Лабораторные работы по дисциплине технология машиностроения (стр. 37 )

8.6. Чистовая обработка давлением

Чистовая обработка давлением связана с пластическим дефор­мированием металла, сопровождающимся сглаживание микронеров­ностей. Обработка давлением способствует достижению высокой точ­ности, а благодаря упрочнению поверхностных слоёв металла позво­ляет повышать эксплуатационные качества деталей.

Существует насколько способов чистовой обработка давлением. К ним относятся дорнование, обкатывание поверхностей роликами и шариками, прокатывание между роликами и дробеструйная обработ­ка.

Дорнование отверстий. В процессе калибрования отверстий инструмент (дорн) определённой формы проталкивается (протягива­ется) через обрабатываемое отверстие, имеющее несколько меньшие размеры, чем дорн, при этом за счет пластических деформаций диа­метр отверстия увеличивается, а поверхностный слой металла в нём упрочняется.

Схемы дорнова­ния цилиндрических от­верстий однозубыми и многозубыми дорнами и шариками показаны на рис. 8.16.

Однозубыми дор­нами (рис. 8.16, а) обра­батывают втулки, шес­терни, маховики и дру­гие детали со сквозны­ми отверстиями с точ­ностью по 1—2-му клас­сам и шероховатостью поверхности по 9—10-му классам чистоты; многозубыми дорнами цельными (рис. 16, б) и наборными — гидравли­ческие и пневматичес­кие цилиндры, подшип­ники, шатуны, станины и другие детали со скво­зными отверстиями с точностью по 2-му клас­су. Детали с криволинейной осью обрабатывают сборной протяжкой из шариков на гибком тросе (рис. 8.16, в) по 2—4-му классам точности. Шариком (рис. 8.16, г) обрабатывают детали пневматической и гидравлической аппаратуры, корпусные детали и детали приборов по 2—3-му клас­сам точности.

Способы дорнования фасонных отверстий аналогичны рассмот­ренным выше. Фасонное дорнование часто применяется для исправ­ления профильных отверстий, деформированных при термической об­работке.

Диаметр отверстия после дорнования dд получается несколько меньше диаметра инструмента dи. Это связано с тем, что при дорно­вании имеют место не только остаточные до, но и упругие ду деформа­ции.

Из схемы деформации при дорновании шариком (см. рис. 8.17) имеем:

д = dи – dз;  до = dд - dз; ду = dи - dд,

где д – величина натяга;

  до – остаточная деформация;

  ду – упругая деформация;

  dз – диаметр отверстия до дорнования;

  dд – диаметр отверстия после дорнования;

dи – диаметр инструмента (шарика).

Для отверстий диаметром 10 – 15 мм величина натяга состав­ляют д = 0,05 – 0,15 мм. На выбор оптимального натяга при дорнова­нии влияет целый ряд факторов и в частности механические свойст­ва обрабатываемого материала, геометрические размеры детали, высота, форма и направление мик­ронеровностей предварительно обработанной поверхности, усло­вия смазки и др.

Дорны изготавливают из ста­лей разнообразных марок. Детали из цветных сплавов и чугуна обра­батывают дорнами из сталей марок У12А, Х12М, Р18, ХВ5 и др. Ста­льные детали целесообразно дорновать дорнами, рабочие поверхнос­ти которых хромированы или азотированы. Такие дорны следует изготавливать из стали марок Х12Ф или 30ХМЮА. Наиболее стойкими являются дорны, оснащенные твердым сплавом марок ВК8 и Т5К10.

В процессе дорнования применяется смазка: минеральное масло – при обработке стальных и бронзовых деталей и керосин – при обра­ботке чугунных. При дорновании деталей из высокопрочной стали с очень большими натягами, а также при выдавливании в отверстии различного рода профилей целесообразно осуществлять предвари­тельное покрытие поверхностей отверстий металлическими смазками – производить омеднение или свинцевание их.

Скорость дорнования оказывает сравнительно небольшое влия­ние на стойкость инструмента и качество поверхности. При обработке вязких материалов рекомен­дуются скорости 2—5 м/мин, а при дорно­вании менее пластичных материалов — 5—7 м/мин

Дорнование можно осуществлять на протяжных станках или прессах. Технологическая оснастка подобна оснастке, применяемой при протягивании.

Экономическая точность дорнования – 2-й класс. Этот процесс обеспечивает повышение точности обработки на один класс, а при дорновании с оптимальным натягом улучшение шероховатости повер­хности на 2 – 4 класса.

Обкатывание и раскатывание. Обработка деталей обкатыва­нием и раскатыванием применяется для получения поверхностей вы­сокого класса чистоты, увеличения износостойкости и усталостной прочности деталей, обеспечения большей прочности прессовых поса­док.

В процессе обкатывания или раскатывания рабочий инструмент, прижимающийся к обрабатываемой поверхности с определённым уси­лием, сглаживает на ней микронеровности и создаёт наклёпанный слой, повышающий эксплуатационные качества детали.

Схемы обкатывания роликами и шариками наруж­ных цилинд­рических и плоских поверхностей, а также канавок и галтелей приве­дены на рис. 8.18, а, б, в и г, а внутренних поверхностей — на рис. 8.18, д и е.

Обкатывание роликами производится на станках токарного типа. Деталь устанавливают в центрах или в патроне, а державку или прис­пособление с роликами – на суппорте.

Наиболее распространенные формы рабочего профиля роликов показаны на рис. 8.19. Для получения поверхностей высокого класса чистоты применяют ролики с цилиндрической ленточкой и заборными и обратными конусами (рис. 8.19, а). Канавки и галтели обрабатывают роликами с малым радиусом закругления r (рис. 8.19, б). Ролики с большим радиусом закругления R (рис. 8.19, в) легко устанавливаются относительно образующей обрабатываемой поверхности и могут ис­пользоваться при частой смене инструмента.

Ролики изготавливают из стали марок Х12, Х12М, ХВТ и Х, а так­же У10А и У12А, термически обработанных до твёрдости HRC 60 – 65. Иногда рабочие поверхности роликов хромируют.

В промышленности широко распространено обкатывание и рас­катывание шариками. Вследствие того, что при обкатывании шариком осуществляется точечный контакт инструмента с поверхностью, для обработки её требуется меньше усилия, чем при обкатывания ролика­ми.

Качество обработки поверхностей роликами или шариками зави­сит от усилия обкатывания (раскатывания), подачи, скорости, числа проходов и смазки.

Величину усилия обкатывания (Р) принимают в зависимости от механических свойств металла, состояния поверхности, формы и раз­меров детали и инструмента.

Подача оказывает влияние на качество обработанной поверх­ности. Для повышения класса чистоты поверхности подача не должна превышать s = 0,5 мм/об. При обычном обкатывании s = (0,3 – 0,5) b мм/об, где b – ширина цилиндрической ленточки ролика, в мм.

Для роликов с малым радиусом закругления по профилю и ша­риков малого диаметра рекомендуется подача s = 0,1 – 0,2 мм/об.

При обработке многороликовыми накатками подача может быть увеличена в соответствии с количеством роликов или шариков в инст­рументе.

Скорость обкатывания не оказывает существенного влияния на ка­чество обработанной по­верхности. Практически обработка ведется со скоростями до 200 м/мин.

Первые два прохода ролика (шарика) улучшают качество поверх­ности. Дальнейшее увеличение числа проходов может вызвать ухуд­шение её качества.

Смазка оказывает влияние на стойкость роликов, качество по­верхности, а также на величину затрачиваемой, на обработку мощнос­ти. В качестве смазки при­меняют сульфофрезол, индустриальное мас­ло, мазут, смесь трансформаторного масла (95%) и олеиновой кисло­ты (5%) и др.

Динамический наклёп. Для повышения усталостной прочности и уменьшения шероховатости детали подвергают обработке ротаци­онными шариковыми упрочнителями, основанной на принципе дина­мического удара шариков об обрабатываемую поверхность, при этом используется центробежная сила шариков, свободно насаженных в радиальных отверстиях быстровращающегося диска (рис. 8.20, а). Этим способом обрабатывают наружные (рис. 8.20, б) и внутренние (рис. 8.20, в) поверхности и плоскости. С помощью копирных устройств шариковыми упрочнителями можно обрабатывать фасонные поверх­ности.

Параметры процесса характеризуются окружной скоростью уп­рочнителя v, натягом h, количеством шариков в сепараторе и их диа­метром, окружной скоростью детали, величиной продольной подачи s и количеством про­ходов. Значения этих величин составляют: окруж­ная скорость упрочнителя v = 10—50 м/сек; окружная скорость детали vд = 30—90 м/мин; натяг h = 0,05—0,8 мм; диаметр шариков dш = 7—10 мм. Для обработки поверхности по всей длине инструменту или дета­ли сообщается продольная подача s = 0,1—0,5 мм на один оборот детали; число проходов — от одного до трех.

Обкатку целесооб­разно осуществлять с применением, смазки, представляющей собой смесь веретенного масла (60%) и керосина (40%). Смазка подаётся на ша­рики через каждые 5 – 10 мин. Перед обработкой поверхность детали сма­чивают керосином. Точ­ность обработки деталей шариковыми упрочните­лями и соответствует 2 – 3-му классам. Шерохова­тость поверхности зави­сит от предварительной обработки и может быть доведена до 7 – 10-го классов чистоты.

Твёрдость обкатан­ной поверхности повыша­ется в среднем при обра­ботке силумина на 50%, стали – 25–45%, чугуна – 30–60%, и латуни – 60%. Глубина наклёпанного слоя достигает 0,6 – 0,8 мм и более.