Чистовые и отделочные методы абразивной обработки поверхностей деталей. Технологические возможности
Ответ: Различают шлифование обдирочное, предварительное (черновое), окончательное (чистовое), тонкое и выхаживание.
Обдирочное шлифование.
Припуск - 1,0 мм (до 7,0 мм); достигается 7-9 квалитет точности и шероховатость Ra=1,25-0,2 мкм.
Тонкое шлифование- припуск 0,1-0,05 мм; достигается 4-6 квалитет точности и шероховатость Ra=0,1-0,02 мкм.
Тонкое шлифование и выхаживание выполняют при одном установе.
Круглошлифовальные станки используют для диаметров до 200 мм с расстоянием между центрами до 750 мм и сквозных и глухих отверстий диаметром до 200 мм длиной до 250 мм.
Виды поверхностей - конические, торцевые и фасонные (для тел вращения).
Параметры абразивная обработки: подача, скорость, глубина резания (на шлифовальный круг).
Зернистость и твердость шлифовального круга определяют качество поверхностей, вне зависимости от метода шлифования.
Повышение продольной подачи повышает съем металла в единицу времени.
Увеличение глубины резания сопровождается более глубоким проникновением режущих зерен круга в обрабатываемый материал и возрастанием сил резания.
СОЖ применяют для снижении сил трения в зоне контакта и уменьшения температуры в зоне резания.
Абразивные и алмазные инструменты отличаются геометрической формой, размерами, материалом, расположением и величиной абразивных зерен, типом связки, степенью твердости, структурой.
Технологические возможности зависят от характеристики шлифовального круга, режимов резания, состояния станка, своевременности и качества правки. Применяют кварц, наждак, корунд, алмаз.
Алмазы делятся на природные и синтетические (технические). Содержание углерода в алмазе составляет 96-99,8 %.
При шлифовании с продольной подачей заготовка на круглошлифовальном станке при каждом обороте перемещается на величину, примерно равную половине ширины круга. В конце хода или за один двойной ход круг подается на величину поперечной подачи.
Врезное шлифование (с поперечной подачей) характеризуется увеличением толщины среза одним абразивным зерном, при этом не него увеличивается нагрузка, вызывающая самозатачивание, повышается износ круга, возрастают сила и мощность резания. Этот способ позволяет повысить производительность обработки цилиндрических конических и фасонных поверхностей вращения .
При глубинном шлифовании абразивный круг с заборной конической частью устанавливается на всю заданную глубину шлифования.
Метод применяют для обработки заготовок по целому, например, для прорезания канавок. Увеличение глубины резания осуществляется за счет замедления круговой скорости инструмента или продольной подачи.
Глубинное шлифование целесообразно при обработке незакаленных заготовок повышенной жесткости и с большим колебанием припуска. Оно может быть выполнено с поперечной или продольной подачей.
Повысить производительность шлифования можно с помощью скоростного и обдирочного шлифования. Различают скоростное шлифование (Vкр =35-60 м/с) и высокоскоростное (Vкp > 60 м/с).
Комбинированное (интегральное, совмещенное) шлифование предусматривает совмещение скоростного и силового или скоростного и глубинного шлифования.
Точность обработки IT6-IТ7 при шероховатости Ra≈0,02-0,08 мкм.
Метод упрочняющего шлифования. Шлифование валов осуществляется в два прохода (черновой и чистовой). На второй проход оставляется припуск 0,05-0,20 мм на диаметр. На первом проходе (благодаря увеличению глубины резания и скорости шлифовального круга) плотность теплового потока увеличивается, а резкое охлаждение заготовки потоком СОЖ вызывает упрочнение поверхностного слоя.
Отделочные методы: хонингование, суперфиниширование, полирование, притирка.
Они отличаются от шлифования более низкими скоростями резания, малыми удельными давлениями.
Хонингование осуществляют мелкозернистыми брусками, закрепляемыми в головке (хоне), которая одновременно с вращением совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль обрабатываемого отверстия.
Его используют для обработки отверстий (диаметром 6-1500 мм и длиной 10...20 м). При этом, исправляют отклонение формы, овальность, конусность и другие погрешности предыдущей обработки, общий припуск не более 0,15 0,2 мм. (припуск до 1,0 мм). Отклонение расположения оси отверстия не исправляется.
Особенности процесса:
• производительность (в ряде случаях превосходит производительность шлифования или тонкого растачивания);
• точность обработки, мало зависит от точности станка, так как радиальные составляющие силы резания взаимно уравновешиваются;
• низкая температура в зоне резания (поэтому на деталях с переменными сечениями стенок отсутствует их деформация от нагрева);
• простота регулирования работы хонинговальной головки;
• достижение 4-5 квалитетов точности и шероховатости Ra=0,8-0,1 мкм.
Выбор характеристик брусков зависит от механических свойств материала, величины припуска и требуемого качества обрабатываемой поверхности. Используют электрокорунд белый или карбид кремния зеленого. Реже - электрокорунд нормальный или карбид кремния черный.
Зернистость от 12 и менее. Для съема больших припусков – зернистость 20-25 мкм и более.
Алмазные бруски характеризуются зернистостью, концентрацией алмазов и видом связки (100%-ной концентрацией принимается содержание в 1 мм3 алмазного слоя 0,878 мг алмаза.)
Хонинговальные станки обеспечивают вращательное, возвратно-поступательное движения шпинделя и радиальную подачу (разжим) брусков.
Наибольшее распространение получила схема с возвратно-поступательным движением инструмента при неподвижной заготовке.
Суперфиниширование.
Область применения. Обработка плоских, цилиндрических и конических, а также сферических поверхностей из закаленной стали и чугуна. При этом припуск должен превышать высоту микронеровностей на 10-20%
Достигается 5-4 квалитет точности и шероховатость Ra=0,2-0,05 мкм.
Число и ширину брусков выбирают в зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия. Давление брусков на обрабатываемую поверхность 0,1-0,3 МПа.
Суперфиниш (микрофиниш) осуществляется мелкозернистым инструментом, совершающим осциллирующее (колебательное) движение вдоль образующей поверхности обрабатываемой заготовки с минимальными удельными давлениями на инструмент и при использовании СОЖ.
При суперфинишировании радиальная подача на врезание абразивных зерен обеспечивается за счет упругого поджима бруска к обрабатываемой поверхности.
При резании основного металла его съем может значительно превосходить удвоенную высоту исходных микронеровностей и составлять 15-20 мкм и более на диаметр.
Доводка и полирование
Доводка — абразивная обработка, при которой инструмент и заготовка одновременно совершают любое движение со скоростями одного порядка (или при неподвижности одного из них).
Притирка — доводка деталей, работающих в паре, для обеспечения максимального контакта сопрягаемых поверхностей. Например, притирка клапанов двигателя внутреннего сгорания к седлам клапанов.
При притирке используют микропорошки (величина зерна 3...20 мкм) корунда, окиси хрома, окиси железа и др. Применяют также специальные пасты, например, пасты ГОИ, содержащие в качестве абразива окись хрома, а в качестве связки олеиновую и стеариновую кислоты.
Припуск на обработку составляет примерно 5 мкм.
Полирование — обработка для снижении высоты микронеровностей поверхности; осуществляемая абразивным инструментом, пластическим деформированием и др.
Давление притира Р обычно составляет 0,03_0,3 МПа.
При обработке закаленных сталей используют чугунные притиры с суспензиями на основе белого электрокорунда.
Обработка притирами характеризуется взаимодействием заготовки, зерна, притира, скоростью и траекторией относительного движения. Используемые СОЖ (керосин, олеиновая кислота и др.) при доводке образуют слой между притиром и обрабатываемой поверхностью.
Химико-механическая доводка сочетает химическое воздействие на обрабатываемую поверхность и механическое удаление поверхностных пленок. Применяют пасты с активными добавками (олеиновой кислоты, серы, стеорина).
Полирование снижает микронеровности без устранения отклонения формы обрабатываемых поверхностей, так как давление резания небольшое (0,03-0,2 ГПа); шероховатость Ra=0,05-0,01 мкм.
Инструментом - эластичные круги и абразивные шкурки (войлок, фетр, кожа или парусина). На такой мягкий круг наносится мелкий абразивный порошок, смешанный со смазкой.
Снимаемые припуски до 0,3 мм (крупнозернистыми порошками).
Абразивные ленты, покрытые полировочными пастами, бывают шириной до 300 мм и длиной 3000 мм и более. Кроме шкурок с электрокорундом и карбидом кремния, нанесенных на тканевую или бумажную основу, используют шкурки с эльбором и алмазом.
Полирование кругами с нанесенными на них абразивными зернами или абразивными пастами и суспензиями производят со скоростью 30-35 м/с.
При полировании исходная шероховатость обрабатываемой поверхности не должна превышать Ra=2,5 мкм.