные башмаки, несколько раз перемещается взад и вперед и под действием переменного магнитного поля размагничивается.
Демагнитизаторы массового производства действуют на таком же принципе, но перемещение их производится по наклонному немагнитному лотку внутри катушки сверху вниз.
Плиты с постоянными магнитами применяются в прецизионных (высокоточных) шлифовальных станках для закрепления деталей.
Они не требуют источника питания, имеют длительный срок службы, более надежны в эксплуатации, так как на них исключена возможность срыва деталей с поверхности плиты в случае прекращения электропитания.
Плита имеет корпус, внутри которого расположен пакет, набранный из постоянных магнитов в форме пластин. Магниты разделены прокладками из немагнитного материала.
Деталь, положенная на плиту, притягивается постоянными магнитами. Для съема детали с плиты пакет сдвигается вручную с помощью приспособления (эксцентрик). При новом положении полюсов их магнитные потоки замыкаются, минуя деталь, что позволяет ее легко снять.
Средняя сила тяги плит составляет от 60 до 70 Н/см2.

Устройства активного контроля.
Дня повышения производительности и получения высокой точности обработки современные шлифовальные станки всех типов оснащены устройствами активного контроля (АК).
Такие устройства предназначены для автоматического контроля размеров шлифуемых деталей в процессе их обработки и подачи соответствующих команд в схему управления станком.
По достижении требуемого размера детали станок автоматически отключается. Оператор не останавливает станок для проверки размеров изделия, а лишь снимает готовую деталь и устанавливает новую, пуская станок.
В этом случае под контролем одного оператора могут работать несколько станков.
Это увеличивает производительность труда, уменьшает брак и облегчает обслуживание станков.
Представлеиие об измерительных механических устройствах дает рис. 4.6-2.

Пробочный калибр (А) применяется на внутришлифовальных станках для контроля внутренних диаметров обрабатываемых изделий и является простейшим измерительным устройством.
Когда диаметр шлифуемой детали (2) достигнет заданного значения, калибр (3) войдет в отверстие. При этом замыкаются контакты электрической цепи {ие показано), подается команда на отвод шлифовальной бабки в исходное положение и остановку шпинделя станка.
Если калибр (3) не вошел в отверстие детали (2), то обработка продолжится вошедшим в отверстие кругом (1).
Обычно калибр состоит из двух пробок разного диаметра. Меньшая входит в отверстие после черновой, а большая—после чистовой обработки.
Это позволяет произвести автоматический переход с чернового шлифования на чистовое и отключить привод при достижении заданного размера.
Электроконтактное устройство (Б) применяется на плоскошлифовальных станках с непрерывной загрузкой деталей для автоматической подналадки станка.
Обработанные детали (9), закрепленные на магнитном столе (1) станка, после выхода из-под шлифовального круга (8) измеряются по высоте.
Если высота больше допустимой, то деталь (9) нажимает на наконечник (10), закрепленный на лапе (2) устройства.
Вследствие этого рычаги (7) поворачиваются вокруг оси (3) и контактная группа (б) замыкается, включая механизм подачи шлифовальной бабки. Шлифовальный круг опускается и производится дополнительная обработка.
Если размер детали соответствует заданному, то нажатия на наконечник (10) не произойдет, а рычаги (7) будут прижаты к упору (4) пружиной (5).
При этом контактная группа (6) будет разомкнута и электромагнит подачи шлифовальной бабки будет отключен.
Электроконтактный датчик применяется на шлифовальных станках с постоянным контролем размера обрабатываемой детали и последующим переходом с чернового на чистовое шлифование.
Схема такого датчика представлена на рис. 4.6-3.

Он состоит из измерительной головки и полупроводникового переключателя.
Измерительная головка (А) представляет собой механическое устройство для измерения размера обрабатываемой детали.
Внутри корпуса (3), устанавливаемого на шлифовальной бабке станка, смонтирован шток (6), который может перемещаться вертикально во втулках (1).
На штоке закреплен хомутик (2), который воздействует на контактный рычаг (5), связанный плоской пружиной (9) с корпусом из изоляционного материала. Шток заканчивается наконечником (7) с алмазным или твердосплавным зерном.
Во время шлифования изделия алмазное зерно опирается на обрабатываемую поверхность и прижимается к ней пружиной (4).
При уменьшении размера детали, вследствие снятия припуска, шток (6) опускается вниз, хомутик (2) нажимает на упор контактного рычага (5), который поворачивается и отходит от контактного винта (10), растягивая пружину (11).
При дальнейшем уменьшении размера детали нижний конец рычага (5) замыкается с контактным винтом (8).
Таким образом, последовательное замыкание контактов ВК1 (10) и ВК2 (8) позволяет перейти с чернового шлифования на чистовое автоматически и обеспечить последующий отвод круга.
При установке новой детали шток (б) поднимается и рычаг (5) под действием пружины (11) прижимается к верхнему контактному винту (10).
Настройка контактных винтов (8 и 10) производится маховичками, на которых имеются шкалы с делениями.
Для визуального наблюдения за размером обрабатываемой детали в контрольное отверстие (12) устанавливается индикатор, на который будет воздействовать верхний конец штока (6).
Полупроводниковый переключатель (Б) управляет процессом обработки и исключает подгорание контактов ВК1 и ВК2, так как они коммутируют слаботочные цепи.
Если ВК1 замкнут, то транзистор Т1 закрыт, так как на его базу подается положительный потенциал.
В это время транзистор Т2 открыт, так как на его базу подается отрицательный потенциал через делитель напряжения R3-R4, а реле РП2 включено. Такое состояние соответствует черновому шлифованию.
По окончании чернового шлифования контакт ВК1 разомкнётся (ВК1 и ВК2 разомкнуты оба), транзистор Т1 откроется, а реле РП1 включится. Такое состояние соответствует чистовому шлифованию.
По окончании чистового шлифования контакт ВК2 замкнется, транзистор Т2 закроется, реле РП2 отключится и в схему управления поступит сигнал на отвод круга.
Диоды Д1 и Д2 предназначены для защиты транзисторов Т1 и Т2 от импульсов напряжения при отключении РП1 и РП2.