Если сказать просто — то достаточно элементарного эксперимента. Внимание! Данный пример приводится только для объяснения необходимости балансировки круга! Установите неотбалансированный круг на станок (например, бесцентрово-шлифовальный) и включите. Возникшая сильнейшая вибрация должна навсегда отбить желание ставить на станок неотбалансированный круг.
Почему возникает вибрация?
Вибрация возникает из-за несовпадения центра тяжести круга со своим центром вращения. И вибрация тем больше, чем больше скорость вращения круга и чем больше несбалансированность круга.
Зачем нужно балансировать круг.
При вращении несбалансированный круг создаёт большие центробежные силы, которые вызывают повышенный износ подшипников опор шпинделя, отрицательно сказываются на качестве обработки. Балансировка шлифовальных кругов проводится до момента установки на шлифовальный станок. После выполнения балансировки и правки круга на станке, в случае повышенной вибрации, может потребоваться вторая балансировка.
Для балансировки шлифовального круга используют два вида приспособлений: балансировочное приспособление с прямыми направляющими и балансировочное приспособление с дисками.
Я расскажу о балансировки шлифовального круга на приспособлении с дисками.
Круг устанавливается на оправку и закрепляется на оправке. После установки оправки с кругом на правочное приспособление, кругу дают небольшое вращение – круг должен совершить обязательно один полный оборот. Когда круг остановится, сверху круга или оправки мелом ставят метку. Проверяют ещё раз. Если метка снова вверху – нужно проводить регулировку.
Средний сухарик устанавливают внизу шайбы – напротив меловой отметки, а два остальных сухарика – примерно на одинаковом (небольшом) расстоянии от него. Таким образом получают гарантированный перевес внизу. Снова дают вращение кругу и ставят меловую отметку (новую отметку) на самом верху. После остановки круга средний сухарик передвигается напротив меловой отметки, а два крайних сухарика немного раздвигают на одинаковое расстояние от среднего сухарика. Дают еще одно проверочное вращение.
После нескольких повторений круг будет отбалансирован – шлифовальный круг после вращения будет останавливаться в разных положениях.
Балансировка шлифовальных кругов перед их установкой на станок
Балансировка шлифовальных кругов перед их установкой на станок. Если центр тяжести шлифовального круга совпадает с осью его вращения, то такой круг сбалансирован и может надежно работать на высоких окружных скоростях. Несбалансированность шлифовального круга вызывает интенсивный износ узлов и механизмов станка, в первую очередь, подшипников шпинделя; ухудшение шероховатости обрабатываемой поверхности; увеличение расхода абразивного материала круга и средств для его правки; снижение точности обработки; возрастание напряжений в круге, в результате которых может произойти его разрушение. Балансировке подвергают все шлифовальные круги диаметром свыше 100 мм. Перед балансировкой круг необходимо осмотреть и убедиться в отсутствии трещин.
Для выполнения балансировки применяют различные балансировочные приспособления. Из-за простоты конструкции и обеспечения достаточной точности балансировки шлифовальных кругов наибольшее распространение получили балансировочные приспособления с валиками (рис. 4.4).
Основными деталями приспособления являются: два параллельно расположенных стальных термически обработанных и шлифованных валика 1, станина 3 и крепежные фланцы-втулки 2 с балансировочными сухарями.
Балансировка шлифовального круга производится в следующей последовательности.
- 1. Круг с фланцами и оправкой устанавливают на балансировочное приспособление (рис. 4.4), следя за тем, чтобы ось оправки была перпендикулярна оси балансировочных валиков 1, а круг располагался между ними симметрично; балансировочные сухарики устанавливают в положение взаимного уравновешивания.
- 2. Легким толчком заставляют круг вместе с оправкой вращаться на валиках балансировочного приспособления до полной его остановки, при этом более тяжелая часть круга займет самое низкое положение.
Балансировочное приспособление с двумя цилиндрическими валиками:
- 1 - валик; 2 - фланец-втулка с балансировочными сухарями; 3 - станина.
- 3. После остановки круга в самой верхней точке его периферии проводят радиальную меловую черту. Затем круг поворачивают примерно на угол 90° от меловой черты то в одну, то в другую сторону и дают кругу вместе с оправкой катиться по валикам. Если после каждого поворота круг будет устанавливаться так, что меловая черта окажется в одном и том же положении, то тяжелая часть круга определена правильно.
- 4. Балансировочные сухарики двигают по пазу в одну половину окружности паза к меловой черте и закрепляют их в данном положении. Средний сухарик устанавливается симметрично относительно меловой черты, а два крайних - примерно на равном расстоянии от среднего.
- 5. Круг снова поворачивают на валиках на угол 90° в правую и левую стороны и если круг возвращается в исходное положение, т. е. если тяжелая часть его стремится занять нижнее положение, то круг уравновешивают, передвигая крайние сухари относительно среднего, стоящего под меловой чертой. Уравновешенный круг, повернутый вправо или влево на 90° относительно меловой черты, остается неподвижным в этом положении. Это указывает на то, что круг отбалансирован.
- 6. Для контроля правильности балансировки поворот круга относительно меловой черты на угол 70-90° следует повторить 2-3 раза.
Балансировка шлифовальных кругов на станке.
В процессе работы уравновешенность круга может меняться. Это связано, главным образом, с неравномерной плотностью круга и смещением его центра тяжести с геометрической оси по мере износа круга. Повторная балансировка особенно необходима при выполнении точных работ, для получения высокого класса шероховатости поверхностей и при скоростном шлифовании.
Для повторной балансировки следует применять балансировочные механизмы, позволяющие производить эту операцию непосредственно на шлифовальном станке во время его работы без снятия круга. Для этого используют специальные балансировочные механизмы для автоматического уравновешивания круга.
Состояние шлифовального круга, характеризующееся таким распределением масс, которое во время вращения вызывает переменные нагрузки па опорах шпинделя станка и его изгиб, называется неуравновешенностью круга. Неуравновешенной точечной массой круга называют условную массу, радиус-вектор (эксцентриситет) которой относительно оси посадочного отверстия равен радиусу наружной поверхности (периферии). В зависимости от допустимых неуравновешенных масс для шлифовальных кругов на керамической, бакелитовой, вулкапитовой и специальных органических связках по ГОСТ 3060-86 установлено четыре класса неуравновешенности шлифовальных кругов, обозначаемые цифрами 1, 2, 3 и 4.
Шлифовальные круги диаметром 250 мм и более в соответствии с ГОСТ 2424-83 перед установкой их на станке должны пройти контроль неуравновешенности по ГОСТ 3060-86.
Неуравновешенность круга увеличивает шероховатость обработанной поверхности и приводит к появлению на ней дробления и прижогов, повышенному износу круга, преждевременному выходу из строя шпиндельного и других узлов станка.
Особо важное значение имеет степень уравновешенности кругов в связи со все более широким внедрением скоростного и сверхскоростного шлифования.
Основные причины неуравновешенности круга следующие:
- ? эксцентричное расположение отверстия относительно наружной поверхности;
- ? эксцентричная установка круга на шпиндели станка или во фланцах;
- ? неправильная форма наружной поверхности;
- ? неодинаковая плотность материала круга;
- ? износ круга в процессе шлифования.
По ГОСТ 3060-86 установлены четыре класса неуравновешенности шлифовальных кругов (табл. 2.18), по которым допустимые неуравновешенные массы определяются в зависимости от массы кругов.
Таблица 2.18
Допустимые неуравновешенные массы кругов с плотной и средней структурами (ГОСТ 3060-86)
|
Размеры круга, мм |
Класс неуравновешенности |
||||
|
От 100 до 120 |
Свыше 10 до 16 |
||||
|
Свыше 16 до 25 |
|||||
|
Свыше 25 до 40 |
|||||
|
От 120 до 160 |
Свыше 10 до 16 |
||||
|
Свыше 16 до 25 |
|||||
|
Свыше 25 до 40 |
|||||
|
От 160 до 250 |
Свыше 10 до 16 |
||||
|
Свыше 16 до 25 |
|||||
|
Свыше 25 до 40 |
|||||
|
От 250 до 320 |
Свыше 10 до 16 |
||||
|
Свыше 16 до 25 |
|||||
|
Свыше 25 до 40 |
|||||
Балансируются круги па специальных стендах па оправках (рис. 2.3).
Рис. 2.3.
Балансировка осуществляется перемещением сухарей после установки оправки с кругом па стенд. В начале балансировки сухари устанавливаются примерно через 120°, чтобы их масса не оказывала влияния па положение центра тяжести круга. Легким толчком круг с оправкой приводят во вращение. После остановки круга с оправкой делают отметку в крайней нижней точке круга и соединяют эту точку с центром, получают радиус, па котором предположительно находится центр тяжести круга.
Рис. 2.4.
Из-за трения установленное направление может не совпадать с действительным положением центра тяжести, поэтому круг поворачивают па 90° поочередно в обе стороны так, чтобы отмеченный радиус занял горизонтальное положение, а затем отпускают круг. После его остановки вновь отмечают нижнее положение круга.
Если все три отметки совпадают, то положение неуравновешенной массы определено правильно. При несовпадении отметок положение неуравновешенной массы определяют между двумя последними отметками па равном расстоянии от каждой из них. Затем па противоположной стороне круга делают отметку для установки грузов. После этого круг поворачивают, чтобы найденная отметка заняла горизонтальное положение, и перемещают сухари в положение, при котором круг не поворачивается, т.е. так, чтобы не менялось горизонтальное положение ранее установленной отметки.
На рис. 2.4 показан общий вид дискового стенда для балансировки круга.
Точность уравновешивания, определяемая смещением центра тяжести / 0 , находится по формуле
где р - коэффициент трения качения (0,01...0,05); R - радиус большого диска, мм; р! - коэффициент трения качения в шарикоподшипниках (0,001...0,005); р - радиус посадочного отверстия шарикоподшипника, мм; у - радиус опорной шейки балансировочной оправки, мм; а - угол, образуемый прямой, соединяющей центры балансировочной оправки и большого диска с вертикалью.
При а = 2...3° /о = 0,01...0,02 мм.
На рис. 2.5 показаны балансировочные весы. Точность уравновешивания /о на весах наибольшая и достигает величины 0,005...0,008 мм. По конструкции весы более сложные, чем стенды, и операция уравновешивания на них длительнее, так как необходимо ждать затухания колебаний стрелки 5.
Круг уравновешивают установкой груза 6 в нулевое положение и с помощью груза 2 уравновешивают коромысло без круга. Затем весы арретируют и устанавливают оправку 7 с кругом. Освобождают арретирующее устройство 3 , наблюдают за отклонением стрелки 5 и при ее отклонении влево круг поворачивают против часовой стрелки до тех пор, пока стрелка не займет на шкале 4 среднее нулевое положение. При отклонении стрелки 5 вправо
Рис. 2.5.
с кругом (б):
- 1 - дополнительный груз; 2,6 - груз; 3 - арретирующее устройство;
- 4 - шкала; 5 - стрелка; 7 - оправка
круг вращают по часовой стрелке. Затем рисками отмечают вертикальную ось круга, поворачивают круг на 90° и отмечают горизонтальную ось. Перемещая груз 6, приводят стрелку 5 в нулевое положение и по шкале 4 определяют неуравновешенность, которая устраняется перемещением дополнительного груза 1.
В современных шлифовальных станках применяют различные устройства, позволяющие уравновешивать круг непосредственно на шлифовальном станке. Эти устройства позволяют определять и устранять неуравновешенность круга в течение всего времени работы его на станке.
Если центр тяжести круга совпадает с осью его вращения, то круг сбалансирован и может надежно работать на высоких окружных скоростях. Неуравновешенность кругов возникает из-за их неправильной формы; расположения посадочного отверстия с эксцентриситетом относительно перифе-
рии круга; неодинаковой плотности материала и др. Круги балансируют на специальных стендах (рис. 13.53, а). В качестве опор используют призмы, диски и цилиндрические валики. Круг устанавливают на оправку и размещают на валиках. Уравновешивание выполняют двумя сегментами (рис. 13.53, б) путем их перемещения по пазу фланца с торцовой стороны. При отсутствии уравновешенности тяжелая часть круга опускается вниз. Перемещая сегменты, снова проверяют степень уравновешенности круга до тех пор, пока круг в любом его положении на опорах будет находиться в покое. Необходимо балансировать все круги диаметром больше 100 мм. Перед балансировкой круг нужно осмотреть, чтобы убедиться в отсутствии трещин. Круги можно балансировать непосредственно на шлифовальном станке с помощью специальных механизмов.
13.34. АКТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ ПРИ ШЛИФОВАНИИ
Шлифование, как правило, завершает технологический процесс и размеры изделий окончательны. Значительная часть времени рабочего цикла на автоматизированных шлифовальных станках (до 30 % вспомогательного времени) затрачивается на измерение шлифуемых заготовок. Поэтому используют автоматизацию контроля размеров, которая значительно повышает производительность шлифования.
Станки снабжают системами активного контроля (рис. 13.54). При активном контроле действительный размер заготовки до обработки (или размеры обрабатываемой заготовки) сравнивается с заданным размером. Устройства, осуществляющие и вырабатывающие такое сравнение и соответствующий сигнал измерительной информации, называют приборами активного контроля. Эти приборы работают методом прямого или косвенного измерения. При прямом измерении чувствительный элемент прибора контактирует с обрабатываемой поверх- 
Ностью заготовки, при косвенном - не контактирует. Приборы бывают механические, электроконтактные, пневматические, индуктивные и др.
Средства активного контроля содержат: измерительный прибор; измерительную оснастку; командное устройство; усилитель командных сигналов; устройства сигнализации; источники питания. Измерительный прибор выдает информацию в виде показателей. Командное устройство преобразует измерительную информацию в дискретные сигналы - команды
для автоматического управления обработкой. Измерительная оснастка - это рычажные механизмы, призмы и т. д. Усилитель командных сигналов усиливает электрические сигналы измерительных приборов. Устройства сигнализации дают информацию об исполнении команд. В зависимости от условий производства используют упрощенные схемы активного контроля, в которых применяют только некоторые из указанных элементов.
Для активного контроля используют различные измерительные приборы (индикаторы; пневматические; индуктивные и т. д.). На рис. 13.55 приведены схемы измерительных средств с механическим (рис. 13.55, а) и пневматическим (рис. 13.55,6) приборами. Измерительный прибор неподвижно связан с измерительной оснасткой 1. Информация о размере заготовки выдается по шкале прибора 2. Управление обработкой осуществляется вручную. Измерительная оснастка1 (рис. 13.55,6) осуществляет бесконтактные измерения посредством пневмодатчика. Измерительная информация выдается по шкале прибором 2 и с помощью командного устройства 3 и усилителя 4 передается к исполнительным органам станка, которые совершают необходимые движения. Выполнение командных сигналов контролируется блоком 5.
На рис. 13.56, а показано одноконтактное измерительное 
Устройство для измерения радиуса R заготовки 1, установленной в центрах круглошлифовального станка, посредством отсчетного устройства 2. Трехконтактное измерительное устройство со скобой 8 для измерения диаметрального размера D заготовки 2 на том же станке показано на рис. 13.56, б. Скоба 8 самоустанавливается на поверхности заготовки 2 посредством наконечников 1, 9, которые постоянно поджимаются рычажной системой с шарнирами 4, 6 под действием груза 3 (или пружины). Наконечники 1, 5 являются измерительными элементами, а на- 
Конечник 9 - базовым элементом. Стержень 5 может перемещаться относительно скобы 8. Величина перемещения воспринимается отсчетным устройством 7.
На рис. 13.57 показано устройство для измерения диаметра - отверстия в заготовке при шлифовании на внутришлифовальном станке. Измерительные наконечники 7, 8, закрепленные на рычагах 1, 2 посредством пружины 3, соприкасаются с обрабатываемой поверхностью 6. Рычаги расположены на шарнирах 9, 10. На шарнирной опоре 11 рычага 1 установлен рычаг 4, который суммирует перемещения обоих наконечников 12 и передает суммарное перемещение измерительному прибору 5. 
Схема подналадочной системы бесцентрово-шлифовального станка показана на рис 13.58. Деталь /, обработанная на станке, переносится транспортным устройством на позицию 2, где измеряется преобразователем 3. Когда контролируемый размер выходит за пределы установленного поля допуска, преобразователь 3 выдает сигнал - команду на исполнительное устройство 4 (электромагнит с храповым механизмом).
При включении электромагнита храповое колесо поворачивается и перемещает через винтовой механизм шлифовальную бабку на величину, соответствующую наладочному импульсу (1-2 мкм).
Схема подналадочной системы для двухшпиндельного плоскошлифовального станка показана на рис. 13.59. При вращении круглого стола 10 заготовки 2 подаются под измерительное устройство 3, наконечник которого контактирует с обработанной поверхностью. При износе круга / высота шлифуемых заготовок возрастает.
Когда размер заготовок становится равным подналадочному размеру, устройство 3 срабатывает и выдает сигнал (команду на подналадку), который поступает в усилитель 4 и далее в пускатель, включающий электродвигатель 5, от которого через редуктор 6, коническую передачу 7 и винт 8 перемещение передается шлифовальной бабке 9. Последняя совершает малые подналадочные перемещения.
Для контроля и измерения обработанных поверхностей применяются различные универсальные контрольно-измерительные средства: штангенциркули, микрометры, скобы, калибры и т. д. 
Наша компания предлагает приспособления для статической балансировки шлифовальных кругов и оправки к ним для различных размеров планшайб.
Приспособления с параллельными ножами ПБ-01.000 и ПБ-02.000
Данные балансировочные устройства применяются для балансировки шлифовальных кругов и фрез.
Приспособление балансировочное дисковое ПБД-01.000
Почему необходимо выполнять балансировку шлифовальных кругов и фрез?
В процессе работы шлифовальный круг достигает больших скоростей. Имеющаяся в нем даже самая малая несбалансированность ведет к появлению значительных центробежных сил. А это, в свою очередь, негативно отражается на работе всего станка и качестве выпускаемой продукции.
Есть несколько причин появления неуравновешенности в круге. Во-первых, это неравномерность распределения массы в теле круга; во-вторых, эксцентриситет круга по отношению к оси шпинделя станка (неправильная посадка во фланцах), несбалансированность фланцев; в-третьих, неправильная геометрическая форма.
Приспособления для балансировки шлифовальных кругов с параллельными ножами помогают найти место дисбаланса. Параллельные ножи или призмы являются простейшим устройством, принципом работы которых является статическая балансировка. Главное требование - они должны быть зафиксированы на жестком основании строго параллельно и горизонтально. Суть статической балансировки заключается в следующем: при изменении распределения массы, центр масс приводится на ось вращения. Коррекцию неуравновешенности необходимо проводить на наибольшем радиусе по причине того, что влияние массы корректируемого металла на равновесие круга возрастает тем больше, чем больше расстояние от оси.
Балансировку выполняют в 5 этапов:
- грубая балансировка;
- точная балансировка;
- выбор расположения и величины рабочих уравновешивающих грузов;
- установка и крепление рабочих уравновешивающих грузов;
- контроль качества балансировки.
Балансировка скоростных фрез деревообрабатывающих станков
Помимо балансировки шлифовальных кругов и фрез, данные приспособления применяются для балансировки наборных скоростных фрез деревообрабатывающих станков.
