Финишная обработка наружных цилиндрических поверхностей



Для получения требуемых точности и качества поверхностей деталей машин применяется финишная (отделочная) обработка.

Используются следующие методы финишной обработки:

    • тонкое точение;
    • шлифование;
    • притирка;
    • суперфиниш;
    • полирование;
    • пластическое деформирование поверхности;
    • обдувка дробью.

Тонкое точение применяется, главным образом, для отделочной обработки деталей из цветных металлов и сплавов и иногда из чугуна и стали. Операция выполняется на станках токарного типа повышенной точности с использованием высоких скоростей резания (100…1000 м/мин) при малых глубинах резания (0,003…0,1.мм) и малых подачах (0,03…0,1 мм/об).

Режимы обработки зависят от физико-механических свойств обрабатываемого материала. Так, например, при точении деталей из бронзы применяется скорость резания 200…300 м/мин, для деталей из алюминиевых сплавов – 1000 м/мин, при точении конструкционных сталей – 100…200 м/мин, детали из легированных сталей обрабатываются со скоростью резания не выше 150 м/мин, а из медных сплавов – 300…700 м/мин.

Точность полученного размера 5…7 квалитет при качестве поверхности Ra=0,04…0,1 мкм.

Тонкое точение выполняется на высокоточных и быстроходных (до 8000 об/мин) станках. К таким станкам предъявляются высокие требования по точности, жесткости, виброустойчивости.

Производительность обработки при тонком точении выше, чем при шлифовании.

Шлифование является основным методом отделочной обработки деталей из стали и чугуна.

Для окончательной обработки поверхности обычно используют круглое или бесцентровое чистовое или тонкое шлифование. При этом обеспечивается точность размера 5…7 квалитет при качестве поверхности Ra=0,02…0,16 мкм.

Круглое шлифование. Шлифование наружных цилиндрических и конических поверхностей осуществляется на круглошлифовальных станках (круглое шлифование) при установке заготовки в центрах, цанге, патроне или в специальном приспособлении.

Скорость резания принимается равной 30…50 м/c (наиболее часто 30м/с) при частоте вращения заготовки 10…50 м/мин. Продольная подача и глубина резания зависят от способа шлифования.

 

На рисунке 6.24 показан пример обработки наружной цилиндрической поверхности на кругло-шлифованном станке.

Заготовка 1 установлена в центрах 2. Вращение заготовке передается через поводок 3. Шлифовальный круг 4 совершает движение резания со скоростью , а заготовка – движение подачи со скоростью . Стол станка совершает продольные движения попеременно в обе стороны со скоростью подачи . При предварительном шлифовании продольная подача составляет 0,5…0,8 высоты круга на один оборот заготовки (мм/об), при окончательном – 0,2…0,5 высоты круга, глубина резания 0,005…0,02 мм на проход.

Рисунок 6.24 – Схема круглого шлифования а)с продольной подачей; б) с поперечной подачей; в) шлифование уступа и шейки вала    

 

(рисунок 6.23,а) определяется по формуле:

,

где расчетная длина обработки (длина продольного хода стола);

– частота вращения заготовки;

– величина припуска на шлифование;

– поперечная подача шлифовального круга на один проход стола (глубина резания);

=1,1…1,7 – коэффициент выхаживания, учитывающий шлифование без поперечной подачи для ликвидации погрешностей от упругих деформаций заготовки.

Расчетная длина обработки определяется по формулам:

пришлифовании на проход

;

пришлифовании в упор

,

где – длина шлифуемой поверхности.

На рисунке 6.23,б показана обработка коротких ступеней вала на круглошлифовальном станке с поперечной подачей . Основное время обработки с поперечной подачей.

.

При высоких требованиях к торцам вала, обработку ведут с поперечной подачей на круглошлифовальном станке одновременно с обработкой ступени (рисунке 6.23,в).

Бесцентровое шлифование. При обработке гладких валов используют высокопроизводительную обработку на бесцентровошлифовальных станках. Заготовка 2 при обработке не закрепляется, а помещается между двумя шлифовальными кругами (шлифовальным 1 и ведущим 3) на опору 4 со скосом, называемую ножом (рисунок 6.25). Шлифующий круг 1 вращается с окружной скоростью резания =30…35 м/с, ведущий со скоростью подачи м/мин.. Опора устанавливается так, чтобы центр заготовки был выше центров круга на половину диаметра, но не более чем на 15 мм.

Рисунок 6.25 – Схема бесцентрового шлифования а) взаимодействие заготовки со шлифовальными кругами; б) с продольной подачей; в) с поперечной подачей

На бесцентровошлифовальных станках можно обрабатывать детали с цилиндрическими, коническими и фасонными поверхностями.

Бесцентровое шлифование может производиться с продольной (рисунок 6.25,б) или поперечной подачей (рисунок 6.25,в).

Шлифование с продольной подачей применяется для шлифования валов, втулок, пальцев и других деталей цилиндрической формы без буртиков. Заготовка устанавливается на опору и шлифуется на проход, то есть она поступает в зону обработки с одной стороны станка, а выходит с другой. Для осуществления такой сквозной подачи ведущий круг 3 устанавливается под углом наклона к оси шлифующего круга . Величина подачи зависит от угла . Окружную скорость ведущего круга можно разложить (рисунок 6.24,а) на продольную составляющую (скорость подачи) и окружную равную окружной скорости вращения заготовки.

Из рисунка 6.25,а имеем

, .

Глубина резания принимается в пределах 0,01…0,1 мм в зависимости от требуемой точности обработки. При сквозном шлифовании за несколько ходов можно достичь точности 0,003…0,005 мм для заготовок диаметром до 30 мм.

Основное время обработки для бесцентрового шлифования с продольной подачей определяется по формуле

,

где – количество деталей в партии, шлифуемых непрерывным потоком;

– число ходов;

– продольная подача, мм/мин.

Продольная подача определится как

,

где – диаметр ведущего круга;

– частота вращения ведущего круга;

– коэффициент скольжения.

При расположении ведущего и шлифовального кругов параллельно друг другу, обработку можно вести с поперечной подачей (шлифование врезанием рисунок 6.25,в). Заготовка 2 укладывается на опору сверху или сбоку. По окончании обработки ведущий круг отводится, заготовка снимается и закладывается новая. Подача ведущего круга принимается в пределах 0,003…0,01 мм на оборот детали.

Шлифование с поперечной подачей применяется для обработки деталей с буртиком или имеющих форму конуса, а также фасонных.

Основное время обработки методом поперечной подачи (методом врезания) определяется по формуле

,

где – припуск на диаметр;

– частота вращения заготовки.

Частота вращения заготовки определится по формуле

,

где – диаметр обрабатываемой поверхности.

Притирка.Притирка служит дляокончательной отделки предварительно отшлифованных поверхностей и используется при изготовлении высокоточных деталей.

Притирка применяется для придания сопрягаемым поверхностям одинаковой геометрической формы с целью получения плотных (герметичных), разъёмных и подвижных соединений. Притирку, служащую для получения высокого класса точности заданных размеров принято называть доводкой.
Притирка и доводка осуществляются абразивными порошками или пастами, наносимыми на специальные инструменты - притиры, или на сопрягаемые поверхности деталей.
Припуск на притирку составляет 0,01-0,02 мм, а на доводку 0,001-0,0025 мм. Точность притирки 0,001-0,002 мм, или практически до полного совпадения сопрягаемых поверхностей.

Притирка наружных цилиндрических поверхностей выполняется притиром, изготовленным из чугуна, бронзы, меди или твердых пород дерева. На поверхность притира наносится притирочная паста, состоящая из абразивного порошка (окись хрома, электрокорунд, карбид кремния, карбид бора и др.) и химически активного вещества. Пасты ГОИ, например, содержат в качестве абразива окись хрома и в качестве связки – олеиновую и стеариновую кислоты. Пасты ускоряют процесс притирки, так как входящие в их состав химически активные вещества окисляют обрабатываемую поверхность, а абразивные зерна удаляют окислы.

Рисунок 6.26 – Притирка цилиндрической поверхности вручную на токарном станке

Притирка выполняется либо вручную, либо на специальных притирочных станках. На рисунке 6.26 показана схема ручной притирки вала на токарном станке.

Притир прижимается к обрабатываемой поверхности и совершает возвратно поступательные движения со скоростью резания 1…2,5 м/мин. Заготовка совершает медленное вращение (движение подачи) со скоростью 10…20 м/мин. Припуск на доводку оставляется в пределах 0,005…0,025 мм на диаметр. Достигаемое качество обрабатываемой поверхности Rz=0,05…0,12 мкм. Точность обработки до 0,001 мм.

В крупносерийном и массовом производствах притирка осуществляется на специальных притирочных станках.

Рисунок 6.27 – схема суперфиниширования вала

Суперфиниш. Суперфиниш это метод особо чистой доводки поверхностей заготовки 1, абразивными брусками 2, прижатыми к обрабатываемой поверхности (рисунок 6.27). Заготовка совершает вращательное движение со скоростью подачи, а абразивные бруски колеблются и передвигаются вдоль обрабатываемой поверхности. Главным рабочим движением является колебательное движение головки с абразивными брусками, направленное вдоль их оси. Ход брусков 2…6 мм, а частота колебаний f=200…1000 двойных ходов в минуту. Удельное давление брусков 0,005…0,25 МПа. Высота микронеровностей поверхности после суперфиниша 0,15…0,2 мкм. Для обработки используются бруски с зернистостью 8…3 и мельче. Припуск на обработку 0,005…0,02 мм

Обработка проводится с использованием СОЖ, которая поступает к брускам непрерывно.

Полирование. Полирование используется, главным образом, для придания поверхности требуемых оптических свойств. Поверхность приобретает глянцевый, блестящий зеркальный с высокой отражательной способностью вид. Полирование выполняется мягкими полировочными кругами из войлока, фетра, кожи, парусины или из технических тканей. На поверхность полировочного круга наносится паста.

Полировальный круг имеет окружную скорость резания до 40 м/сек. При полировании припуск не удаляется, следовательно, геометрические погрешности формы заготовки не исправляются.

В крупносерийном и массовом производствах для полирования используются многошпиндельные полировальные автоматы и станки объемной обработки.

Пластическое деформирование поверхности (выглаживание). Для придания поверхности не только требуемого качества, но и повышенных механических свойств поверхность подвергается обкатке роликами, шариками, алмазными пирамидами и обдувке дробью.

а – обкатывание роликом; б – обкатывание шариком; в – обкатывание двумя, тремя и более роликами; г – обкатывание двумя, тремя и более шариками Рисунок 6.28 – Обработка поверхности пластическим деформированием

По технологическому назначению выглаживание делится на три вида:

    • калибровка – для повышения точности и снижения шероховатости;
    • выглаживание – для снижения шероховатости;
    • отделка – для упрочнения поверхностного слоя.

При калибровке обеспечивается точность поверхности, как и при шлифовании, но значительно более производительна.

Выглаживание выполняется в условиях трения скольжения. Рабочей части инструмента придается сферическая форма. Для выглаживания используются шарики и ролики изготовленные из закаленной стали или твердого сплава, алмазные пирамидки. Выглаживанием достигается шероховатость поверхности до Rz = 0,032…0,05 мкм.

При отделке осуществляют обкатывание прижатыми к поверхности роликами и шариками (рисунок 6.28). Поверхностный слой подвергается сильным пластическим деформациям. Физико-механические характеристики (микротвердость, предел прочности) поверхностного слоя повышаются, шероховатость снижается.

Вопросы для самоконтроля


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 283; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ