Отделочная обработка абразивным инструментом
Рис. 283. Схема чистового шлифования |
лельности боковых сторон колец не превышает 0,012 мм. Производительность операции — 150 колец в минуту. |
67. Достигаемые точность и параметр шероховатости поверхности при отделочной обработке абразивным инструментом
|
Отделочная абразивная обработка разделяется на процессы: а) размерной доводки с уменьшением отклонения формы и параметра шероховатости поверхности (тонкое шлифование, хонингование и доводка); б) процессы безразмерной доводки, которые применяются лишь для снижения параметра шероховатости поверхности (суперфиниширование, полирование).
Технологические возможности и область применения каждого из методов отделочной обработки приведены в табл. 67.
Тонкое шлифование
Тонкое шлифование характеризуется снятием малых припусков (0,04 — 0,08 мм на диаметр), применением чистовых режимов резания (табл. 68) и правки круга (табл. 69). Его осуществляют на прецизионных станках высокой или особо высокой точности, обеспечивающих плавность хода пиноли правящего прибора при малых продольных подачах, отсутствие вибрации и упругих отжатий технологической системы. Процесс требует хорошей фильтрации охлаждающей жидкости, чтобы исключить попадание частиц абразива и стружки в зону шлифования.
Тонкое шлифование не выделяется в отдельную операцию, а выполняется на заключительном этапе окончательной обработки за один установ детали (чтобы исключить погрешности установки). Перед началом тонкого шлифования круг подвергается чистовой правке. При шлифовании в центрах центровочные отверстия детали должны быть тщательно зачищены. Наиболее широко применяются хо- нингование, доводка, суперфиниширование и полирование.
Технологические возможности отделочных процессов прежде всего зависят от схемы резания (рис. 284).
68. Режимы тонкого шлифования
69. Режимы правки абразивного круга при тонком шлифовании
|
Принципиальные отличия схем резания определяются методом подачи режущего ин-
Рис. 284. Схемы резания: а — при хонинговании; б — при суперфинишировании; в — при полировании |
струмента. При хонинговании и доводке (притирке) радиальная подача брусков осуществляется механизмом клинового разжима с замыканием кинематической цепи. В этих условиях давление резания меняется в зависимости от формы обрабатываемой поверхности: на выступающих участках давление резания растет и соответственно увеличивается съем металла.
При суперфинишировании радиальная подача на врезание абразивного инструмента осуществляется упругим поджимом бруска к обрабатываемой поверхности. В этом случае радиальное давление резания и съем сохраняются почти постоянными, независимо от формы обрабатываемой поверхности. Поэтому в процессе суперфиниширования снижается
лишь параметр шероховатости и увеличивается опорная поверхность.
При полировании из-за эластичной связки в абразивном инструменте каждое режущее абразивное зерно как бы подпружинено и под действием сил резания частично углубляется в связку. Степень углубления зерна зависит от обрабатываемой поверхности: на выступающих участках абразивные зерна углубляются больше, сохраняя исходный профиль обрабатываемой поверхности. Таким образом, полированием достигается снижение параметра шероховатости на плоских, цилиндрических и фасонных поверхностях без изменения профиля и геометрических параметров обрабатываемой поверхности.
Хонингование
Хонингование снижает отклонения формы и повышает размерную точность, уменьшает параметр шероховатости поверхности, сохраняет микротвердость и структуру поверхностного слоя, увеличивает несущую поверхность и остаточные сжимающие напряжения.
Наибольшая эффективность достигается алмазным хонингованием. Износ алмазно-металлических брусков по сравнению с абразивными уменьшается в 150 — 250 раз, благодаря чему упрощается наладка и стабилизируется качество обработки. Хонингованием обрабатывают детали из стали, чугуна и цветных металлов, преимущественно отверстия (сквозные и глухие, с гладкой и прерывистой поверхностью, цилиндрические и конические, круглые и некруглые), диаметром 6 — 1500 мм, длиной от 10 мм до 20 м.
При хонинговании абразивным бруском совершаются возвратно-поступательное и вращательное движения, в результате которых на обработанной поверхности абразивными зернами образуются царапины.
При хонинговании в резании одновременно участвует большое число абразивных зерен, в результате чего обеспечиваются высокая производительность, низкие давление и температура в зоне резания (50—150°С) и, как следствие, сохранение исходной структуры поверхностного слоя. Бруски работают в условиях самозатачивания и не требуют правки.
В основе построения технологической наладки лежит необходимость сохранения в процессе хонингования положения оси обрабатываемого отверстия детали после предыдущей операции обработки. Это условие определяет способ крепления инструмента и детали.
I | 6) | в) | —!— | г) | 3) |
Рис. 285. Схемы установки и крепления детали и инструмента при хонинговании |
На рис. 285 показаны схемы крепления инструмента и детали. Первая схема предусматривает жесткое крепление хонинговальной головки и плавающее крепление детали в приспособлении (рис. 285, л). Этот способ хонин- гования значительно упрощает конструкцию головки и не требует точного центрирования обрабатываемой детали по оси шпинделя станка. Конструкция зажимного приспособления также значительно упрощается, так как деталь не зажимается, а лишь ограничивается от проворота, вызываемого крутящим моментом. При «плавающем» положении детали почти полностью исключаются деформации, воз-
пикающие при зажиме детали, что повышает точность хонингуемого отверстия. Этот способ применим для деталей, у которых нижняя и верхняя опорные плоские поверхности параллельны между собой и перпендикулярны оси обрабатываемого отверстия.
Второй способ предусматривает жесткое крепление хонинговальной головки и обрабатываемой детали в плавающем приспособлении (рис. 285,5). Этот способ применим для обработки мелких и среднегабаритных деталей, имеющих одну опорную базу, перпендикулярную оси отверстия.
При обработке тяжелых корпусных деталей или деталей с отверстиями малого диаметра и большой глубины при 1: d — 2,5, а также на станках с малой жесткостью шпинделя применяется шарнирное крепление хонинговальной головки на шпинделе станка и жесткое крепление обрабатываемой детали. В тех случаях, когда наладкой обеспечивается точное центрирование детали при отклонении от соосности шпинделя станка и обрабатываемого отверстия, не превышающем 0,03 — 0,05 мм, применяется одношарнирное крепление хонинговальной головки (рис. 285,в); если отклонение от соосности шпинделя и отверстия детали превышает 0,05 мм, необходимо использовать двухшарнирное крепление головки и жесткое крепление детали (рис. 285, г). Шарнирное крепление хонинговальной головки не может исключить влияния отклонения от соосности инструмента и отверстия на геометрические параметры хонингуемого отверстия. Принудительный отвод от оси шпинделя приведет к увеличению радиального давления брусков на участках входа и выхода инструмента из отверстия и ухудшению геометрических параметров обрабатываемого отверстия. Поэтому при обработке длинных и точных отверстий (гильзы, цилиндры блоков и др.) в тех случаях, когда трудно обеспечить допуск соосности шпинделя и обрабатываемого отверстия, кроме двухшарнирного крепления хонинговальной головки используется' «плавающее» крепление обрабатываемой детали или режущих брусков (рис. 285, д).
Простейшая конструкция жестко закрепленной хонинговальной головки (рис. 286) состоит из корпуса 1, несущего режущие бруски, штанги 2 с коническим хвостовиком, соединяющим головку со станком, и штока 3, который получает осевое перемещение от механизма подачи станка и раздвигает конусами 4 режущие бруски 5.
В процессе хонингования осуществляется три основных рабочих движения: радиальный разжим, вращение и возвратно-поступательное движение режущих брусков. Несмотря на постоянные радиальные силы разжима брусков, они работают в условиях непрерывно изменяющихся давлений. В начальный период касания брусков с вершинами гребешков грубо обработанной поверхности давления сильно возрастают, вызывая увеличенный съем и интенсивное самозатачивание брусков. По мере увеличения контакта поверхности бруска с деталью давления уменьшаются, интенсивность съема и параметр шероховатости обрабатываемой поверхности снижаются.
Станок или специальный патрон должны обеспечивать цикл хонингования по следую - щей программе: быстрое выдвижение брусков до касания с поверхностью отверстия после ввода инструмента в отверстие; подача брусков с малым радиальным давлением 0,2 — 0,4 МПа для обработки в течение 2 — 3 с; подача с давлением 1,2 — 1,5 МПа для снятия оставшегося припуска по гладкой поверхности; быстрый отвод брусков перед выводом инструмента из отверстия.
Рис. 286. Конструкция жестко закрепленной хонинговальной головки |
Для чистовых Операций в конце цикла хо- нингования вводят выхаживание при давлении 0,2 — 0,4 МПа. При обработке маложестких тонкостенных деталей (типа гильз) целесообразно хонингование вести не с постоянным радиальным давлением, а с принудительной радиальной подачей брусков.
Снимаемый припуск и выбор операций зависят от того, насколько нужно повысить точность формы отверстия и уменьшить параметр шероховатости (табл. 70 и 71). Если основная цель операции сводится к уменьшению отклонений формы отверстия, припуск устанавливается по разности между отклонениями формы отверстия в исходном состоянии и заданными отклонениями. После установления общего припуска назначают число операций, распределяют припуск по операциям и подбирают характеристику режущих брусков. Обработка в несколько операций вызвана невозможностью обеспечить большой съем металла и одновременно низкий параметр шероховатости поверхности одними и теми же брусками. Большой припуск при хо- нинговании можно снять крупнозернистыми брусками, которые, срезая металл, сохраняют параметр шероховатости поверхности, необходимый для самозатачивания брусков. Поэтому основной припуск следует снимать на первой операции. На чистовых операциях припуск должен быть достаточным лишь для удаления шероховатости поверхности после предварительного хонингования. Параметр шероховатости поверхности Ra = 0,4 -г 0,8 мкм надежно обеспечивается одной операцией хонингования. В условиях поточного производства для получения меньшего параметра шероховатости рекомендуется осуществлять хонингование в две операции и более.
70. Припуск иоперации прихонинговании отверстий
|
Алмазный инструмент на металлической связке применяют для обработки деталей из чугунов и закаленных сталей со снятием больших припусков (0,05 мм и выше), из твердых сплавов, для хонингования на автоматическом цикле с применением активного контроля, для обработки отверстий диаметром до 10 мм, нескольких деталей пакетом, шлицевых и разобщенных поверхностей (табл. 72).
Для обработки деталей из стали, чугуна и цветных металлов может быть также применен абразивный инструмент (табл. 73). При чистовом хонинговании с получением параметра шероховатости Ra =0,1 -г- 0,2 мкм и выше следует применять алмазные бруски зернистостью 80/63 на эластичной связке Р11.
Число режущих брусков в хонинговальной головке выбирают максимальным. Наиболее эффективно снижает отклонения формы хо-