3.3.3 Методы отделочной обработки поверхностей

Суперфиниширование - отделочная обработка пред­варительно шлифованных поверхностей (чаще наружных цилиндрических) при помощи мелкозернистых абразив­ных или алмазных брусков, совершающих сложное дви­жение с целью получения высокого качества поверхности (рисунок 3.30). Бруски для суперфиниширования изготовля­ют из микрошлифпорошков. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяют керосин с добавкой 5-10% масла.

При суперфинишировании наружной цилиндрической поверхности обрабатываемая заготовка совершает враща­тельное движение (v  5... 15 м/мин), бруски - колеба­тельное движение с длиной хода 1,5...6 мм и частотой 250-1000 двойных ходов в минуту, а также движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности величиной до 1...2 мм/об. Суперфиниширование точность размеров деталей повышает незначительно, но обеспечивает мини­мальную шероховатость поверхности, соответствующую R_a = 0,2...0,05 мкм, при этом увеличивается с 20% до 90% относительная опорная длина профиля поверхности. Продолжительность обработки одной поверхности заго­товки - 0,2...0,5 мин. В массовом производстве все ша­тунные и коренные шейки коленчатого вала на суперфи­нишном станке обрабатывают одновременно за 20 с.

Притирка (доводка) заключается в том, что съем ме­талла с обрабатываемой поверхности заготовки произво­дится абразивными зернами, свободно распределенными в пасте или суспензии, при перемещении притира. При­тирку применяют для повышения точности и снижения шероховатости обрабатываемой поверхности. Она обес­печивает погрешность геометрической формы обрабаты­ваемой поверхности до 0,1...0,3 мкм с шероховатостью Ra = 0,1...0,01 мкм.

Рисунок 3.30 –Схема суперфиниширования: SПР – продольная подача, SК – колебательное движение, VД – скорость вращения заготовки

Притирка может быть абразивной и химико-механи­ческой. При абразивной обработке используют абразив­ные инструменты, пасты и суспензии на основе абразив­ного материала, твердость которого значительно выше твердости обрабатываемого материала. При абразивной доводке абразивные зерна, находясь между заготовкой и притиром, вдавливаются в поверхность притира, твер­дость которого ниже обрабатываемой поверхности. При взаимном перемещении заготовки и притира абразивные зерна, закрепившись в поверхностном слое притира, сни­мают тончайшие стружки с обрабатываемой поверхности заготовки.

При химико-механической доводке под действием кис­лот, входящих в состав паст, на поверхности заготовки об­разуется пленка из химических соединений, которая удаля­ется абразивными зернами при перемещении притира.

Для доводки и притирки заготовки применяют раз­личные пасты, многие из них изготовляют из карбида кремния и электрокорунда.

Различают следующие виды притирки: грубую, с при­менением шлифзерен зернистостью 25...63, при которой обеспечивается шероховатость обработанной поверхности R_a = 0,80...0,40 мкм, предварительную - микрошлифпорошками зернистостью М20...М40, для достижения шеро­ховатости обработанной поверхности R_a = 0,16...0,63 мкм, получистовую - с применением микрошлифпорошков зер­нистостью М20...М14, для достижения R_a = 0,08...0,16 мкм и окончательную - тонкими микрошлифпорошками с зер­нистостью М10...М5 для достижения R_a = 0,02...0,04 мкм.

На результаты доводочных операций существенное влияние оказывают притиры. Их изготовляют из стали, чугуна, меди, бронзы, твердых и вязких пород дерева. Наиболее распространены притиры из чугуна. Они долж­ны иметь плотную и однородную структуру в сечениях по всем направлениям. Твердость притиров НВ 190...230.

Стальные притиры по сравнению с чугунными имеют более высокие показатели по износостойкости и прочнос­ти и низкую шаржируемость. Их применяют при доводке эльборовыми и алмазными пастами.

Чем меньше зернистость эльборовых и алмазных паст, тем мягче должен быть материал притира. Окончатель­ные операции доводки осуществляют притирами из тек­столита, цветных металлов, самшита, липы и других.

Применяют также составные притиры, набранные из материалов разной твердости. Изготавливают притиры для черновой и чистовой обработки. Первые имеют углубле­ния для размещения пасты и снятого материала, вторые их не имеют.

Притиры для доводки отверстий изготовляют в виде втулок, насаженных на оправки. Применяют регулируе­мые и нерегулируемые притиры. Нерегулируемые прити­ры с постоянным наружным диаметром применяют для доводки отверстий малых диаметров, конических и резь­бовых поверхностей. Регулируемые притиры имеют раз­резную рубашку с внутренним конусом и разжимное уст­ройство, которое при осевом перемещении внутри рубаш­ки притира может увеличивать диаметр притира (рисунок 3.31). Начальный диаметр притира обычно на 0,005...0,03 мм меньше обрабатываемого отверстия.

Длина рабочей части поверхности притира составляет для сквозных отверстий 1,2...1,5 глубины обрабатываемого отверстия, а для глу­хих отверстий - меньше его глубины. При обработке точ­ных отверстий биение притира на оправке должно быть не более 0,01...0,02 мм, а отклонение от цилиндричности - не более 0,005...0,01 мм.

Рисунок 3.31 - Регулируемые притиры для обработки отверстий а - с алмазосодержащим покрытием: 1 - раздвижной корпус, 2 - алма­зосодержащее покрытие, 3 - коническая оправка, 4 - кольцевая пружи­на; б - универсальный: 5 - валик с пазами переменной глубины, 6 - притирочные планки, 7 - зажимные гайки.

Если к точности обработки не предъявляют высоких требований, применяют упругие притиры.

При доводке внутренних и наружных поверхностей заготовок применяют притиры, в которых закреплены абразивные бруски или ленты с нанесенным абразивным слоем.

На рисунке 3.32 приведены схемы обработки притирами наружных и внутренних поверхностей на токарном станке. Для создания необходимого натяга между обрабатываемой поверхностью заготовки и рабочей поверхностью притира 1 применяют обойму 2, жимок 5 с гайкой 4 или конусной оправкой 6. В процессе обработки притир плавно переме­щают вдоль вращающейся заготовки. При этом между при­тиром и заготовкой создают небольшой натяг. При таком методе обработки обеспечивается погрешность геометриче­ских параметров поверхности заготовки в пределах 0,5...2 мкм с шероховатостью поверхности R_a = 0,02...0,04 мкм.

Рисунок 3.32 – Схемы обработки притирами:

а, в – наружной поверхности жимком и притиром-обоймой; б – внутренней поверхности притиром-конусной оправкой; 1 – притир, 2 – обойма, 3 – заготовка, 4 – гайка для затяжки притира, 5 – жимок, 6 – конусная оправка

Доводка может включать несколько операций, пере­ходов, количество которых зависит от требований к точ­ности и шероховатости поверхности.

Наиболее рациональное давление в пределах 0,1... 0,2 МПа при предварительных и 0,05...0,1 МПа и ниже на окончательных операциях доводки заготовок из зака­ленных сталей. При обработке заготовок из сырых и мяг­ких материалов давление снижают в 2...3 раза.

На предварительных операциях скорость вращения обрабатываемой заготовки составляет 40...60 м/мин, на окончательных - 10...30 м/мин и ниже.

Припуск на притирку оставляет 5...20 мкм на диа­метр.

Полирование - это процесс абразивной обработки заготовки мягкими кругами с нанесенными на них абра­зивным порошком, смешанным со смазкой, полироваль­ными лентами с тонким слоем абразивных зерен.

Абразивными инструментами являются эластичные круги из войлока, ткани, кожи, покрытые полироваль­ными пастами, шлифовальные шкурки. В качестве абра­зивных материалов применяют электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, окись хрома, железа, алюминия, пасты: ГОИ, алмазные и эльборовые и др.

Широкое применение получили полировальные абра­зивные ленты. Эти ленты изготовляют с тонким слоем абразивных зерен зернистостью 8...3 (рисунок 3.33).

Полирование не исправляет погрешности геометри­ческой формы и размеров, а существенно снижает шеро­ховатость обработанной поверхности до R_a = 0,1...0,05 мкм. Полирование ведется при высокой скорости полиро­вального круга или абразивной ленты (15...30 м/с).

В круп­носерийном и мас-совом производствах применяют много­шпиндельные полировальные автоматы. При использовании абра-зивной ленты давление обрабаты-ваемой поверхности стальной заготовки на абразив­ную ленту находится в пределах 0,05...0,2 МПа, а заго­товки из цветных материалов - 0,04 МПа. При полировании абразивной лентой в качестве СОЖ применяют минеральные масла, керосин, эмульсии.
	Рисунок 3.33 – Обработка наружных поверхностей заготовки абразивной лентой: а – с креплением в резцовой головке, б - вручную

Оптимальное натяжение ленты изменяется от 0,15 до 0,7 МПа в зависимости от обрабатываемого материала. Во время полирования абразивная лента протягивается по обрабатываемой заготовке при прижиме к ней контакт­ного ролика.