Методы обработки элементов деталей машин

Хонингование применяют, для получения поверхностей с шероховатостью Ra = 0,16 - 0,32 мкм., в последнее время разработаны мелкозернистые бруски, с помощью которых осуществляется отделочное хонингование Ra = 0,06 - 0,1 мкм.

Таким образом, хонингование представляет собой процесс обработки связанный закрепленными абразивными зернами, осуществляемого с помощью инструмента - брусков - при относительно низких скоростях и давлениях в условиях одновременного контакта всей рабочей поверхности инструмента с заготовкой.

6.2 Суперфиниширование

При суперфинишировании прижим бруска осуществляется с помощью гидравлических или пневматических систем. При контакте рабочей поверхности бруска с обрабатываемой поверхностью заготовки происходит царапание металла одновременно большим числом абразивных частиц. Размер таких частиц при суперфинишировании-5-20 мкм., среднее число частиц на поверхности бруска 0.004-0.005 зерен на 1 мм². Основными видами взаимодействия абразивных зерен с металлом являются микроскопическое резание со снятием тончайших стружек и трение с пластическим оттеснением металла. Для интенсивного резания необходимо, чтобы абразивный брусок самозатачивался путем скалывания и вырывания затупившихся зерен из связки. При использовании брусков из сверхтвердых абразивных материалов (алмаза, эльбора) зерна длительное время сохраняют свою остроту, преобладает микро скалывание зерен, а не вырывание их, что значительно повышает стойкость брусков. Путем выбора оптимальных характеристик брусков и регулирования параметров обработки (скорости, давления) можно управлять процессом обработки, осуществляя на первой стадии непрекращающееся резание металла в течение достаточно длительного времени, необходимого для исправления погрешностей формы заготовки, удаления исходной шероховатости и дефектного слоя. Скорость съема металла при этом составляет 2-4 мкм/с.

Для получения поверхности с малой шероховатостью (0,04-0,08 мкм.), а также для создания благоприятного микрорельефа поверхности деталей и упрочненного поверхностного слоя металла процесс обработки на заключительной стадии может быть переведен в режим преобладающего граничного трения, при котором съем металла резко сокращается, а брусок выглаживает обрабатываемую поверхность. Такой переход можно осуществить, изменяя параметры обработки: повышая окружную скорость заготовки или инструмента, снижая давление бруска и частоту колебаний бруска. Ранее применявшийся процесс обработки брусками с самостоятельным прекращением резания и съема металла был неуправляемым и не мог обеспечивать стабильного качества деталей, так как самостоятельное прекращение съема металла часто происходит значительно раньше, чем удаляется припуск, необходимый для исправления погрешностей формы и устранения дефектного слоя. В отличие от шлифования, при котором контактная поверхность составляет незначительную часть рабочей поверхности круга, при суперфинишировании брусок постоянно соприкасается с деталью по всей рабочей поверхности, причем в начальный момент времени брусок прирабатывается к обрабатываемой поверхности. Такой контакт пары брусок - заготовка способствует повышению производительности обработки и точности формы деталей. Давление при суперфинишировании на поверхности контакта бруска с деталью составляет 0,1-1 МПа, что в 10-100 раз меньше, чем давление при шлифовании. Скорость резания при обработке брусками 10-100 м/мин, т. е., в 15-100 раз ниже, чем при шлифовании. В результате при суперфинишировании тепловыделение в зоне обработки значительно ниже, чем при шлифовании, а контактная температура не превышает 60-100°С. Таким образом, отсутствуют физические причины образования в поверхностном слое микротрещин, а также остаточных напряжений растяжения. При суперфинишировании с упругим (через пружину) поджимом бруска жесткость системы мала, а сила резания практически постоянна, независимо от формы заготовки, вследствие чего происходит незначительное исправление погрешностей формы. В настоящее время разработаны и широко применяются конструкции финишных головок с более жесткой гидравлической системой прижима бруска, которые значительно повышают производительность и точность обработки. Характерным признаком процесса финиширования является повышенная частота (20-50 Гц) колебаний абразивного бруска. Колебательное движение интенсифицирует процессы и резания металла, и самозатачивания бруска, создает более однородный микрорельеф с меньшей шероховатостью обработанной поверхности. В настоящее время разработаны и используются станки и головки для наружного финиширования внутренних поверхностей (например, дорожек качения наружных колец подшипников).

6.3 Притирка или доводка

Притирка и доводка являются заключительными операциями, они позволяют обработать детали с точностью до долей микрона, получить поверхность вплоть до 14-го класса чистоты. Сущность этих процессов обработки состоит в том, что при помощи очень мелких зерен абразивного материала, располагающихся либо на поверхности специальных инструментов, называемых притирами, либо между притираемыми деталями, с обрабатываемой поверхности снимаются мельчайшие неровности, и она приобретает требуемую точность и чистоту.

Имеется два вида притирки: с помощью притиров и взаимная притирка одной детали по другой.

Притирка с помощью притиров применяется для обработки измерительных инструментов и точных деталей. Для этого берется притир, изготовленный с высокой точностью детали из материала более мягкого, чем деталь. На него наносится слой абразивного порошка, разведенного в масле, или паста. Они вдавливаются в поверхность притира. Подлежащая притирке деталь обрабатывается с высокой точностью (обычно шлифуется), с тем чтобы припуск на доводку не превышал сотых долей миллиметра. Перемещая обрабатываемую деталь по притиру, ведут ее обработку тонко измельченными абразивными зернами, что обеспечивает получение нужного качества поверхности.

Взаимная притирка одной детали по другой применяется для получения плотного прилегания и герметичности в клапанах, кранах, золотниках, плунжерах, поршнях и т. д.

Хорошо обработанные поверхности деталей покрываются смесью абразивного порошка с керосином или машинным маслом. Перемещая одну деталь по другой, ведут обработку, добиваясь хорошего взаимного прилегания притираемых поверхностей. Притирку ведут сначала более грубыми порошками или пастами, постепенно переходя к более тонким.

Притирка и доводка - малопроизводительные и дорогие операции. Для ускорения обработки их механизируют, применяя вращающиеся притиры, ручные дрели, притирочные приспособления. Цилиндрические и конические детали можно притирать на токарных станках, устанавливая деталь в патрон или центры станка и перемещая по ней разрезную втулку.

6.4 Полирование

Существует много способов полирования металлов, здесь мы поговорим о механическом способе. Про химический и электрохимический способы полирования вы можете узнать здесь.

Изделие из металла полируется с помощью специальных полировальных паст, в которые могут входить мел, известь, доломит, трепел, окись хрома (полировальная паста ГОИ), окись алюминия, окись железа (паста Крокус).

Полирование нержавеющей стали из-за ее плохой теплопроводности, сравнительно высокой вязкости и твердости является наиболее трудоемкой операцией для любого способа. Наоборот, изделия из цветных металлов поддаются полированию легче всех других. Для их отделки требуется наименьшее число операций.

Полирование серебра и золота осуществляется методом, характерным только для этих металлов. Ориентировочные режимы полирования металлов.

Окружная скорость полировальных кругов, м/с:

- сталь, никель, хром 20-35 м/с;

- медь, латунь, бронза 16-25 м/с;

- алюминий, цинк, свинец 12-20 м/с.

Удельное давление на обрабатываемую поверхность, кГ/см²:

- сталь, никель, хром 1-2 кГ/см²;

- медь, латунь, бронза 0,8-0,3 кГ/см²;

- алюминий, цинк, свинец 0,4-0,1 кГ/см².

Более высокие окружные скорости используются в тех случаях, когда не требуется высокое качество обработки. Если требуется достичь высокого качества обработанной поверхности, зеркального блеска, то обработка осуществляется при более низких окружных скоростях. При полировании эластичным кругом, покрытым пастой или суспензией, существенное влияние оказывает удельное давление полировальника на обрабатываемую поверхность. С увеличением удельного давления интенсивность процесса повышается до некоторых пределов, а в дальнейшем превышение оптимальной величины давления не только снижает качество обработки, но и производительность, преждевременно изнашивается полировальник, наблюдается заметный нагрев обрабатываемых деталей.

В практике полирования в ряде случаев этот режим обработки субъективно оценивается тем, кто производит полировку. Так, например, когда требуется удалить большой слой, полируемый металл с большим усилием прижимают к полировальнику.

Процесс полирования протекает интенсивнее, но при этом изделие сильно нагревается, качество поверхности снижается. Для повышения качества поверхности, операция полирования выполняется с меньшим удельным давлением, в итоге на обрабатываемой поверхности остаются менее заметные царапины, достигается высокая светоотражательная способность обработанной поверхности. Отполированный металл начинает блестеть.

При выборе величины удельного давления учитываются свойства полируемого металла. Чем мягче металл, тем легче снять слой металла, но тем сложнее достичь однородности штриха. Полирование твердых материалов ведут с большими удельными давлениями полировальника на обрабатываемую поверхность, по сравнению с мягким материалом.

Интенсивный блеск возникает на металле, так же после полирования его гладилом или полировником. Полировник изготавливают из высококачественной стали. Его рабочая часть имеет округлую форму, близкую к цилиндру, шару, конусу или тору. Поверхность полировников тщательно шлифуется, полируется и закаляется. Блеск на поверхности изделия, полируемого гладилом, возникает за счет уплотнения и выглаживания верхних слоев металла.

Уплотнение металла, в свою очередь, увеличивает его коррозийную стойкость.

Полировники можно изготовить из шариков и роликов от подшипников. Металлическую поверхность полируют, нажимая с некоторым усилием на полировник и ведя в одном направлении, так чтобы после него появлялась глянцевитая полоска. Рядом с ней проводят другую полоску и так до тех пор, пока предназначенный для полирования участок не будет обработан полностью. технологический токарный фрезерование

При втором проходе полировник ведут уже в поперечном направлении. Чтобы полировник легко скользил по металлу, поверхность его смачивают полировальной водой. Полировальную воду готовят следующем образом: в воде растворяют небольшой кусочек мыла и добавляют нашатырный спирт, все это тщательно перемешивают.

По окончании работы полированную поверхность металлического предмета натирают фетром или сукном, удаляя остатки засохшей полировальной воды.

Список литературы

1. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник - Л: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1983. - 464 с., ил.

2. Горбацевич А.Ф., Чеботарев В.Н., Шкред В.А. и др. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для машиностроит. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - Минск: Выш. школа, 1983. - 256 с., ил.

3. Коганов И.А., Качан Д.С. Основы базирования: Учеб. пособие. Тула: ТулГУ, 1993. - 128 с.

4. Могильников В.А. Технологический анализ чертежа детали. Методическая разработка. ТулГУ, каф. ФХПТ.:1994. - 23 с.

5. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н. Г. Баим и др., под общ. ред. А.А. Панова. - М.: Машиностроение., 1988. - 736 с.

6. Режимы резания металлов. Справочник. / Под ред. Ю.В. Барановского. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение,1972.

7. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985.

Размещено на Allbest.ru