Уравновешенность абразивных кругов

Под уравновешенностью абразивного круга понимается симметричность его объема относительно оси вращения и равномерность плотности в различных участках круга.

В процессе работы в каждом элементарном объеме круга возникает центробежная сила инерции, направленная по радиусу из центра массы этого объема. Центробежная сила инерции Р_и = /ясо²г, где т — масса рассматриваемого объема тела; со — угловая скорость вращения тела; г — расстояние от центра массы рассматриваемого объема до оси вращения [8].

Круги имеют радиальное и торцевое биение относительно посадочного отверстия круга, зависящее от нарушения геометрических размеров круга, например эксцентриситета отверстия (рис. 1.10, а) и непараллельности торцев (рис. 1.10, б), а также неравномерность плотности в разных участках круга, в результате чего более легкая его часть имеет меньшую твердость, чем тяжелая. При обработке таким кругом он будет изнашиваться неравномерно и потребует более частой правки.

Однако и при абсолютной симметричности рабочих и нерабочих поверхностей относительно посадочного отверстия очень трудно обеспечить соосное рас;

Рис. 1.10. Примеры неуравновешенности круга из-за неправильной формы: а — эксцентриситет отверстия; б— непараллельность торцев положение круга со шпинделем станка. Все это является причиной возникновения неуравновешенной силы при работе.

На качество шлифовальных кругов по неуравновешенности в значительной мере влияют способы их формования:

укладка формовочной смеси с помощью сжатого воздуха и применение гидроплиты для шлифовальных кругов высотой 40 мм и диаметром до 400 мм приводят к снижению в 1,2−2 раза величины неуравновешенных масс при одновременном уменьшении колебания твердости (неравномерной твердости) в 1,2—1,8 раза;

с увеличением наружного диаметра шлифовальных кругов от 250 до 1060 мм доминирующее влияние на формирование их неуравновешенности оказывают неравномерная плотность и непараллельность торцев, а с увеличением высоты кругов от 20 до 200 мм — эксцентриситет отверстия;

механическая обработка при существующих отклонениях формы и взаимного расположения поверхностей шлифовальных кругов после формования снижает значение неуравновешенности масс в 1,5—2 раза.

Инерционные центробежные силы неуравновешенных вращающихся масс в процессе работы кругов создают дополнительную переменную нагрузку на опоры и являются источником вибрации, ухудшающей качество обработки. Поэтому при изготовлении и эксплуатации абразивные круги нужно обязательно балансировать.

Различают статическую, моментную и динамическую неуравновешенность круга. Статическая неуравновешенность — такая неуравновешенность шлифовального круга, при которой ось круга и его главная центральная ось инерции параллельны и не совпадают между собой (рис. 1.11, а). При этом под осью круга 1—1 понимается прямая, соединяющая центры тяжести контуров поперечных сечений середин несущих поверхностей круга, а под главной центральной осью инерции 2—2 — центральная ось круга, относительно которой центробежные моменты инерции равны нулю.

Моментной неуравновешенностью называют неуравновешенность круга, при которой ось круга 1−1 и его главная центральная ось инерции 2−2 пересекаются в центре масс круга (рис. 1.11, б). Динамической неуравновешенностью называют неуравновешенность круга, при которой ось круга 1—1 и его главная цен;

Рис. 1.11. Положение центра масс круга относительно оси.

при статической (а), моментной (б), динамической (в) неуравновешенности:

1−1 — ось круга; 2−2 — главная центральная ось инерции тральная ось инерции 2—2 или перекрещиваются, или пересекаются не в центре масс (рис. 1.11, в).

При контроле неуравновешенности шлифовального круга используют такие понятия, как эксцентриситет массы, точечная неуравновешенность и дисбаланс, под эксцентриситетом массы понимают смещение центра масс круга относительно его оси, под точечной неуравновешенной массой — условную точечную массу с заданным эксцентриситетом, вызывающую во время вращения круга переменные нагрузки на опорах и изгиб шпинделя, на который устанавливается круг во время эксплуатации. Дисбалансом шлифовального круга называется векторная величина, равная произведению неуравновешенной массы на ее эксцентриситет. Для шлифовальных кругов массой 0,2−300 кг и наружным диаметром свыше 100 мм регламентированы допустимые точечные неуравновешенные массы, которые для каждого дисбаланса масс кругов распределены на четыре класса неуравновешенности (ГОСТ 3060—86 «Круги шлифовальные. Допустимые неуравновешенные массы и метод их измерения»). Контроль и уменьшение неуравновешенности до допустимых значений, производимые на абразивных заводах в процессе изготовления кругов, относятся к статической балансировке, т. е. балансировке, в процессе которой контролируется и устраняется статическая неуравновешенность.

Значения допустимых неуравновешенных масс должны соответствовать определенным величинам, указанным в табл. 1 ГОСТ 3060–86.

Однако следует подчеркнуть, что абразивные круги на керамической связке не изготавливают четвертым классом неуравновешенности. В настоящее время все потребители требуют круги первого-второго класса неуравновешенности и очень редко соглашаются на третий класс (это в основном круги диаметром 500−600 мм и высотой 150—200 мм).

Что касается кругов класса АА и скоростных кругов, то они должны изготавливаться только первого класса неуравновешенности. Ниже представлен как пример фрагмент таблицы из ГОСТ 3060–86 (табл. 1.11) — значения допустимых неуравновешенных масс в зависимости от диаметра круга.

Для контроля неуравновешенности применяют балансировочные станки, конструктивно выполненные в виде станины и связанных с ней направляющих (ножей), а также балансировочных оправок (рис. 1.12 и 1.13). Шлифовальный Значения допустимых неуравновешенных масс для абразивных кругов различных диаметров.

Рис. 1.12. Балансировочный станок (общий вид)

Рис. 1.13. Схема балансировочного станка с параллельными валиками:

/ — балансировочные валики; 2 — станина; 3 — балансируемый шлифовальный круг; 4 — конусная втулка; 5— оправка круг устанавливают на направляющих станка для статической балансировки с помощью балансировочной оправки и легким толчком придают кругу медленное вращение. Естественно, что тяжелая часть круга стремится занять крайнее нижнее положение. После остановки круга отмечают верхнюю точку его периферии и прикрепляют к ней зажим. Затем поворачивают круг с зажимом на 90° и посредством зажима крепят грузы к его наружной поверхности.

Путем подбора груза приводят круг к состоянию, при котором он после ряда легких толчков устанавливается в произвольное положение. Суммарная масса груза и зажима определяет неуравновешенную массу круга. В соответствии с таблицей неуравновешенных масс производится проверка соответствия круга заданному классу неуравновешенности. Круги с неуравновешенностью, превышающей допускаемую, бракуют.

При использовании шлифовальных кругов в зависимости от точности установки во фланцах и шпинделе станка неуравновешенность круга может изменяться. Поэтому круги подвергают балансировке непосредственно на шлифовальном станке, для чего предусмотрены специальные фланцы и балансировочные механизмы.

Таблица 1.12.

Технические характеристики станков для балансировки шлифовальных кругов.

Техническая характеристика применяемых в абразивной промышленности балансировочных станков типа параллели с различными метрологическими параметрами приведена в табл. 1.12.