Якщо сказати просто — досить елементарного експерименту. Увага! Цей приклад наводиться лише пояснення необхідності балансування кола! Встановіть невідбалансоване коло на верстат (наприклад, безцентрово-шліфувальний) та увімкніть. Найсильніша вібрація, що виникла, повинна назавжди відбити бажання ставити на верстат невідбалансоване коло.

Чому виникає вібрація?

Вібрація виникає через розбіжність центру тяжкості кола зі своїм центром обертання. І вібрація тим більша, чим більша швидкість обертання кола і чим більша незбалансованість кола.

Для чого потрібно балансувати коло.

При обертанні незбалансоване коло створює великі відцентрові сили, які викликають підвищений знос підшипників опор шпинделя, що негативно позначаються на якості обробки. Балансування шліфувальних кругівпроводиться до моменту встановлення на шліфувальний верстат. Після виконання балансування та виправлення кола на верстаті, у разі підвищеної вібрації, може знадобитися друге балансування.

Для балансування шліфувального кола використовують два види пристроїв: балансувальний пристрій з прямими напрямними і балансувальний пристрій з дисками.

Я розповім про балансування шліфувального кола на пристрої з дисками.

Коло встановлюється на оправлення та закріплюється на оправці. Після встановлення оправки з колом на правове пристосування, колу дають невелике обертання – коло має здійснити один повний оборот. Коли коло зупиниться, зверху кола чи оправки крейдою ставлять мітку. Перевіряють ще раз. Якщо мітка знову нагорі – потрібно проводити регулювання.

Середній сухар встановлюють внизу шайби - навпроти крейдяної позначки, а два інших сухарика - приблизно на однаковій (невеликій) відстані від нього. Таким чином отримують гарантовану перевагу внизу. Знову дають обертання колу і ставлять крейдову позначку (нову відмітку) на вершині. Після зупинки кола середній сухар пересувається навпроти крейдової позначки, а два крайніх сухарики трохи розсувають на однакову відстань від середнього сухарика. Дають ще одне перевірочне обертання.

Після кількох повторень коло буде відбалансоване – шліфувальне коло після обертання зупинятиметься у різних положеннях.

Стан шліфувального кола, що характеризується таким розподілом мас, який під час обертання викликає змінні навантаження на опорах шпинделя верстата та його вигин, називається неврівноваженістю кола. Неврівноваженою точковою масою коланазивають умовну масу, радіус-вектор (ексцентриситет) якої щодо осі посадкового отвору дорівнює радіусу зовнішньої поверхні(периферії). Залежно від допустимих неврівноважених мас для шліфувальних кіл на керамічному, бакелітовому, вулкапітовому та спеціальних органічних зв'язках за ГОСТ 3060-86 встановлено чотири класи неврівноваженості шліфувальних кіл, що позначаються цифрами 1, 2, 3 і 4.

Шліфувальні круги діаметром 250 мм і більше відповідно до ГОСТ 2424-83 перед встановленням їх на верстаті повинні пройти контроль неврівноваженості ГОСТ 3060-86.

Неврівноваженість кола збільшує шорсткість обробленої поверхні та призводить до появи на ній дроблення та припалів, підвищеного зносу кола, передчасного виходу з ладу шпиндельного та інших вузлів верстата.

Особливо важливе значення має ступінь урівноваженості кіл у зв'язку з дедалі ширшим використанням швидкісного і надшвидкісного шліфування.

Основні причини неврівноваженості кола такі:

• ? ексцентричне розташування отвору щодо зовнішньої поверхні;
• ? ексцентричне встановлення кола на шпинделі верстата або у фланцях;
• ? неправильна формазовнішньої поверхні;
• ? неоднакова щільність матеріалу кола;
• ? знос кола у процесі шліфування.

За ГОСТ 3060-86 встановлено чотири класи неврівноваженості шліфувальних кіл (табл. 2.18), за якими допустимі неврівноважені маси визначаються залежно від маси кіл.

Таблиця 2.18

Допустимі неврівноважені маси кіл із щільною та середньою структурами (ГОСТ 3060-86)

Розміри кола, мм		Клас неврівноваженості
Від 100 до 120	Понад 10 до 16
	Понад 16 до 25
	Понад 25 до 40
Від 120 до 160	Понад 10 до 16
	Понад 16 до 25
	Понад 25 до 40
Від 160 до 250	Понад 10 до 16
	Понад 16 до 25
	Понад 25 до 40
Від 250 до 320	Понад 10 до 16
	Понад 16 до 25
	Понад 25 до 40

Балансуються кола на спеціальних стендах на оправках (рис. 2.3).

Мал. 2.3.

Балансування здійснюється переміщенням сухарів після встановлення оправки з колом на стенд. На початку балансування сухарі встановлюються приблизно через 120°, щоб їх маса не впливала на положення центру ваги кола. Легким поштовхом коло з оправкою обертають. Після зупинки кола з оправкою роблять позначку в крайній нижній точці кола і з'єднують цю точку з центром, одержують радіус, на якому імовірно знаходиться центр ваги кола.

Мал. 2.4.

Через тертя встановлений напрямок може не збігатися з дійсним положенням центру тяжіння, тому коло повертають па 90° по черзі в обидві сторони так, щоб зазначений радіус зайняв горизонтальне положення, а потім відпускають коло. Після зупинки знову відзначають нижнє положення кола.

Якщо всі три позначки збігаються, положення неврівноваженої маси визначено правильно. При розбіжності відміток положення неврівноваженої маси визначають між двома останніми відмітками на рівній відстані від кожної з них. Потім на протилежному боці кола роблять позначку для встановлення вантажів. Після цього коло повертають, щоб знайдена відмітка зайняла горизонтальне положення, і сухарі переміщають у положення, при якому коло не повертається, тобто. так, щоб не змінювалося горизонтальне положення раніше встановленої позначки.

На рис. 2.4 показано загальний вигляддискового стенду для балансування кола.

Точність врівноваження, що визначається зсувом центру тяжіння / 0, знаходиться за формулою

де р - Коефіцієнт тертя кочення (0,01 ... 0,05); R -радіус великого диска, мм; р! - Коефіцієнт тертя кочення в шарикопідшипниках (0,001 ... 0,005); р - радіус посадкового отвору шарикопідшипника, мм; у - радіус опорної шийки балансувальної оправки, мм; а - кут, що утворюється прямий, що з'єднує центри балансувальної оправки та великого диска з вертикаллю.

За а = 2...3° /о = 0,01...0,02 мм.

На рис. 2.5 показані балансувальні ваги. Точність врівноважування /о на терезах найбільша і досягає величини 0,005 ... 0,008 мм. По конструкції ваги складніші, ніж стенди, і операція врівноважування на них триваліша, оскільки необхідно чекати згасання коливань стрілки 5.

Коло врівноважують установкою вантажу 6 у нульове положення та за допомогою вантажу 2 врівноважують коромисло без кола. Потім ваги арретують та встановлюють оправлення 7 з колом. Звільняють аретуючий пристрій 3 , спостерігають за відхиленням стрілки 5 і при її відхиленні вліво коло повертають проти годинникової стрілки доти, доки стрілка не займе на шкалі 4 середнє нульове становище. При відхиленні стрілки 5 праворуч

Мал. 2.5.

з колом (б):

• 1 - додатковий вантаж; 2,6 - вантаж; 3 - аретуючий пристрій;
• 4 – шкала; 5 – стрілка; 7 - оправлення

коло обертають за годинниковою стрілкою. Потім ризиками відзначають вертикальну вісь кола, повертають коло на 90° та відзначають горизонтальну вісь. Переміщаючи вантаж 6, наводять стрілку 5 у нульове положення та за шкалою 4 визначають неврівноваженість, що усувається переміщенням додаткового вантажу 1.

У сучасних шліфувальних верстатах застосовують різні пристрої, що дозволяють врівноважувати коло безпосередньо на шліфувальному верстаті. Ці пристрої дозволяють визначати та усувати неврівноваженість кола протягом усього часу роботи його на верстаті.

Шліфувальне коло закріплюється на фланцях. При цьому слід стежити, щоб посадка кола на шийці фланців була вільною, але без великої хитавиці. Допустимий зазорміж колом та шийкою фланця – 0,1 – 0,3 мм. Коло має щільно прилягати до торців фланців. Обидва фланці скріплюються гвинтами. По торцях кола ставляться картонні прокладки.

Перш ніж встановити фланці із закріпленим між ними колом на шпиндель верстата, зібраний вузол треба відбалансувати, тобто домогтися, щоб загальний центр тяжкості кола та фланців був на осі обертання.

Балансують кола на спеціальному верстаті спеціальному пристосуванні. У процесі балансування виявляють неврівноваженість кола та усувають її.

Так як круги обертаються з дуже великою швидкістю і мають великі розміри, то при неврівноваженості виникає велика відцентрова сила, що прагне відхилити коло від осі обертання.

Неврівноваженість кола збільшує шорсткість обробленої поверхні - вона виходить подрібненою, з'являються вихоплення, крім того, швидко зношуються підшипники шпинделя верстата. Основні причини неврівноваженості кола такі:

а) ексцентричне розташування отвору щодо зовнішньої поверхні;

б) ексцентричне встановлення кола на шпинделі верстата або у фланцях;

в) неправильна форма зовнішньої поверхні;

г) неоднакова щільність матеріалу кола.

Перед балансуванням коло очищають від бруду та тирси і уважно оглядають. Кола з тріщинами не балансують, а бракують.

Якщо діаметр отвору більший за діаметр оправки, то поверхня отвору може бути нарощена спеціальною масою, причому товщина маси при діаметрі отвору більше 50 мм - до 5 мм. Нарощування виконують спеціально підготовлені робітники.

Кола балансують за кілька прийомів. Спочатку балансують нове колона циліндричній оправці, що укладається на опори балансувального верстата. Верстати бувають з опорами у вигляді валиків, призм та дисків (рис. 28).

Мал. 28. Балансувальні верстати для балансування шліфувальних кругів:

а - з опорами у вигляді валиків: 1 та 3 - валики, 2 - шліфувальний круг на оправці; б - з опорами у вигляді дисків: 1 і 3 - диски; 2 - шліфувальний круг на оправці

У фланці, що кріпить коло на оправці, є кільцевий паз, в якому переміщуються три вантажі. Якщо коло, насаджене на оправку, покласти на опори і повернути, то при неврівноваженості маси в якійсь частині кола він повернеться так, що ця маса опиниться в нижньому вертикальному положенні. На практиці один грузик закріплюють у найвищому положенні, а два інших поруч із ним. Якщо після цього коло штовхнути, то він повертатиметься доти, доки вантажі не виявляться внизу. Переміщенням вантажів по кільцевому пазу неврівноважену масу врівноважують, тобто домагаються такого положення, щоб за будь-якого повороту на невеликий кут коло не повертався у вихідне положення.

Збалансоване коло кріплять на шпинделі шліфувального верстатаі правлять - надають колу правильну геометричну форму, після чого первісне балансування порушується, оскільки при правці кола знімається нерівномірний шар абразиву. Потім коло знімають зі верстата і ретельно повторно балансують. Після другої балансування коло остаточно правлять і пускають у роботу. За високих вимог до шорсткості поверхні балансування виконують більше двох разів. Установку балансувального верстата (див. мал. 28) ретельно перевіряють за рівнем.

У процесі шліфування діаметр кола поступово зменшується і його врівноваженість може порушитись, тому при зменшенні діаметра кола на 50-60 мм його треба заново балансувати.

Виконують балансування кола і на верстаті.

У останнім часомвикористовуються автоматизовані пристрої для балансування.

Відповідно до вимог стандарту всі шліфувальні круги до відправки в цех випробовують на міцність на спеціальних верстатах, що забезпечують окружну швидкість обертання, що в 1,5 рази перевищує робочу.

Особливо ретельно перевіряють міцність швидкісних кіл. Час їх пробного обертання на випробувальних верстатах становить для кола діаметром до 90 мм – 3 хв, діаметром 475 мм – 10 хв.

Балансування шліфувальних кругів перед їх встановленням на верстат

Балансування шліфувальних кругів перед встановленням на верстат.Якщо центр ваги шліфувального кола збігається з віссю обертання, то таке коло збалансоване і може надійно працювати на високих окружних швидкостях. Незбалансованість шліфувального кола викликає інтенсивне зношування вузлів і механізмів верстата, в першу чергу, підшипників шпинделя; погіршення шорсткості оброблюваної поверхні; збільшення витрати абразивного матеріалу кола та засобів для його виправлення; зниження точності обробки; зростання напружень у колі, у яких може статися його руйнація. Балансування піддають всі шліфувальні круги діаметром понад 100 мм. Перед балансуванням коло необхідно оглянути та переконатися у відсутності тріщин.

Для виконання балансування застосовують різні балансувальні пристрої. Через простоту конструкції та забезпечення достатньої точності балансування шліфувальних кіл найбільшого поширенняотримали балансувальні пристрої з валиками (рис. 4.4).

Основними деталями пристосування є: два паралельно розташованих сталевих термічно оброблених та шліфованих валиків 1, станина 3 та кріпильні фланці-втулки 2 з балансувальними сухарями.

Балансування шліфувального кола проводиться у наступній послідовності.

• 1. Коло з фланцями та оправкою встановлюють на балансувальний пристрій (рис. 4.4), стежачи за тим, щоб вісь оправлення була перпендикулярна до осі балансувальних валиків. 1, а коло розташовувалося між ними симетрично; балансувальні сухарики встановлюють у положення взаємного врівноваження.
• 2. Легким поштовхом змушують коло разом із оправкою обертатися на валиках балансувального пристосування до повної його зупинки, причому більш важка частина кола займе найнижче положення.

Балансувальний пристрій з двома циліндричними валиками:

• 1 – валик; 2 - фланець-втулка з балансувальними сухарями; 3 - станина.
• 3. Після зупинки кола в самій верхній точційого периферії проводять радіальну крейдову межу. Потім коло повертають приблизно на кут 90 ° від крейдової риси то в один, то в інший бік і дають колу разом з оправкою котитися валиками. Якщо після кожного повороту коло буде встановлюватися так, що крейдяна риса опиниться в тому самому положенні, то важка частина кола визначена правильно.
• 4. Балансувальні сухарики рухають по пазу в одну половину кола паза до крейдяної межі та закріплюють їх у даному положенні. Середній сухар установлюється симетрично щодо крейдяної риси, а два крайніх - приблизно на рівній відстані від середнього.
• 5. Коло знову повертають на валиках на кут 90° у праву та ліву сторонуі якщо коло повертається у вихідне положення, тобто якщо важка частина його прагне зайняти нижнє положення, то коло врівноважують, пересуваючи крайні сухарі щодо середнього, що стоїть під крейдою. Врівноважене коло, повернуте праворуч або ліворуч на 90° щодо крейдяної риси, залишається нерухомим у цьому положенні. Це свідчить про те, що коло відбалансовано.
• 6. Для контролю правильності балансування поворот кола щодо крейдяної межі на кут 70-90° слід повторити 2-3 рази.

Балансування шліфувальних кіл на верстаті.

У процесі роботи врівноваженість кола може змінюватись. Це пов'язано, головним чином, з нерівномірною щільністю кола та усуненням його центру тяжіння з геометричної осі в міру зносу кола. Повторне балансування особливо необхідне при виконанні точних робіт для отримання високого класушорсткості поверхонь та при швидкісному шліфуванні.

Для повторного балансування слід застосовувати балансувальні механізми, що дозволяють робити цю операцію безпосередньо на шліфувальному верстаті під час його роботи без зняття кола. Для цього використовують спеціальні балансувальні механізми для автоматичного врівноваження кола.

Ретельне балансування шліфувальних кругів гарантує тривале та безпечну експлуатаціюверстата та висока якістьзаготовок, що випускаються. Налагодження обладнання відбувається разом із оправкою, на якій кріпиться коло. Для процедури передбачено використання спеціалізованого обладнання, яке має багато модифікацій. Це можуть бути налагоджувальні машини, установки, верстати, стенди та інші механізми, різні за принципом роботи.

Важливість балансування

Від того, як точно налагоджений робочий інструмент, залежить продуктивність і безпека праці.

Якісне балансування має відбуватися тільки на минулому технічний контрольпристрій, яким керує кваліфікований персонал.

Навіщо потрібне балансування?

Працюючи з неврівноваженим верстатом, майстер ризикує отримати травми внаслідок розриву шліфувального кола. Таке порушення техніки роботи з пристроєм може призвести до уражень очей та шкіри робітника. Розриваючись, розпечена деталь кришиться на дрібні частинки, які розлітаються з високою швидкістю у різних напрямках.

Важливість балансування шліфувальних кіл також полягає в якості заготовок, що випускаються. При порушенні рівноваги на поверхні, що обробляється, утворюються грані, хвилі, інші нерівності. Цей факт значно знижує продуктивність праці.

Робота пристрою відбувається на великій швидкості обертання кола. При використанні неналагодженого абразивного кола виникають відцентрові сили, які провокують значні вібрації. Таке порушення технології призводить до наслідків інструменту:

• підвищується зношування шліфувального верстата, насамперед підшипників;
• збільшується витрата абразивної складової;
• знижується термін служби.

Таким чином, від налагодженого положення кола для шліфування залежить ефективність роботи верстата.

Причини неврівноваженості кола

Для спокійної та точної роботина верстаті абразивний пристрій повинен бути збалансований таким чином, щоб центр ваги та обертання знаходився на одній осі.

Основні причини виникнення відхилень у балансі:

• ексцентриситет (ступінь відхилення) зовнішньої грані щодо монтажного отвору;
• порушення у геометрії кола;
• нерівномірне просочення мастильно-охолоджувальною рідиною (СОЖ);
• відхилення в паралельності торців кола;
• ексцентриситет, що виникає при посадці кола, внаслідок односторонньої вибірки зазору між отвором та затискною шайбою;
• неправильний монтаж кола на встановлення;
• нерівномірна густина маси робочої деталі.

Як відбалансувати шліфувальне коло

Для спокійної та точної роботи на верстаті коло має бути приведено в баланс таким чином, щоб центр ваги та обертання знаходилися на одній осі.

Балансування шліфувальних кіл можливе у багатьох варіаціях. Основні методи: статичний та динамічний.

Перевага динамічних пристроїв - висока точність. Однак вони використовуються не так часто, як статичні, через дорожнечу такого обладнання та високу складність у роботі, що вимагає спеціалізованої кваліфікації майстра.

Більш економічні та прості в процесі експлуатації статичні пристрої застосовуються на виробництві набагато частіше.

У ході маніпуляцій використовуються різноманітні балансувальні пристрої, додаткові деталі. Також можливий варіант здійснення налаштування обладнання, не знімаючи його зі шліфувального верстата.

Нижче наведено перелік методик з налагодження абразивного елемента.

1. Момент дисбалансу між посадковим діаметром шайби і отвором кола можна знизити в 2 рази. Для цього використовується пружна втулка, що центрує. Вона має вигляд кільця з пелюстками. Деталь представлена різними показникамижорсткості, які підбираються відповідно до рівня подолання маси кола з невеликим запасом.
2. Статичне балансування на обладнанні з двома горизонтальними паралельними лінійками або циліндричними валиками. Налагоджувальний апарат такого типу – найбільш популярний. Його конструкція передбачає наявність двох строго горизонтальних площин робочих лінійок. На які встановлюється оправлення із колом. Метод має недолік: балансування шліфувальних кіл пошкоджує поверхню лінійок. Там утворюються вм'ятини, що заважає точності роботи. Усунення цієї негативної риси потребує регулярного шліфування та вивіряння рівня.
3. Балансувальний пристрій з роликами (або дисками), що обертаються, має той же принцип, проте воно не має зазначених вище недоліків. При цьому загальною рисою, що знижує точність балансування, є великий момент тертя.
4. Для уникнення впливу моменту тертя на балансування створена раціональна конструкціяпристроїв для статичного методу. Вона ґрунтується на принципі «повітряної подушки».
5. Балансування наждакового диска можливе також на балансувальних вагах. У основі роботи лежить статичний метод. Обладнання має обмеження: воно призначене для кіл, діаметр яких знаходиться в межах від 200 до 600 мм.
6. Найбільш якісне балансування шліфувального кола відбувається прямо на верстаті. Для цих цілей застосовуються автоматичні пристрої різних модифікацій. Метод має ряд переваг:

• Немає необхідності знімати диск, що разом із установкою вимагають значних часових витрат.
• Балансування шліфувального верстата відбувається під час роботи, що дозволяє постійно контролювати його рівновагу.
• Дає найбільш ефективний та точний результат.

Вибираючи метод балансування шліфувального обладнання, варто виходити з вимог точності, тимчасових та фінансових ресурсів.