Отделочная обработка деталей машин

Возрастание требований к качеству и точности обработанной поверхности деталей машин приводит к необходимости применения отделочных (финишных) операций. Финишные операции характеризуются небольшими толщинами срезаемого слоя и незначительными силами резания. К финишным операциям относятся: тонкое шлифование; тонкое точение и фрезерование; хонингование; суперфиниширование; доводка (притирка); полирование; ленточное шлифование; абразивно-жидкостная обработка; виброабразивная обработка; магнитноабразивная обработка.

Тонкое шлифование производится: мягкими мелкозернистыми шлифовальными кругами на больших скоростях резания (от 35 ^м/_с); припуски на обработку лежат в пределах 0,04...0,08 мм на сторону; с обильной подачей смазывающе-охлаждающих сред.

Тонкое точение и растачивание, тонкое фрезерование характеризуются высокими скоростями резания (100... 1000^м/_мин), малыми подачами (0,01...0,15^мм/_Об), малой глубиной резания (0,05...0,Змм) при высокой виброустойчивости технологической системы СПИД. Стальные заготовки с прерывистой обрабатываемой поверхностью (наличие пазов, шлиц, отверстий), детали из высокопрочных сталей и чугуна обрабатывают при скоростях резания до 50 м/мин (при применении инструментов с режущей частью из сверхтвердых материалов, скорость резания можно повысить до 150 7_МИН).

Хонингование (рис. 6.40) - отделочный метод обработки внутренних поверхностей абразивными брусками. Обработку производят с помощью абразивных или алмазных брусков 2, закрепленных в хонинговальной головке (хоне) 3. Хону со-

общают три движения: вращение Vi; возвратно-поступательное перемещение V₂ и радиальное движение подачи брусков 2.

При вибрационном хонинговании, хону или заготовке придают дополнительное круговое или возвратно-поступательное движение с малой амплитудой (1.. .4 мкм) и частотой до 20 двойных ходов в минуту. Скорость главного движения V для обработки стали составляет 45...60^м/_мин, для обработки чугуна - 60...75 ^м/_мин. Соотношение скоростей движений V] и V₂ составляет 1,5... 10.

Хонингование применяется в условиях серийного и массового производства после операций растачивания, развертывания, протягивания и шлифования для повышения точности формы, размера и снижения шероховатости отверстий, а также создания специфического микропрофиля обработанной поверхности.

Рис. 6.40. Схема хонингования:

• 1 - заготовка; 2 - брусок; 3 - хон;
• 4 - стол; Vi - вращение хона; У₂ - возвратно-поступательное перемещение хона

Суперфиниширование - отделочный метод обработки наружных поверхностей мелкозернистыми абразивными брусками, совершающими колебательные движения с амплитудой 2.. .5 мм и частотой до 2000 двойных ходов в минуту.

Сущность процесса состоит в микрорезании обрабатываемой поверхности одновременно большим количеством мельчайших абразивных зерен (до 10000^зерен/_мм). При этом снимаются тончайшие стружки (до 0,01мм), одновременно, скорость съема металла достигает 1... 1.5^МКМ/_С. Большинство зерен не режет, а пластически деформирует металл, при этом сглаживаются микронеровности и поверхность получает зеркальный блеск.

Суперфиниширование применяют для отделочной обработки трущихся поверхностей, когда необходимо повысить их эксплуатационные свойства.

Это достигается благодаря обеспечению: малой шероховатости (Ra 0,6...0,05 мкм); уменьшению погрешностей формы до 0,3 мкм; нанесению на поверхность оптимального микрогеометрического рисунка; сглаживанию верхушек микронеровностей (увеличение площади фактической опорной поверхности).

Доводка (притирка) - отделочная операция, при которой съем металла с обрабатываемой поверхности производится абразивными зернами, свободно распределенными в пасте или суспензии, нанесенной на поверхность притира. Операция выполняется на малых скоростях и при переменном направлении рабочего движения притира.

Сущность доводки (рис. 6.41) заключается в том, что абразивные зерна, находятся в составе связующей жидкости, между обрабатываемой поверхностью заготовки и притиром вдавливаются в поверхность притира, выполненного из более мягкого материала, чем заготовка, и шаржируются в нем. При взаимном перемещении притира и заготовки абразивные зерна снимают тончайшие стружки. В качестве связующей жидкости используют машинное масло, керосин, стеарин, вазелин. Материалом для притира служит: серый чугун, бронза, красная медь, твердые породы дерева. В качестве абразива используют: порошки, микропорошки или субмикропорошки электрокорунда, карбида кремния, карбида бора, окиси хрома, окиси железа. В состав притирочных паст входят химически активные вещества: олеиновая или стеариновая кислота.

Притирка - наиболее трудоемкая отделочная операция, позволяет получить шероховатость обработанной поверхности Rz 0,01...0,05 мкм, отклонения формы - 0,05.. .0,3 мкм.

Полирование - это заключительная операция механической обработки заготовки, выполняемая с целью уменьшения шероховатости поверхности и придания ей зеркального блес ка. Различают: полирование кругами; полирование абразивными лентами.

Полирование мягкими абразивными, войлочными (рис. 6.41, а), тканевыми, бумажными или лепестковыми (рис. 6.41, б) кругами применяется при декоративной окончательной отделке деталей или при подготовке поверхности под гальванические покрытия. В процессе полирования обрабатываемая поверхность заготовки под давлением прижимается к рабочей поверхности вращающегося абразивного круга.

Рис. 6.41. Полировальные войлочный (а) и лепестковый (б) круги

На рабочей поверхности закреплен слой абразива или нанесена полировальная паста. Обработка ведется на: простых по конструкции станках; универсальных станках или с помощью ручных полировальных машин.

Полирование лентами (рис. 6.42) позволяет обеспечить: постоянство скорости резания; возможность обработки больших поверхностей, при этом отсутствует необходимость в балансировке и правке инструмента.

Рис. 6.42. Схемы полирования лентами: а - плоских поверхностей; б - наружных фасонных поверхностей; в - внутренних фасонных поверхностей

Полирование обеспечивает шероховатость поверхности Ra 0,16...0,02 мкм; Rz 0,1...0,05 мкм.

Абразивно-жидкостная обработка применяется для полирования сложных фасонных поверхностей. Сущность абразивно-жидкостной обработки заключается в подаче на обрабатываемую поверхность суспензии под давлением и с большой скоростью. Абразивные зерна, срезая выступы микронеровностей, создают эффект полирования. При подаче суспензии с воздухом повышается производительность обработки, но увеличивается ее шероховатость.

Для повышения производительности и качества отделочных операций часто используется вибрационная обработка в абразивной (рабочей) среде. Главное движение резания осуществляют абразивные зерна, совершающие колебания под воздействием внешней возмущающей силы (вибраций с частотой 50... 180 КГц). Рабочая среда и заготовки при этом перемещаются, совершая: колебания в двух плоскостях и медленное вращение всей массы. В рабочей среде детали расположены хаотично и занимают случайное положение, что обеспечивает равномерную обработку всех поверхностей. Большое количество микроударов поддерживает заготовки во взвешенном состоянии, что исключает образование грубых забоин и повреждений. Обработка может протекать всухую или с подачей жидкого раствора. Жидкий раствор обеспечивает удаление продуктов износа, равномерное распределение заготовок по объему контейнера и химико-механический процесс съема металла.

Магнитно-абразивному полированию (МАП) подвергаются плоские, цилиндрические или фасонные поверхности заготовок из магнитных и не магнитных материалов. За 10...40 с достигается шероховатость обработанной поверхности Ra 0,032..0,2 мкм, исправляются погрешности геометрической формы.

Сущность магнитно-абразивной обработки заключается в следующем. Заготовкам, помещенным в магнитное силовое поле, сообщают вращательное движение вокруг оси и осци-лирующее движение вдоль оси. В контейнер с заготовками подается порошок, обладающий абразивными и магнитными свойствами, и технологическая среда (носитель поверхностно-активных веществ). Магнитное поле выполняет роль связки, формирующей из отдельных абразивных зерен эластичный абразивный инструмент. Магнитное поле также обеспечивает силовое воздействие, с помощью которого абразиву сообщаются нормальные и тангенциальные силы резания. В зоне обработки возникает процесс электролиза. Анодное растворение поверхностного слоя заготовок интенсифицирует процесс обработки. Анодное растворение поверхностных слоев абразива обеспечивает их самозатачиваемость.