Методы финишной обработки поверхности деталей реферат
Обновлено: 02.07.2024
Надежность работы и долговечность деталей механизмов радиотехнических изделий в значительной степени определяются точностью геометрических параметров и микрогеометрией рабочих поверхностей, что непрерывно повышает удельный объем финишных операций обработки в технологии радиоаппаратуры.
К числу наиболее распространенных методов финишной обработки относятся: тонкое шлифование, хонингование, суперфиниш, притирка, полирование.
Тонкое шлифование применяют для получения особо высокой точности и низкой шероховатости цилиндрических и плоских поверхностей деталей. При тонком шлифовании достигается точность размеров выше 1-го класса, отклонения формы (некруглость, овальность, огранка, нецилиндричность) в пределах 0,3—0,5 мкм. При этом обеспечивается шероховатость в пределах 10—12-го классов. Тонкое шлифование выполняют на станках высокой и особо высокой точности, отличающихся повышенной жесткостью конструкции, наличием механизма автоматической импульсной (толчковой) микроподачи шлифовального круга. К числу таких станков относятся круглошлифовальные станки отечественного производства.
Хонингование — это механизированный процесс обработки отверстий абразивными брусками. Этот способ обработки отличается от шлифования на внутришлифовальных станках режущим инструментом и траекторией его движения по обрабатываемой поверхности.
Режущий инструмент — хон, представляет собой устройство, несущее абразивные бруски. Он шарнирно связан со шпинделем станка. Брускам сообщается сложное движение относительно обрабатываемой поверхности отверстия. Хон сообщает вращательное и возвратно-поступательное движение абразивными брусками, сложный характер движения хона обеспечивает несовпадение собственной траектории контакта режущего абразивного зерна бруска на обрабатываемой поверхности, в результат чего на последней наблюдается сетка. Хонингование один из немногих процессов, устраняющих погрешность формы отверстия, получающуюся в предыдущих операциях (овальность, некруглость и др.).
Суперфиниш — процесс сверхтонкой обработки поверхностей абразивным режущим инструментом — брусками. Отличительными особенностями этого процесса являются весьма малое давление, оказываемое режущим инструментом на поверхность заготовки (от 0,05 до 2,5 кгс/см 2 ), небольшая скорость резания и сложность траектории движения режущих абразивных зерен по поверхности обработки.
Такие условия процесса резания при суперфинише обеспечивают низкую шероховатость поверхности, не исправляя погрешность формы. Суперфинишем достигается низкая шероховатость поверхности, соответствующая требованиям 14-го класса.
Притирка — это тонкая абразивная обработка поверхностей деталей, при которой в качестве режущего инструмента применяют слой несвязанных абразивных зерен, находящихся между обрабатываемой поверхностью и притиром. Притиры изготовляют из чугуна, бронзы, меди, свинца, дерева и др. В процессе обработки притир прижимается к слою абразива и сообщает абразивным зернам определенное движение,— так осуществляется процесс резания свободными абразивными зернами, .часть зерен внедряется в притир (притир шаржируется) и тоже участвует в процессе резания, но уже как связанная. Притиру и обрабатываемой поверхности сообщают такие движения, которые благоприятствуют осуществлению принципа., несовпадения траектории абразивных зерен в процессе резания.
В качестве носителей абразивного материала применяют, например, притирочные пасты, в которые для связки примешивают смеси олеиновой кислоты, стеарина, керосина, вазелина и др. По составу рабочей массы пасты делятся на три группы: абразивные, изготовляемые на основе порошков электрокорунда, карбида кремния и карбида бора; алмазные на основе технических aлмaзoв, химико-механические на основе окиси хрома. Процесс притирки позволяет обрабатывать поверхности с высокой точностью. При обработке цилиндрической поверхности достигают точности до 0,001 мм, при шероховатости Δ12—13.
Полирование — процесс обработки поверхностей деталей для придания им высокой отражательной способности, зеркального блеска. Процесс механического полирования состоит в обработке поверхности эластичным инструментом, покрытым абразивным материалом (например, пастой ГОИ). Механическое полирование выполняют полировальными кругами, изготовляемыми из хлопчатобумажной ткани, войлока, фетра, кожи и специальных сортов резины с абразивным или графитовым наполнителем.
Полирование эластичными кругами производят на полировальных станках простейшей конструкции. Иногда полировальные круги насаживают непосредственно на вал электродвигателя. Полировальным кругам сообщают вращение со скоростью до 40 м/с. Обрабатываемую деталь устанавливают в приспособлении или удерживают в руках.
Механическое полирование малогабаритных деталей в массовом производстве осуществляют во вращающихся барабанах.Обрабатываемые детали загружают в барабан или бункер вместе с рабочей полирующей средой. Барабану сообщают вращательное движение, в результате которого обрабатываемые детали и полирующие материалы совершают сложное относительное движение. В процессе этого движения полируемые поверхности деталей находятся под воздействием давления массы деталей, лежащих в верхних слоях.
Виброабразивное полирование. При этом способе обработки детали загружают в бункер виброобрабатывающего станка вместе с рабочей полирующей массой и подвергают управляемой пространственной вибрации. Направленные вибрации сообщают деталям движение вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, в результате которого детали и полирующая масса совершают сложное движение в пространстве бункера.
Применяемые полирующие материалы: абразивные шарики из отходов абразивных шлифовальных кругов, стальные шары высокой твердости, венская известь, отходы (обрезки) кожи, древесные опилки лиственных пород дерева и др. Виброполирование не исправляет погрешностей формы деталей, шероховатость поверхностей соответствует 9—11-му классам.
Методы обработки без снятия стружки все больше применяют для деталей в связи с ужесточением эксплуатационных характеристик машин: высокой производительности, быстроходности, прочности, точности идр. Такой обработке подвергают предварительно подготовленные поверхности.
Если формы заготовок приблизить к формам готовых деталей, то ответственные поверхности можно обрабатывать шлифованием и затем окончательно од ним из методов обработки без снятия стружки. Предоставляется возможность уменьшить количество отходов и упростить обработку.
Методы обработки основаны на использовании пластических свойств металлов, Т.е. способности металлических заготовок принимать остаточные деформации без нарушения целостности металла. Отделочная обработка методами пластического деформирования сопровождается упрочнением поверхностного слоя, что очень важно для повышения надежности работы деталей. Детали становятся менее чувствительными к усталостному разрушению, повышаются их коррозионная стойкость и износостойкость сопряжений, удаляются риски и микротрещины, оставшиеся от предшествующей обработки. В ходе обработки шаровидная форма кристаллитов поверхности металла может измениться, кристаллиты сплющиваются в направлении деформации, образуется упорядоченная структура волокнистого характера. Поверхность заготовки принимает требуемые формы и размеры в результате перераспределения элементарных объемов под воздействием инструмента. Исходный объем заготовки остается постоянным.
В зоне обработки не возникает высокая температура, поэтому в поверхностных слоях фазовые превращения не происходят.
Обработку без снятия стружки выполняют на многих металлорежущих станках и установках, используя специальные инструменты. Созданы также особые станки, на которых наряду с резанием заготовки обрабатывают пластическим деформированием. Методы чистовой обработки используют для всех металлов, способных пластически деформироваться, но наиболее эффективны они для металлов с твердостью до НВ 280.
Ожидается, что эти методы все больше будут применяться для высокоточной обработки и использоваться для деталей, размеры которых будут иметь точность в долях микрометра.
2. ОБКАТЫВАНИЕ И РАСКАТЫВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Обкатыванием и раскатыванием отделывают и упрочняют цилиндрические, конические, плоские и фасонные наружные и внутренние поверхности.
Сущность этих методов состоит в том, что в результате давления поверхностные слои металла, контактируя с инструментом высокой твердости, оказываются в состоянии всестороннего сжатия и пластически деформируются. Инструментом являются ролики и шарики, перемещающиеся относительно заготовки. Микронеровности обрабатываемой поверхности сглаживаются путем смятия микровыступов изаполнения микровпадин.
Обкатывают, как правило, наружные поверхности, а раскатывают внутренние цилиндрические и фасонные поверхности. При обкатывании роликами основными параметрами режима упрочнения являются давление в зоне контакта с роликом, число его проходов, подача и скорость обкатывания. Глубину деформированного слоя определяет давление.
К вращающейся цилиндрической заготовке подводят закаленный гладкий ролик-обкатку (рис. 1, а), который под действием рабочего давления деформирует поверхность. Движение продольной подачи позволяет обрабатывать всю заготовку. Аналогичным инструментом обрабатывают элементы заготовок, но с поперечным движением. При раскатывании ролик-раскатку закрепляют на консольной оправке. Более совершенна конструкция инструмента с несколькими роликами. Для обеспечения значительной однородности форм микронеровностей используют разнообразные конструкции инструментов, различающихся числом и формой деформирующих частей (роликов, шариков). Наилучшие результаты обеспечивают инструменты, на которые силы передаются через упругие элементы. Этим достигаются постоянные условия обработки в любой точке обрабатываемой поверхности. Сила может регулироваться. Для обработки поверхностей обкатыванием и раскатыванием чаще всего используют токарные или карусельные станки, применяя вместо режущего инструмента обкатки и раскатки. Суппорты обеспечивают необходимое движение подачи. Раскатки можно устанавливать в пиноли задних бабок. Глубокие отверстия раскатывают на станках для глубокого сверления. Так как нагрев заготовок в местах контакта с инструментом незначителен, охлаждения не требуется. Для уменьшения трения используют смазывание веретенным маслом или керосином. Обкатыванием и раскатыванием лишь в незначительной степени исправляют погрешности предшествующей обработки. Поэтому предварительная обработка заготовок должна быть точной с учетом смятия микронеровностей и изменения окончательного размера детали. Решающее значение в достижении необходимого качества поверхностного слоя имеет давление на поверхность. Чрезмерно большое давление так же, как и большое число проходов инструмента, разрушает поверхность и может привести к отслаиванию ее отдельных участков.
3. АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ
Малой шероховатости поверхности и ее упрочнения можно достичь алмазным выглаживанием. Сущность этого метода состоит в том, что оставшиеся после обработки резанием неровности поверхности выглаживаются перемещающимся по ней прижатым алмазным инструментом. Алмаз, закрепленный в державке, не вращается, а скользит с весьма малым коэффициентом трения. Рабочая часть инструмента выполнена в виде полусферы, цилиндра или конуса. Чем тверже обрабатываемый материал, тем меньше радиус скругления рабочей части алмаза. Преимущества алмазного выглаживания состоят в повышении эксплуатационных свойств обработанных поверхностей, снижении шероховатости поверхности, отсутствии пере носа на обрабатываемую поверхность посторонних частиц, возможности обработки тонкостенных деталей и деталей сложной конфигурации, простоте конструкции выглаживателей. Заготовки обрабатывают на станках токарной группы. Державку с подпружиненным наконечником с алмазом устанавливают в резцедержателе вместо резца. Движения заготовки и инструмента аналогичны движениям заготовки и инструмента при обтачивании.
Силы прижатия алмаза к обрабатываемой поверхности сравнительно малы и колеблются в интервале 50 . 300 Н. Процесс выглаживания ведут со смазыванием веретенным маслом, что примерно в 5 раз уменьшает износ алмаза по сравнению с износом при выглаживании всухую. Применение керосина или эмульсии приводит кинтенсивному износу алмаза. Число проходов инструмента не должно быть более двух.
4. КАЛИБРОВКА ОТВЕРСТИЙ
Калибровкой повышают точность отверстий и получают поверхности высокого качества. Метод характеризуется высокой производительностью.
Сущность калибровки сводится к перемещению в отверстии с натягом жесткого инструмента. Размеры поперечного сечения инструмента несколько больше размеров поперечного сечения отверстия. При этом инструмент сглаживает неровности, исправляет погрешности, упрочияет поверхность.
Простейшим инструментом служит шарик, который проталкивается штоком (рис. 2, а). Роль инструмента может выполнять также оправка-дорн (рис. 2, б ), к которому прикладывается сжимающая или растягивающая (рис. 2, в) сила. Заготовки обрабатываются за один или несколько ходов инструмента. Заготовки обрабатывают с малыми либо большими натягами. В первом случае зона пластического деформирования не распространяется на всю толщину детали. Так обрабатывают толстостенные заготовки. Во втором случае зона пластического деформирования охватывает всю деталь. Этот вариант обработки используют для тонкостенных деталей, что существенно повышает их точность. Шарики как инструмент не обеспечивают оптимальных условий деформирования и имеют малую стойкость. Калибрующие оправки выполняют одноэлементными, многоэлементными или сборными. Каждый из элементов-поясков имеет свой размер. Деформирующие элементы изготовляют из твердого сплава или стали, закаленных до высокой твердости. В качестве смазочного материала для сталей и бронз применяют сульфофрезол, для чугунов - керосин. Разработаны специальные смазочные материалы, обеспечивающие жидкостное трение. Они снижают рабочее усилие оборудования, способствуют повышению качества поверхностных слоев, увеличивают точность обработки и стойкость инструмента. Отверстия калибруют на прессах (рис. 2, а, б) или горизонтально-протяжных станках (рис. 2, в). Для правильного взаимного расположения инструмента и заготовки обычно применяют самоустанавливающиеся приспособления с шаровой опорой. Заготовку не закрепляют.
Рис. 2. Схемы калибровки отверстий
5. ВИБРОНАКАТЫВАНИЕ
Для повышения износостойкости деталей машин на поверхностях трения целесообразно выдавливать слабозаметные, прилегающие друг к другу канавки. В канавках скапливаются смазочный материал и мелкие частицы, образовавшиеся в процессе изнашивания. Канавки образуются вибронакатыванием. Упрочняющему элементу - шару или алмазу, установленному в резцедержателе токарного станка, помимо движения Ds пр(рис.3) специальным устройством сообщают дополнительные движения алмаза Da с относительно малой амплитудой. Изменяя Dзаг, Dпр , амплитуду и частоту колебаний, можно на обрабатываемой поверхности получить требуемый рисунок. Распространение получили рисунки с непересекающимися канавками, с не полностью пересекающимися и со сливающимися канавками. Возможно также вибронакатывание внутренних и плоских поверхностей. Канавки одновременно упрочняют поверхность. Важнейшей характеристикой такой поверхности является общая площадь канавок (в процентах от номинальной площади обрабатываемой поверхности). Такие отклонения для каждого типа рисунка определяют аналитически.
Рис. 3. Схема вибронакатывания
6. ОБКАТЫВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Пластическое деформирование поверхностных слоев повышает работоспособность зубчатых колес. Микронеровности, оставшиеся от предшествующей обработки, сглаживаются путем смятия специальным инструментом. Обрабатываемое зубчатое колесо вводят в плотное зацепление с тремя остальными, закаленными эталонными колесами. Последние имеют полированные зубья и располагаются вокруг обкатываемого колеса. Эталонные колеса прижимаются к обкатываемому с помощью пружинных устройств. Сила прижима регламентируется. Одно из эталонных колес является ведущим и приводит во вращение обрабатываемое колесо, а через него - два остальных эталонных колеса. Движение колес реверсируется. Колеса обкатывают со смазочными материалами на специальных зубообкатных станках.
Обкатыванием лишь частично исправляют профиль зуба и его размеры путем сглаживания шероховатостей.
7. НАКАТЫВАНИЕ РЕЗЬБ, ШЛИЦЕВЫХ ВАЛОВ И ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Формообразование фасонных поверхностей в холодном состоянии методом накатывания имеет ряд преимуществ. Главные из них - очень высокая производительность, низкая стоимость обработки, высокое качество обработанных деталей. Накатанные детали имеют более высокое сопротивление усталости. Это объясняется тем, что при формообразовании накатыванием волокна исходной заготовки не перерезаются, как при обработке резанием. Профиль накатываемых деталей образуется за счет вдавливания инструмента в материал заготовки и выдавливания части его во впадины инструмента. Такие методы сочетают в себе функции черновой, чистовой и отделочной обработок. Их используют для получения резьб, валов с мелкими шлицами и зубчатых мелкомодульных колес.
Резьбы накатывают обычно до термической обработки, хотя точные резьбы можно накатывать и после нее.
При формировании резьбы плашками (рис. 4, а) заготовку 2 помещают между неподвижной 1 и подвижной 3 плашками, имеющими на рабочих поверхностях рифления, профиль и расположение которых соответствуют профилю и шагу накатываемой резьбы. При перемещении подвижной плашки заготовка катится между инструментами, а на ее поверхности образуется резьба.
При формировании резьбы роликами (рис. 4, б) ролики 4 и 5 получают принудительное вращение, заготовка 2 свободно обкатывается между ними. Ролику 5 придается радиальное движение для вдавливания в металл заготовки на необходимую глубину. Обработка роликами требует меньших сил, с их помощью накатывают резьбы с более крупным шагом.
При накатывании мелких шлицев на валах (рис. 4, в) накатный ролик имеет профиль шлицев. Он внедряется в поверхность заготовки при вращении и поступательном продольном перемещении вдоль вала.
Накатывание цилиндрических (рис. 4, г) и конических мелкомодульных колес в 15 . 20 раз производительнее зубонарезания. Процесс можно осуществлять на токарных станках накатниками 6 и 7, которые закреплены на суппорте и перемещаются, совершая движение Ds пр. Каждый накатник имеет заборную часть для постепенного образования накатываемых зубьев на заготовке 2.
Для накатывания применяют универсальное специальное оборудование. Для образования резьб служат резьбонакатные станки, обеспечивающие силы до 2·10 5 Н. Эти станки автоматизированы и имеют горизонтальное, наклонное или вертикальное движение ползуна с плашкой. Резьбы роликами накатывают на автоматах.
На автоматизированном оборудовании – прессах - накатывают и шлицы. Шлиценакатный пресс может заменить10. 15 шлицефрезерных станков. Рабочие усилия создаются мощными гидравлическими устройствами.
Зубчатые колеса накатывают на специальных станках. Получает распространение комбинированное накатывание (горячее накатывание с последующей холодной калибровкой).
в) г)
Рис. 4. Схемы накатывания
8. НАКАТЫВАНИЕ РИФЛЕНИЙ И КЛЕЙМ
Методом холодного накатывания на отдельных элементах деталей наносят рифления, маркировочные клейма, знаки. Производительность метода весьма велика. В основе накатывания лежит способность металла получать местные деформации под действием накатных роликов или накатников.
На рис. 5, а приведена схема накатывания рифленой поверхности. Заготовку закрепляют на токарном станке, на суппорте которого установлена державка с одним или двумя накатными роликами. Ролики внедряются в поверхность заготовки (D s п) и перемещаются вдоль заготовки с движением Ds пр. Вид рифлений (рис. 5, б) определяется характером зубчиков на роликах. Крестовое рифление производят двумя роликами, один из которых имеет правое направление отпечатывающих зубчиков, а другой - левое. Оба ролика вращаются на осях самоустанавливающейся державки. Для накатывания клейм (рис. 5, в) на накатнике J располагают негативно выступающие знаки. Заготовку 2 устанавливают на ролики для более легкого перемещения в момент накатывания.
Рис. 5. Схемы накатывания рифлений и клейм
9. УПРОЧНЯЮЩАЯ ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ДЕТАЛЕЙ
Упрочняющую обработку предпринимают для увеличения сопротивления усталости деталей. Методы упрочнения основаны на локальном воздействии инструмента на обрабатываемый материал. При этом возникают многочисленные зоны воздействия на весьма малых участках поверхности, в результате чего создаются очень большие местные давления. Многочисленные контакты с инструментом приводят к упрочнению поверхностного слоя. В поверхностных слоях возникают существенные напряжения сжатия.
Прочность конструкционных материалов повышается благодаря воздействию нагрузок, создающих эффективные препятствия для движения несовершенств кристаллической решетки. При этом создаются структуры с повышенной плотностью закрепленных и равномерно распределенных по объему дислокаций.
Распространено упрочнение нанесением ударов по поверхности заготовки шариками, роликами, различными бойками. При динамическом упрочнении в качестве инструмента используют диск, в котором по окружности в несколько рядов расположены ролики, свободно сидящие на осях. Диск закрепляют на шпинделе металлорежущего станка. При вращении диска ролики наносят по упрочняемой поверхности очень большое количество ударов.
При статическом упрочнении на поверхность заготовки воздействуют вращающимися роликами в процессе обкатывания или раскатывания.
Процесс упрочнения можно выполнять на специальных установках. При ультразвуковом деформационном упрочнении заготовки закрепляют в камерах, содержащих большое количество стальных шариков диаметром 1мм, смачиваемых эмульсией. Камера получает колебания от ультразвукового генератора, и колеблющиеся шарики наносят удары по поверхности заготовки. шероховатость поверхности после деформационного упрочнения увеличивается.
Распространено дробеструйное динамическое упрочнение. Готовые детали машин подвергают ударному действию потока дроби в специальных камерах, где дробинки с большой скоростью перемещаются под действием потока воздушной струи или центробежной силы. Эффектом поверхностного упрочнения можно управлять, подавая сухую или мокрую дробь. Дробь изготовляют из отбеленного чугуна, стали, алюминия, стекла и других материалов. Исходная шероховатость обрабатываемой поверхности увеличивается.
Этот метод применяют для таких изделий, как рессорные листы, пружины, лопатки турбин, штоки, штампы.
Эффект деформационного упрочнения повышается при использовании импульсных нагрузок, в частности взрывной волны. При упрочении взрывом необходимы энергоноситель и среда, передающая давление на упрочняемую деталь. В качестве энергоносителя используют бризантные взрывчатые вещества, обеспечивающие как поверхностные, так и сквозные упрочнения деталей.
1.0 Окончательная (финишная)
обработка рабочих поверхностей
деталей машин.
Методы отделочной обработки поверхностей
Дальнейшее развитие машиностроения связано с увеличением нагрузок на детали машин,
увеличением скоростей движения, уменьшением массы конструкции. Выполнить эти
требования можно при достижении особых качеств поверхностных слоев деталей.
Понятие о поверхностном слое:
При изготовлении и эксплуатации деталей машин на их поверхности образуется
неровности и микронеровности, а слой металла, непосредственно прилегающей к
поверхности, изменяет структуру, фазовый и химический состав, в нем возникают
остаточные напряжения.
Слой металла, отличающийся от основной массы детали структурой, фазовым и
химическим составом, называется поверхностным.
Однако это не всегда может быть обеспеченно описанными методами. Поэтому требуется
дополнительная отделочная обработка для повышения точности, уменьшения
шероховатости поверхностей или для придания им особого вида, что важно для
эстетических или санитарно – гигиенических целей.
Влияние качества поверхностных слоев на эксплуатационные свойства огромно. При
сравнительно небольших толщинах этих слоев, часто оцениваемых десятыми долями
миллиметра и формируемых в ходе соответствующих методов обработки, решающим
образом изменяются износостойкость, коррозионная стойкость, контактная жесткость
деталей, плотность соединений, отражательная способность, сопротивление
обтеканию поверхностей газами и жидкостями, прочность соединений и другие
1.1. Хонингование
Хонингование применяют для получения поверхностей высокой точности и малой
шероховатости, а также для создания специфического микропрофиля обработанной
поверхности в виде сетки. Такой профиль необходим для удержания смазочного
материала при работе машины (например, двигателя внутреннего сгорания) на
поверхности ее деталей.
Поверхность неподвижной заготовки обрабатывают мелкозернистыми абразивными
брусками, которые закрепляют в хонингованной головке (хоне). Бруски вращаются и
одновременно перемещаются возвратно – поступательно вдоль оси обрабатываемого
цилиндрического отверстия высотой h (рис а). Соотношение скоростей указанных
движений составляет 1,5 – 10 и определяет условия резания.
Схема обработки по сравнению с внутренним шлифованием имеет преимущества:
отсутствует упругий отжим инструмента, реже наблюдается вибрация, резания
происходит более плавно.
При сочетании движений на обрабатываемой поверхности появляется сетка
микроскопических винтовых царапин – следов перемещения абразивных зерен. Угол θ
пересечения этих следов зависти от соотношения скоростей. На рис. Б приведены
развертка внутренней цилиндрической поверхности заготовки и схема образования
сетки.
Крайние нижнее 1 и верхнее 2 положения абразивных брусков устанавливают так, что
создается перебег n. Он необходим для того, чтобы образующие отверстия получались
прямолинейным даже при неравномерном износе брусков. Совершая вращательное
движение, абразивные бруски при каждом двойном ходе начинают резание с новых
положений 3 хона с учетом смещения t по углу. Поэтому исключается наложение
траекторий абразивных зерен.
Абразивные бруски всегда контактируют с обрабатываемой поверхностью, так как могу
раздвигаться в радиальных направлениях механическими, гидравлическими или
пневматическими устройствами. Давление брусков должно контролироваться.
(P≈1,6÷2,0МПа).
Хонингованием исправляют погрешности
формы от предыдущей обработки в виде
отклонений от круглости, цилиндричности и
т.п., если общая толщина снимаемого слоя не
превышает 0,01 – 0,2 мм. Погрешности
расположения оси отверстия (например,
отклонения от прямолинейности) этим
методом уменьшаются менее интенсивно, так
как режущий инструмент
самоустанавливается по отверстию.
Хонинговальные бруски изготовляют из
электрокорунда или карбида кремния, как
правило, на керамической связке. Все шире
применяют алмазное хонингование,
преимущества которого состоят в
эффективном исправлении погрешностей
геометрической формы обрабатываемых
отверстий и увеличении стойкости брусков.
Хонингование проводят при обильном охлаждении зоны резания смазочно –
охлаждающими жидкостями – керосином, смесью керосина (80 – 90%) и вертенного масла
(10 – 20%), а также водномыльными эмульсиями.
Наибольшее распространение хонингование
получило в автотракторной и
авиационной промышленности. Система
ЧПУ позволяет встроить процесс
хонингования в гибкое производство (рис
…). Если вместо заготовок 1 необходимо
обрабатывать заготовку с другим
диаметром отверстия, рука 5 робота
устанавливает в рабочую позицию хон 6
с диаметром D1. В магазине станка
устанавливают до шести различных
хонов. Для компенсации износа хонов
предусматривают особую систему
управления. Диаметр d отверстия
обрабатываемой детали измеряет
вводимая в него головка 2. Полученная
информация
перерабатывается
в приборе
в виде ипульсов в устройство 4, которое, действуя
через штангу
хона, изменяет на
3 и передается
величину его износа диаметр отверстия
1.2. Суперфиниш.
Суперфинишем в основном уменьшают
шероховатость поверхности, оставшуюся от
предыдущей обработки. При этом изменяется
глубина и вид микронеровностей,
обрабатываемые поверхности получают
сетчатый рельеф. Поверхность становится
чрезвычайно гладкой, что обеспечивает более
благоприятные условия взаимодействия
трущихся поверхностей.
Поверхности обрабатывают абразивными
брусками, устанавливаемыми в специальной
головке. Для суперфиниша характерно
колебательное движение брусков наряду с
движением заготовки. Процесс резания
происходит при давлении брусков (0,5 – 3)10^5
ПА и в присутствии смазочного материала
Схема
обработки
наружной цилиндрической поверхности приведена н рис … а. плотная
малой
вязкости.
сетка микронеровностей создается сочетанием трех движений: вращательного Dsкр
заготовки, возвратно – поступательного Dsпр и колебательного брусков Dr. Амплитуда
колебаний брусков составляет 1,5 – 6 мм, а частота – 400 – 1200 колебаний в минуту.
Движение Dr ускоряет процесс съема металла и улучшает однородность поверхности.
Бруски, будучи подпружиненными, самоустанавливаются по обрабатываемой поверхности.
Соотношение скоростей движений Dsкр : Dr в начале обработки должно составлять 2 – 4, а
в конце 8 – 16. Процесс характеризуется сравнительно малыми скоростями главного
движения резания (0,08 – 0,2 м/с).
Важную роль играет смазочно – охлаждающая жидкость. Масляная пленка покрывает
обрабатываемую поверхность, но наиболее крупные микровыступы (рис… б)
прорывают ее а первую очередь срезаются абразивом. Давление брусков на выступы
оказывается большим. По мере дальнейшей обработки давление снижается, так как все
большее число выступов прорывает масляную пленку. Наконец, наступает такой
момент (рис… в), когда давление бруска не может разорвать пленку, она становится
сплошной. Создаются условия для жидкостного трения. Процесс отделки
автоматически прекращается. В качестве жидкости используют смесь керосина (80 –
90%) с веретенным или турбинным маслом (20 – 10%).
При обработке сталей лучших результатов достигают при применении брусков из
электрокорунда, при обработке чугуна и цветных металлов – из карбида кремния. В
большинстве случаев применяют бруски на керамической или бакелитовой связках.
Большое влияние на ход процесса оказывает твердость брусков.
Алмазные бруски увеличивают не только производительность обработки, но и стойкость
инструмента в 80 – 100 раз. Алмазные бруски работают на тех же режимах, что и
абразивные, но с давлением, большим на 30 – 50%.
Размеры и форма абразивных брусков определяются размерами и конфигурацией
обрабатываемой заготовки. Чаще всего для суперфиниша используют два бруска, а при
обработке крупных деталей – три или четыре.
Обычно суперфиниширование не устраняет погрешности формы, полученные на
предшествующей обработке (волнистость, конусность, овальность и др.), но
усовершенствование процесса позволяет снимать увеличенные слои металла,
использовать особые режимы обработки. В этом случае погрешности предыдущей
обработки значительно уменьшаются.
Недостатком процесса супкрфиниширования является быстрое засаливание абразивных
брусков, т.е. потеря режущих свойств и прекращение процесса резания из – за
заполнения пор абразивного инструмента металлической стружкой. С целью
уменьшения налипания стружки, уменьшения трения между инструментом и деталью,
облегчения процесса стружкообразования, в поры абразивного инструмента вводят
твердые химические активные смазки (например серу).
Абразивными брусками, пропитанными серой, оснащен бесцентрово – суперфинишный
станок для обработки штоков амортизатора автомобиля ЗИЛ – 130 (рис… ). Восемь
автономных головок обеспечивают последовательную обработку детали по мере ее
продвижения: предварительное, полуокончательное и чистовое суперфиниширование.
Технологические условия обработки: окружная скорость детали U1=9 м/мин;
продольная подача детали Sпр=2,8 м/мин; скорость колебательного движения брусков
U2=4,2 м/мин; амплитуда колебаний α= 2 мм; давление брусков P = 0,5 – 0,8 МПа,
снимает припуск (на диаметр) 8 – 12 мкм; СОЖ – 70% керосина и 30% велосита;
характеристика брусков – первая – четвертая головки – 24АМI4МIKI, пятая – шестая
головки – 24АМIOMIKI, седьмая и восьмая – 24AM7MIKI; размеры брусков BxHxL –
5x20x60; шероховатость до обработки Rα=0,32 – 0,16 мкм, после обработки Rα=0,08 –
0,04 мкм.
1.3. Притирка
Поверхности деталей машин, обработанные на
металлорежущих станках, всегда имеют отклонения от
правильных геометрических форм и заданных
размеров. Эти отклонения могут быть устранены
притиркой (доводкой). Этим методом достигаются
наивысшая точность и наименьшая шероховатость
поверхности.
Процесс осуществляется с помощью притиров
соответствующей геометрической формы. На притир
наносят притирочную пасту или мелкий абразивный
порошок со связующей жидкостью. Материал притиров
должен быть, как правило, мягче обрабатываемого
материала. Паста или порошок внедряется в
поверхность притира и удерживается ею, но так, что
при относительном движении каждое абразивное зерно
может снимать весьма малую стружку. Поэтому притир
можно рассматривать как очень точный абразивный
инструмент.
В качестве абразива для притирочной используют порошок
электрокорунда, карбидов кремния и бора, оксиды
хрома и железа и др. притирочные пасты состоят из
абразивных порошков и химически активных веществ,
например олеиновой и стеариновой кислот, играющих
одновременно роль связующего материала.
Материалами прототипов является серый чугун, бронза,
красная медь, дерезо. В качестве связующей жидкости
используют машинное масло, керосин, стеарин,
вазелин.
Доводка
Плоские поверхности притирают также
вручную или на специальных
доводочных станках (рис…). Заготовки
располагаются между двумя чугунными
дисками в окнах сепаратора. Диски –
притиры имеют плоские торцовые
поверхности и вращаются в
противоположных направлениях с
разными частотами вращения.
Сепаратор относительно дисков
расположен
эксцентрично
величину е.детали совершают сложные движения со
Поэтому
при вращении
дисковна
притираемые
скольжением, и металл снимается одновременно с их параллельных торцов.
Схема притирки наружной цилиндрической поверхности приведена на (рис …а). Притир
1 представляет собой втулку с прорезями, которые необходимы для полного его
прилегания под действием сил P к обрабатываемой заготовке 2 по мере ее обработки.
Притиру сообщают возвратно – поступательное движение Dr2 и одновременно возвратно –
вращательное движение Dr1. Возможно также равномерное вращательное движение
заготовок 2 с наложением движения Dr2. Аналогичные движения осуществляются при
притирке отверстия (рис… б), однако притир должен равномерно разжиматься действием
сил P. Приведенные схемы осуществляются вручную и на металлорежущих станках.
Дальнейшее развитие машиностроения связано с увеличением нагрузок на детали машин, увеличением скоростей движения, уменьшением массы конструкции.
Выполнить эти требования можно при достижении особых качеств поверхностных слоев деталей.
Влияние качества поверхностных слоев на эксплуатационные свойства огромно, изменяются:
прочность соединений и другие свойства.
С этой целью широко применяются отделочные методы обработки, для которых характерны малые силы резания, незначительное тепловыделение, малая толщина срезаемого слоя.
Хонингование
Хонингование применяют для получения поверхностей высокой точности и малой шероховатости, а также для создания специфического микро-профиля обработанной поверхности в виде сетки (для удержания смазочного материала на поверхности деталей).
Поверхность неподвижной заготовки обрабатывается мелко-зернистыми абразивными брусками, закрепленными в хонинговальной головке (хоне). Бруски вращаются и одновременно перемещаются возвратно- поступательно вдоль оси обрабатываемого отверстия (рис. 20.3.а). Соотношение скоростей движений составляет 1,5…10, и определяет условия резания.
При сочетании движений на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин – следов перемещения абразивных зерен. Угол пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей (рис. 20.3.б).
Абразивные бруски всегда контактируют с обрабатываемой поверхностью, так как могут раздвигаться в радиальном направлении. Давление бруска контролируется.
Хонингованием исправляют погрешности формы от предыдущей обработки, а чистовое – для повышения качества поверхности.
Этот процесс осуществляется на специальных хонинговальных установках.
Рис. 20.3. Схема хонингования.
Суперфиниширование
Суперфиниширование уменьшает шероховатость поверхности, оставшуюся от предыдущей обработки. Получают очень гладкую поверхность, сетчатый рельеф, благоприятные условия для взаимодействия поверхностей.
Поверхности обрабатывают абразивными брусками, установленными в специальной головке. Для суперфиниширования характерно колебательное движение брусков наряду с движением заготовки (рис. 20.4).
Рис. 20.4. Схема суперфиниширования
Процесс резания происходит при давлении брусков (0,5…3)10 5 Па в присутствии смазочного материала малой вязкости.
Амплитуда колебаний 1,5…6 мм. Частота колебаний 400…1200 мин -1 . Бруски подпружинены и самоустанавливаются по обрабатываемой поверхности. Соотношение скоростей DSкр кв начале обработки составляет 2…4, а в конце – 8…16.
Полирование
Полированием уменьшают шероховатость поверхности.
Этим способом получают зеркальный блеск на ответственных частях деталей (дорожки качения подшипников) либо на декоративных элементах (облицовочные части автомобилей). Используют полировальные пасты или абразивные зерна, смешанные со смазочным материалом. Эти материалы наносят на быстро- вращающиеся эластичные круги (фетровые)или на колеблющиеся щетки.
Хорошие результаты дает полирование быстродвижущимися абразивными лентами (шкурками).
При этом одновременно протекают следующие процессы:
пластическое деформирование поверхностного слоя;
химические реакции (воздействие на металл химически активных веществ).
Схема полирования представлена на рис. 20.5.
Рис. 20.5. Схема полирования.
Для процесса характерны высокие скорости, до 50м/сек. Заготовка поджимается к кругу силой Р и совершает движения подачи DSкр и DSпр в соответствии с профилем обрабатываемой поверхности.
В процессе полирования не исправляются погрешности формы.
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Читайте также: