Методы отделочной обработки

Дальнейшее развитие машиностроения связано с увеличением нагрузок на детали машин, увеличением скоростей движения, уменьшением массы машин. Выполнить это возможно при достижении особых качеств поверхностей деталей. Однако эти качества не всегда могут быть обеспечены рассмотренными ранее методами обработки. Поэтому требуется дополнительная отделочная обработка для повышения точности, уменьшения шероховатости поверхностей. Очень часто отделочные операции применяют для придания деталям особого декоративного вида в эстетических или санитарно-гигиенических целях.

Велика роль отделочной обработки в повышении надежности работы деталей машин. Например, при соединении двух и более деталей по посадке с зазором (при необходимости обеспечения взаимного перемещения деталей относительно друг друга) величина этого зазора будет влиять на точность хода деталей, на величину вибрации и шума, на долговечность (надежность) работы деталей и т.д. Чтобы обеспечить минимально необходимый зазор, в котором может находиться смазывающая жидкость, нужно обеспечить высокую точность размеров и малую шероховатость поверхностей соединяемых деталей.

Для отделочных методов обработки характерны малые силы резания, небольшие толщины срезаемых слоев материала, незначительное тепловыделение. При обработке данными методами силы, прикладываемые для закрепления деталей, относительно невелики, поэтому заготовка практически не деформируется. Эти технологические особенности способствуют дальнейшему развитию и широкому применению методов отделочной обработки.

Тонкое (алмазное) точение и тонкое шлифование

Тонким (алмазным) точением иногда заменяют шлифование. Оно производится либо алмазными резцами, либо резцами с пластинками твердого сплава Т30К4 при больших скоростях резания, малых подачах и малых глубинах резания. Тонкое точение требует применения быстроходных станков высокой жесткости и точности. Шпиндель таких станков должен иметь биение, не превышавшее 0,002 ÷ 0,005мм, при числе оборотов от 3000 до 8000 об/мин.

Тонкое (алмазное) точение чаще всего применяется для изготовления деталей из цветных металлов, т.к.их шлифование представляет значительные трудности вследствие быстрого засаливания шлифовальных кругов. Алмазные резцы обладают очень высокой стойкостью и могут работать длительное время без подналадки при обеспечении высокой точности обрабатываемой поверхности.

Для точения деталей из бронзы применяют скорости резания в 200 - 300 м/мин, для деталей из алюминиевых сплавов - 1000 м/мин и выше при подаче 0,03 - 0,1 мм/об и глубине резания 0,05 - 0,1мм. Производительность тонкого точения выше, чем при шлифовании, и может дать 5-6 квалитет точности при шероховатости поверхности

R_a = 0,63 - 0,16 ( 8 - 10).

При тонком точении часто применяют токарные резцы с широкими режущими лезвиями, расположенными строго параллельно оси обрабатываемой заготовки (угол φ = 0°), что приводит к снижении шероховатости поверхности.

Тонкое шлифование производят мягким мелкозернистым кругом при больших скоростях резания (v_кр = 40 м/сек) и очень малой глубине резания. Шлифование сопровождается обильной подачей охлаждающей жидкости. Особую роль играет жесткость станков, способных обеспечить безвибрационную работу.

Для тонкого шлифования характерен процесс "выхаживания". По окончании обработки поверхности подача на глубину резания выключается, а продольная подача не выключается. Процесс обработки продолжается за счет упругих сил, возникающих в станке и заготовке, когда они были деформированы силой резания при шлифовании с подачей на глубину. В таком режиме станок работает некоторое время, силы резания постепенно уменьшаются, становясь исчезающе малыми, при этом точность обработки значительно повышается.

Полирование

Полированием уменьшают шероховатость поверхностей заготовок. Этим методом получают зеркальный блеск на ответственных частях деталей (дорожки качения подшипников), либо на деталях для декоративных целей (полирование никелированных поверхностей).

Обработка ведется полировальными пастами или абразивными зернами, смешанными со смазкой. Эти материалы наносят на фетровые или войлочные круги. Хорошие результаты дает полирование бесконечными абразивными лентами (шкурками) (рис.103). При полировании фасонных поверхностей заготовки перемещают относительно полирующей рабочей поверхности вручную, а при полировании простейших поверхностей (плоскости, цилиндры, конусы) могут быть использованы полировальные станки, задающие необходимые движения заготовке и полирующему органу (кругу или ленте).

В зоне полирования одновременно происходят следующие основные процессы; тонкое резание, пластическое деформирование поверхностного слоя, химические реакции вследствие воздействия на металл химически активных веществ, находящихся в полировальной пасте.

Полирование ведется при больших скоростях до 40 ÷ 50м/сек.Однако в процессе полирования не удается исправить погрешности формы, а также отдельные местные дефекты предыдущей обработки (глубокие царапины, рытвины, бугорки и т.п.).

Детали неответственного назначения иногда полируют во вращающихся деревянных барабанах, в которых вместе с заготовками закладывают дробь, обрезки кожи, смачиваемые щелочами и кислотами. Процесс длится 4-10 часов. При этом скругляются острые грани, удаляются заусеницы, снимается окалина с закаленных заготовок и т.д.

Притирка

Поверхности деталей машин, обработанных на металлорежущих станках, всегда имеют отклонения от правильных геометрических форм и заданных размеров (волнистость, нецилиндричность и др.), которые могут быть устранены притиркой. Притирка - процесс механической обработки металла абразивными зернами, находящимися в пасте или в порошке. Инструментом в этой операции является притир, имеющий геометрическую форму в соответствии с обрабатываемой поверхностью. На притир наносят притирочную пасту или порошок со связующей жидкостью материал притиров должен быть, как правило, мягче обрабатываемого материала. Часто используются притиры из серого чугуна, красной меди и твердых сортов дерева. Абразивные частицы из пасты (или порошка) внедряются в поверхность притира и удерживаются ею, поэтому притир можно рассматривать как очень точный абразивный инструмент. Микронеровности на поверхности заготовки сглаживаются за счет совокупного химико-механического воздействия. Механическое воздействие оказывают абразивные зерна, снимающие очень малую стружку. В качестве абразивных материалов для притирочной смеси используют порошки электрокорунда, карбида кремния, карбида бора, оксиды Хрома, оксиды железа и др. Химическое воздействие оказывают олеиновая или стеариновая кислоты, вводимые в состав притирочной смеси, которые образуют оксидные пленки на поверхности заготовки, легко удаляемые абразивными зернами.

Очень часто для притирки используют предложенную академиком И.В.Гребенщиковым пасту ГОИ, содержащую в качестве абразивного материала оксид хрома. В качестве связующей жидкости используют машинное масло, керосин, вазелин и т.п. Вязкость связующей жидкости играет в процессе притирки большую роль, так как она определяет толщину жидкостного слоя между заготовкой и притиром. Если толщина жидкостного слоя будет больше размеров абразивных зерен, находящихся на поверхности притира, то процесс притирки прекратится т.к. зерна не будут соприкасаться с обрабатываемой поверхностью.

Притир или заготовка должны совершать разнонаправленные движения. Наилучшие результаты дает процесс, в ходе которого траектории движения каждого зерна не повторяются.

Схема притирки наружной цилиндрической поверхности представлена на рис. 104. Притир 1 представляет собой втулку с продольными прорезями, которые необходимы для полного прилегания притира к обрабатываемой поверхности 2 по мере её обработки. Прижатие притира к заготовке осуществляется силой Р. Притиру сообщают возвратно-вращательное движение v₁ и одновременно возвратно-поступательное движение v₂. Возможно также равномерное вращательное движение заготовки v _з.

Аналогичные, движения осуществляются при притирке отверстий. Приведенная схема притирки может осуществляться вручную и на притирочных станках.

Плоские поверхности можно притирать также вручную или на специальных станках. Схема притирки плоской поверхности представлена на рис. 105.

Заготовки 1 располагают между двумя плоскими чугунными дисками - притирами 2 в окнах сепаратора 3. Притиры вращаются в противоположных направлениях и с разными скоростями (v₁ и v₂). Сепаратор относительно дисков расположен эксцентрично на величину е. Поэтому при вращении дисков притираемые детали совершают сложные движения со скольжением, и металл снижается одновременно с их параллельных торцов.

Разновидностью притирки является доведение двух сопрягающихся в машине деталей до нужной плотности контакта (например, для герметизации). Это достигается трением одной детали о поверхность другой при наличии в стыке абразивного порошка со связующей жидкостью. Так производится, например, притирка клапанов у двигателей автомобилей. По окончании процесса детали промывают для удаления абразивного материала.

Хонингование

Хонингование применяют для получения отверстий высокой точности и малой шероховатости, а также для создания специфического микропрофиля обработанной поверхности, в виде сетки. Такой профиль необходим для удержания на стенках отверстия смазки при работе машины. Хонингование применяют для обработки сквозных отверстий (реже - ступенчатых) в неподвижно закрепленной на станке заготовке (рис. ТС6).

Поверхность заготовки 1 обрабатывают мелкозернистыми абразивными брусками 3, которые закрепляют в хонинговальной головке (хоне) 2, являющейся режущим инструментом. Инструмент, вращается вокруг своей оси v₁ и одновременно движется возвратно-поступательно вдоль оси обрабатываемого отверстия v₂. Соотношение скоростей v₁ и v₂ указанных движений составляет 1,5 - 10,0 и определяет условия резания. Скорость v₁ для стали составляет 45 - 60 м/мин, а для чугуна и бронзы – 60 ÷ 75 м/мин.

Описываемая схема обработки по сравнению с внутренним шлифованием имеет ряд преимуществ: отсутствует упругий отжим инструмента, реже наблюдаются вибрации, более плавная работа.

Сочетание движений v₁ и v₂ приводит к тому, что на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин - следов перемещения абразивных зерен. Угол пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей v₁ и v₂.

Хонингование производят при обильном охлаждении зоны резания. Смазочно-охлаждающими жидкостями являются керосин, смесь керосина (80-90 %) и веретенного масла (20-10 %), а также водно-мыльные эмульсии. Жидкости способствуют удалению абразивных зерен, оставшихся в порах обрабатываемых поверхностей.

Суперфиниш

Суперфинишем в основном уменьшают шероховатость поверхностей, оставшуюся от предыдущей обработки, но не повышают точность обработки и не исправляют погрешности формы (конусность, огранку, овальность). Суперфинишем обрабатывают плоские, цилиндрические, конические и сферические поверхности из закаленной стали, реже из чугуна и бронзы. Поверхности обрабатывают абразивными брусками, установленными в специальной суперфинишной головке.

Схема обработки наружной цилиндрической поверхности суперфинишной головки представлена на рис. 107.

Суперфиниш характеризуется сочетанием трех движений: вращательного S_кр заготовки 1, возвратно-поступательного S_пр и колебательного со скоростью v абразивных брусков 2. Амплитуда колебаний брусков составляет 1,5 - 6,0мм, а частота 400 - 1200 колебаний в минуту. Обрабатываемая деталь вращается в начале доводки со скоростью 3м/мин, а в конце, обработки со скоростью 30 - 40 м/мин. Бруски прижимаются к обрабатываемому изделию с усилием от 0,5 до 2,5 кг. Важную роль играет при этом смазочно-охлаждающая жидкость. Масляная пленка (рис. 108) покрывает обрабатываемую поверхность I, но наиболее крупные микровыступы прорывают её и в первую очередь срезаются абразивом (а.). По мере дальнейшей обработки всё большее число выступов прорывает масляную пленку. Наконец наступает такой момент, когда давление бруска не может разорвать пленку, она становится сплошной (б). Процесс автоматически прекращается. В качестве жидкости используют смесь керосина (80-90 %) с веретенным или турбинным маслом (20-10 %).

В процессе обработки срезается слой металла толщиной 0,005 - - 0,2 мм. Поэтому припуск под суперфиниш не назначается и обработка ведется в пределах допуска на изготовление. Длительность процесса 30-50 секунд.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: