Лекция№13 Абразивная обработка (стр. 3 )

Хонинговальные бруски изготавливают из электрокорунда, карбида кремния или синтетических алмазов. Зернистость абрази­ва от № 8 до М20 (для алмазных брусков зернистость 400—14). Для обеспечения базирования хона по обработанной поверхности число брусков в головке должно быть кратно трем.

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.

Суперфиниширование применяют для отделочной обработки трущихся поверхностей, когда необходимо повысить их эксплуа­тационные свойства. Суперфинишированием обеспечивается ма­лая шероховатость (Ra 0,05...0,6 мкм), уменьшение погрешностей формы до 0,3 мкм, нанесение на поверхность оптимального микро­геометрического рисунка, сглаживание верхушек микронеровнос­тей (увеличение площади фактической опорной поверхности).

К преимуществам суперфиниширования можно отнести про­стоту применяемого оборудования, возможность использования универсальных токарных или шлифовальных станков, головок-виб­раторов, высокую производительность и простую автоматизацию процесса.

Сущность процесса суперфиниширования состоит в микроре­зании обрабатываемой поверхности одновременно большим ко­личеством мельчайших абразивных зерен (дозерен/мм2). При этом снимаются тончайшие стружки (до 0,01 мм), а скорость съема металла достигает 1... 1,5 мкм/с. Большинство зерен не ре­жет, а пластически деформирует металл — микронеровности сгла­живаются, и поверхность получает зеркальный блеск.

По характеру прижима брусков в хоне различают силовое и кинематическое суперфиниширование (рис. 7.82, а). При кине­матическом суперфинишировании брусок 2 прижимается к заго­товке 3 пневмоцилиндром или гидроцилиндром через пружину 1. В результате затруднено исправление огранки и овальности обра­батываемой поверхности. При силовом суперфинишировании брусок прижимается к заготовке пневмоцилиндром или гидроцилин­дром через жесткое промежуточное звено 4. Силовое суперфини­ширование хорошо исправляет погрешности формы.

Рис. 7.82. Суперфиниширование:

а — схема: 1 — пружина; 2 — брусок; 3 — заготовка; 4 — жесткий промежуточный элемент; б — основные движения; в — в центрах; г — бесцентровое; д, е — плоских и фасонных поверхностей соответственно; F — сила прижима; Dокp — вращение заготовки; Dкол — возвратно-поступательное движение бруска; Dпрод — движение продольной подачи

Основными рабочими движениями (рис. 7.82, б) являются вра­щение заготовки Dокp, возвратно-поступательное движение брус­ка Dкол и движение продольной подачи Dпрод. Иногда на брусок накладывают дополнительные ультразвуковые колебания, что по­зволяет увеличить скорость съема металла и самозатачивание брус­ков. Цикл обработки поверхности суперфинишированием Тц скла­дывается из времени удаления исходной шероховатости Т1 вре­мени резания Т2, времени перехода от резания к трению Т3, вре­мени полирования Т4. Как правило, Т1 = (0,15...0,2)Тц; Т2 = = (0,4.-.0,5)Тц; Т3 = (0,2...0,25)Тц; Т4 = (0,2...0,25)Тц;.

Наиболее распространенные схемы суперфиниширования: в центрах (рис. 7.82, в) с продольным или поперечным движением подачи; бесцентровое (рис. 7.82, г); суперфиниширование плос­ких (рис. 7.82, д) и фасонных (рис. 7.82, е) поверхностей.

Развитием суперфиниширования является микрофиниширова­ние, характеризуемое большими давлениями на брусок и жесткой фиксацией брусков, что значительно уменьшает погрешности предшествующей обработки.

Доводка (притирка) — отделочная операция, при которой съем металла с обрабатываемой поверхности производится абразивными зернами, свободно распределенными в пасте или суспензии, нанесенной на поверхность притира. Эта наиболее трудоемкая от­делочная операция выполняется на малых скоростях при пере­менном направлении рабочего движения притира и позволяет по­лучить шероховатость обработанной поверхности Rz 0,01... 0,05 мкм, отклонения формы — 0,05...0,3 мкм.

Различают доводку ручную, полумеханическую и механическую. Ручная доводка применяется в единичном и мелкосерийном про­изводстве, а также при обработке деталей сложной формы. Точ­ность и качество обработки зависят от квалификации рабочего. Высококвалифицированный специалист обеспечивает точность формы в пределах 0,5... 2 мкм. Полумеханическую доводку выпол­няют при помощи электрических или пневматических доводоч­ных приспособлений. Главное движение выполняется приспособ­лением, а движение подачи — от руки. Механическая притирка применяется в крупносерийном и массовом производстве на спе­циальных притирочных станках.

Сущность доводки-притирки заключается в сочетании хими­ческого воздействия кислой среды пасты с механическим воздей­ствием абразива. Под воздействием кислоты обрабатываемая по­верхность 1 (рис. 7.83, а) покрывается окисной пленкой, и внача­ле микронеровности поверхности соприкасаются с притиром 3 по малой контактной площади. Абразивные зерна 4, находящиеся в составе связующей жидкости 5 между обрабатываемой поверхностью заготовки 1 и притиром 3, вдавливаются в поверхность притира, так как он выполнен из более мягкого материала, чем заготовка, и шаржируются в нем. При взаимном перемещении притира и заготовки абразивные зерна снимают тончайшие струж­ки 2. Этот этап характеризуется большим удельным давлением и пластическим деформированием выступов микронеровностей. С увеличением контактной площади давление уменьшается, умень­шается и толщина снимаемого слоя, удаляются только окисные пленки.

Рис. 7.83. Доводка-притирка:

а — схема; б — наружных цилиндров; в — внутренних цилиндров; г — плоских поверхностей; д — доводочные плиты; 1 — заготовка; 2 — стружка; 3 — притир; 4 -г - абразивное зерно; 5 — связующая жидкость; 6 — подвеска; 7— сепаратор; 8, 9, 10 — доводочные плиты соответственно для предварительной, чистовой и окончательной обработки; Du D2 — движения притира; F — сила прижима

Большую роль играет вязкость связующей жидкости, тол­щина слоя которой между притиром и заготовкой должна быть меньше величины выступающих из притира режущих зерен. 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, оксида хрома, оксида железа и др. В состав притирочных паст входят хи­мически активные вещества: олеиновая или стеариновая кислота. Состав притирочных паст для обработки незакаленных и закален­ных конструкционных сталей приведен в табл. 7.19.

Абразивный материал	Остальные материалы, %
Марка	Зернистость	Содержание,%	Масло И20	Стеарин	Вазелин	Нитрид натрия	Олеиновая кислота	Парафин	Керосин	Вода
Предварительная притирка (Ra 0.46…0.63 мкм)
53С-55С 13А-25А	М20-М40	5…10	24…50	3..10					40…50
13А-25А	М20-М40	30…40	23…40	10…20	10…60
53С-55С 23А, 24А, 43А, 44А	М10-М28	5…10		10…20	15...20				50…60
Получистовая притирка (Ra 0.08…0.16 мкм)
53С-55С	М10-М14	25…30				1…2				68…69
13А-25А	М5-М10	25…30				1…2				68…69
Чистовая притирка(Ra 0.02…0.04 мкм)
23А, 24А	М1-М5	5		3	Оливковое масло 92
Окончательная притирка(Ra 0.022…0.1 мкм)
Глинозем, оксид хлора, крокус	М1-М3	10…15		10…20	5…10			3…5	70…80

Притирка наружной цилиндрической поверхности (рис. 7.83, б) заготовки 1 осуществляется притиром 3 в виде кольца с прорезя­ми. Притиру сообщают возвратно-вращательное движение Д и возвратно-поступательное движение D2. Возможно равномерное дополнительное вращение заготовки. Притирка осуществляется вручную или на металлорежущих станках.

Аналогичные схемы и движения применяются при притирке внутренних цилиндрических поверхностей (рис. 7.83, в). В качестве притира используется разжимная втулка с прорезями.

Плоские поверхности можно притирать вручную и на специ­альных доводочных станках (рис. 7.83, г). Заготовки 1 устанавлива­ются между двумя чугунными дисками-притирами 3 в окнах сепа­ратора 7, расположенного относительно дисков с эксцентрисите­том 5мм. Диски-притиры имеют плоские поверхности и вра­щаются в разные стороны. Верхний диск-притир имеет самоуста­навливающуюся подвеску 6, что обеспечивает строгую параллель­ность рабочих плоскостей дисков. При вращении дисков-прити­ров заготовки получают вращательное движение и дополнитель­ное движение скольжения. Эксцентричное расположение сепара­тора обеспечивает дополнительное движение заготовок в ради­альном направлении, что обеспечивает равномерный износ дис­ков. При ручной притирке плоских поверхностей используют до­водочные плиты (рис. 7.83, д), изготавливаемые из серого перлит­ного чугуна твердостью 170...230 НВ. Размеры плит выбирают в зависимости от габаритов заготовки. Рабочая поверхность плит выполняется с высокой геометрической точностью (например, до

838737

пуск неплоскостности плит размером 250 250 400 мм состав­ляет 1 ... 4 мкм). Рабочая поверхность плит разбита на три участка: 8 — для предварительной доводки; 9 — для чистовой; 10 — для окончательной. Можно использовать три отдельные плиты (пред­варительную, чистовую, окончательную). С целью обеспечения равномерного изнашивания рабочих поверхностей заготовку при работе перемещают круговыми движениями.

Полирование — это заключительная операция механической обработки заготовки, выполняемая с целью уменьшения шерохо­ватости поверхности и придания ей зеркального блеска. Полиро­вание обеспечивает шероховатость поверхности Ra 0,02... 0,16 мкм, Rz 0,,1 мкм.

Операция осуществляется механическими, химическими, элект­ромеханическими и другими методами. Различают полирование кругами, лентами, абразивно-жидкостную, виброабразивную и магнитно-абразивную обработку.

Полирование мягкими абразивными 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, на которой закреплен слой абразива или нанесена поли­ровальная паста. Обработка ведется на простых по конструкции или универсальных станках, с помощью ручных полировальных машин.

Промышленностью выпускаются полировальные круги: лепест­ковые, эластичные, войлочные, тканевые, бумажные, фетровые, хлопчатобумажные, гибкие и др.

Лепестковые шлифовальные круги имеют диаметр 200 и 300 мм, ширину 40, 50 и 100 мм, посадочный диаметр 44,5 мм. Они разли­чаются по способу крепления абразивных лепестков в ступице круга. Армированные неразборные круги с клеевым креплением лепест­ков (рис. 7.84, а) предназначены для декоративно-полировальных работ. Круги состоят из двух штампованных фланцев 1 и прикле­енных к ним (и между собой) лепестков 2. В качестве клея приме­няется композиция на основе эпоксидной смолы. Армированные разборные круги с клеевым соединением лепестков и механиче­ским креплением блока с арматурой (рис. 7.84, б) применяются на универсальных плоскошлифовальных и круглошлифовальных станках. Круги состоят из алюминиевой ступицы 4, двух фланцев 7, стягивающих болтов 3 и набора лепестков 2. Предварительную ус­тановку и крепление лепестков осуществляют при помощи коль­цевых выступов фланцев, входящих в радиусные пазы лепестков.

Рис. 7.84. Лепестковые полировальные круги: а — армированные неразборные; б — армированные разборные; в — торцевые; г — безарматурные; 1 — фланец; 2 — лепесток; 3 — болт; 4 — ступица; 5 —планшайба

Лепестки связаны в единый блок при помощи композиции на ос­нове эпоксидной смолы. Торцевые лепестковые круги (рис. 7.84, в) состоят из сборной планшайбы 5 и набора лепестков 2, закрепленных в планшайбе при помощи композиции на основе эпок­сидной смолы. Торцевой круг имеет угол поднутрения торца ле­пестков 8... 10°. При установке круга лепестки разворачиваются в радиальном направлении в сторону вращения круга на этот угол. Лепестковые круги диаметром до 500 мм можно изготавливать безарматурными (рис. 7.84, г).

Войлочные круги обладают большой эластичностью, хорошо поддаются правке, достаточно прочно удерживают нанесенные на них абразивные порошки и пасты. Войлочные круги подразде­ляются на тонкие, полугрубошерстные и грубошерстные. Первые применяются при обработке ответственных деталей машин и при­боров, вторые — для полирования хирургических инструментов, деталей точных измерительных приборов, стекла. В остальных слу­чаях применяются грубошерстные круги.

Наиболее распространены тканевые полировальные круги. Их изготавливают диаметром 150...500 мм. Скорость резания равна 80...85 м/с.

Различают дисковые, непрошитые, секционные, наборные, прошитые и специальные круги. Непрошитые круги выполняются из отдельных слоев однородной ткани, склеенных под давлением. После затвердевания клея круг шлифуется и профилируется. За­тем круг пропитывается клеем или жидким стеклом и накатыва­ется абразивным порошком. Секционные круги изготавливают из отдельных кусков материи, уложенных между двумя цельными матерчатыми дисками. Собранные в секции диски прошиваются. Бумажные полировальные круги выполняют из сшитых или спрес­сованных листов гладкой или гофрированной бумаги. Большая жесткость таких кругов позволяет получить шероховатость обра­ботанной поверхности в пределах Ra 1,25... 2,5 мкм. Круги из гоф­рированной бумаги имеют меньшую жесткость и позволяют полу­чить меньшую шероховатость поверхности.

Наиболее прогрессивным полировальным инструментом явля­ются гибкие полировальные круги, отличающиеся от обычных абразивных кругов большой эластичностью, высокой термостой­костью и механической прочностью. Они изготавливаются прес­сованием и вулканизацией смеси каучукосодержащих (вулкани­товой (В5), бакелитовой с графитовым наполнителем (Б4), глифталевой (ГФ) и поливинилформалевой (ПФ)) связок с абразив­ными зернами. Круги на вулканитовой связке изготавливают из нормального и белого электрокорунда, черного или зеленого кар­бида кремния. Зернистость — 40; 32; 35; 20; 16. Твердость кругов — ГВМ (гибкий весьма мягкий); ГМ (гибкий мягкий); ГС (гибкий средней твердости); ГТ (гибкий твердый). Бакелитовые круги из­готавливаются из тех же абразивных материалов зернистостью М28. Твердость кругов — МЗ. Глифталевые круги — из карбида кремния зернистостью 5; М40; М28; М20; М14. Твердость кругов –С и СТ. Круги на поливинилформалевой связке изготавливаются из кар­бида кремния зернистостью 25; 20; 16; 12; 10; 8; 6. При обработке коротких наружных фасонных поверхностей применяются сборные эластичные полировальные круги (рис. 7.85), представляющие собой ступицу 2, на которой при помощи резь­бовых фланцев 3 закреплена абразивная шкурка 1 на резинотка­невой основе.

Рис 7.85. Сборный эластичный полировальный круг

1 - абразивная шкурка; 2 — ступица; 3 — фланцы

При полировании применяются абразивные пасты и суспен­зии, изготавливаемые в основном по техническим условиям по­требителей. Полировочные пасты содержат мягкие абразивы: окси­ды железа, хрома, алюминия, венскую известь, маршалит; зерни­стость составляет менее 1 мкм. По кон­систенции пасты подразделяются на твер­дые (Т) и мазеобразные (М), по кон­центрации — на повышенные (П) и нор­мальные (Н), по смываемости — на смы­ваемые органическими растворителями (О), смываемые водой (В), смазываемые органическими растворителями и водой (ВО).

В состав паст также входят плавкие связки, смазывающие вещества и поверхностно-активные вещества (ПАВ). В качестве связки используются стеарин, парафин, воск, олеиновая кислота, вазелин, свиной жир (лярд). Смазывающим материалом служат керосин, бензин, вода, трансформаторное или иные масла. В качестве ПАВ обычно используются олеиновая или стеариновая кислота.

Наибольшее применение в промышленности получили пасты ГОИ (Государственного оптического института), воздействие ко­торых на обрабатываемую поверхность одновременно и механи­ческое, и химическое. Номер пасты соответствует ее абразивной способности.

Суспензии состоят из микропорошка и жидкости. В зависимости от условий обработки концентрация микропорошка от 1:5 до 1:1. Приготовление суспензий достаточно просто: вначале смешивают жидкие компоненты (керосин, веретенное масло, стеарин), затем при непрерывном помешивании добавляют абразивный порошок.

К преимуществам полирования лентами относятся: постоянство скорости резания; эластичность и упругость ленты; возможность обработки больших поверхностей; отсутствие необходимости в балансировке и правке инструмента; безопасность работы. Абра­зивные зерна могут работать в условиях жесткого закрепления (аб­разивная лента) или в режиме податливости (лента с нанесенной на ней абразивной пастой).

При ленточном полировании лента под воздействием нагрузок растягивается, что снижает производительность обработки; по­этому кроме высокой прочности на разрыв лента характеризуется относительным удлинением и эластичностью. Высокоэластичные ленты (на мездровой основе) применяют для обработки трудно­доступных мест и узких пазов.