Суперфинишные станки для автомобильной промышленности

различной ширины и высоты. По мере износа брусок выдвигают из державки. Применяя бруски большой высоты, можно получить значительную экономию шлифовальных брусков.

Рис. 2.9. Конструкции державок для крепления брусков

Быстросменная державка (рис. 2.9, д) служит для быстрой замены изношенных брусков на бесцентровых суперфинишных станках. Изношенный брусок снимают с инструментальной головки вместе с державкой. Новый брусок 6 закрепляют в державке 5 и заправляют по радиусу вне станка. Установку брусков на станке производят следующим образом. Вилкой 9, введенной в отверстия 3, державку 5 опускают между валками, вводят в

корпус 4 зажимного устройства и прижимают к опорным роликам 2. При давлении 0,1 МПа шток инструментальной головки опускают вниз, брусок устанавливают по заготовке, лежащей на валках. Давление в головке увеличивают до 0,3 МПа, в результате чего шток плотно прижимает головку к опорным роликам. Затем зажимают винты 8, закрепляя державку на штоке. Установку бруска по оси заготовки при первоначальной наладке станка осуществляют винтом 7 при отпущенных гайках 1.

61

Одним из условий качественного суперфиниширования является тщательная приработка бруска по диаметру заготовок, что обеспечивает равномерное распределение давления по рабочей поверхности бруска. При наиболее распространенном способе правки осциллирующий брусок прижимают к поверхности медленно вращающейся заготовки. При таком режиме работы брусок быстро прирабатывается по форме заготовки. Для приработки обычно используют бракованные детали. Часто применяют способ приработки брусков на абразивной шкурке.

Для подготовки брусков вне станка рекомендуют правку алмазом, закрепленным в специальной оправке (рис. 2.10). Оправку устанавливают в центрах токарного станка, а державку с бруском – в резцедержателе. Правку совершают при медленном вращении алмаза и малой продольной подаче брусков.

Рис. 2.10. Правка абразивного бруска: 1 – резцедержатель; 2 – державка с брусками; 3 – оправка с алмазом

Применяют также способ правки брусков с помощью специальной оправки, имеющей алмазный слой. Радиус оправки должен быть равен радиусу обрабатываемой заготовки. После приработки необходимо притупить острые кромки бруска и тщательно промыть его в охлаждающей жидкости.

62

Окончательную приработку алмазных и эльборовых брусков осуществляют на бракованных деталях для получения полного контакта бруска с поверхностью заготовки.

2.3. Назначение технологических режимов суперфиниширования

При выборе суперфиниширования в качестве окончательной операции необходимо иметь полное представление как о преимуществах, так и о недостатках этого способа обработки.

Выбор припуска под суперфиниширование зависит от исходной и требуемой шероховатости поверхности заготовки (табл. 2.11). При обработке стальных закаленных заготовок с предварительно шлифованной поверхностью припуск составляет 5–8 мкм, что обычно укладывается в пределы допуска на размер, поэтому особого припуска на суперфиниширование в этом случае не оставляют. Если заготовки предварительно обработаны по верхнему предельному размеру, то точность диаметра после суперфиниширования сохраняется. После суперфиниширования значительные дефекты предшествующей обработки: вырывы, срезы, грубые абразивные царапины – выявляются и становятся особенно заметными.

Разноразмерность диаметров заготовок, поступающих на бесцентровое суперфиниширование, не должна превышать 3–4 мкм. В противном случае заготовки меньших размеров будут лишь частично обработаны, а на заготовках больших размеров будут обра-

63

зованы завалы кромок. Кроме того, обработка разноразмерных заготовок тормозит их продвижение под брусками и вызывает повышенныйизнос брусков.

Технологический режим при бесцентровом суперфинишировании определяется: окружной скоростью заготовки, частотой колебательного движения бруска, скоростью продольной подачи заготовки и давлением бруска.

Наибольшее влияние на производительность и качество обработанной поверхности при суперфинишировании оказывает траектория движения абразивных зерен, характеризующаяся углом α сетки рисок (формула (1.4)). Оптимальное значение режущей способности шлифовального бруска получают при угле

α = 40…50°.

Экспериментально установлено, что высокого качества поверхности и наименьшего времени обработки заготовки одним бруском достигают при ступенчатом процессе, который регулируют углом α. Изменение режима обработки производят путем увеличения частоты вращения заготовки в конце процесса в 6–10 раз при постоянной частоте колебания бруска. Кинематика современных суперфинишных станков обеспечивает обработку в автоматическом цикле на двух режимах: черновом и чистовом. При черновом режиме производят снятие основного припуска, а при чистовом получают наименьшую шероховатость. При суперфинишировании брусками из эльбора с увеличением окружной скорости заготовки не наблюдается перехода от резания к полированию. Однако во избежание образования налипов металла на рабочей поверхности бруска окружная скорость заготовки не должна превышать 0,6 м/с.

Увеличение частоты колебания брусков при прочих равных условиях приводит к интенсификации съема металла и сокращению времени обработки. Экспериментально получены следующие коэффициенты, характеризующие изменение времени цикла обработки с увеличением частоты колебания брусков при постоянном угле сетки рисок (табл. 2.12).

64

Таблица 2 . 1 2

Зависимость времени обработки от частоты колебаний бруска

Эффективность процесса суперфиниширования зависит также от давления бруска. С повышением давления (до определенного предела) съем металла увеличивается, а шероховатость снижается. При дальнейшем увеличении давления съем металла может уменьшиться, а шероховатость увеличиться. Давление выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и его твердости. При суперфинишировании сталей давление принимают в пределах 0,14–0,45 МПа, а при обработке очень твердых материалов оно может достигать 0,6–0,8 МПа, при суперфинишировании серого чугуна составляет 0,14–0,25 МПа, цветных металлов – 0,1–0,2 МПа, легких металлов и сплавов – 0,3–0,5 МПа. Оптимальным давлением при суперфинишировании брусками из эльбора считают давление 0,25–0,3 МПа.

Ориентировочные скорости продольной подачи при бесцентровом суперфинишировании стальных закаленных заготовок даны в табл. 2.13. Скорость продольной подачи при суперфинишировании бомбинированных роликов уменьшают в два раза.

Таблица 2 . 1 3 Зависимостьскорости продольнойподачиот диаметразаготовки

Износ брусков зависит от режимов суперфиниширования, характеристики инструмента и материала детали (табл. 2.14).

Таблица 2 . 1 4

Износ брусков при бесцентровом суперфинишировании на проход [24]

66

При бесцентровой обработке на проход коротких деталей износ деталей увеличивается за счет прохождения под бруском большего числа кромок. Период стойкости шлифовальных брусков, пропитанных серой, в четыре раза больше периода стойкости обычных брусков той же характеристики.

Таблица 2 . 1 5

Данные по выбору брусков и параметров суперфиниширования подшипниковых сталей (Vr = 8,4 м/мин) [5]

При назначении основных параметров процесса алмазного суперфиниширования необходимо руководствоваться двумя показателями: производительностью и износом инструмента [24]. Повышение производительности при одной и той же зернисто-

67

сти и концентрации алмаза в большинстве случаев вызывает повышенный износ алмазных брусков. Поэтому оптимальными следует считать такие параметры процесса, при которых обеспечивается наибольшая производительность при заданной стойкости алмазного бруска.

Износ алмазных брусков зависит от физико-механических свойств связки инструмента и обрабатываемого материала детали. При прочих равных условиях металлосиликатные и металлические связки характеризуются наименьшим износом, органические – наибольшим. При обработке деталей из стали ЭИ347 наибольший период стойкости имеют алмазные бруски на металлической связке МО18.

Применение эльборовых брусков при суперфинишировании колец и роликов из стали ЭИ347 позволяет увеличить производительность обработки в 3–4 раза, стойкость – в 20–30 раз по сравнению с брусками из абразивных материалов [15]. Высокоэффективен эльборовый инструмент также при суперфинишировании колец приборных подшипниковиз сталиШХ15 (табл. 2.15).

2.4. Применение СОЖ при суперфинишировании

Суперфиниширование производят, как правило, с обильным поливом СОЖ, подачу которой осуществляют таким образом, чтобы вращающаяся заготовка затягивала ее под брусок. СОЖ удаляет частицы срезанного металла и выкрошившиеся из бруска абразивные зерна, очищая тем самым рабочую поверхность бруска, и создает поверхностную пленку, препятствующую налипанию стружки на абразивные зерна.

По современным представлениям, СОЖ обладают смазочными, охлаждающими, моющими, диспергирующими и демпфирующими свойствами [13]. Смазочное, диспергирующее и демпфирующее свойства, во многих случаях определяющие эффективность применения СОЖ, реализуются лишь при условии, что СОЖ проникает непосредственно в зону контактного взаимодействия заготовки и инструмента. Высокие требования к проникающей спо-

68

собности СОЖ предъявляются при затруднениях в ее транспортировании, например на операциях шлифования, хонингования, суперфиниширования. Охлаждающие свойства СОЖ при суперфинишировании важного значения не имеют, на первый план выходит способность вымывания шламаиз-подбруска.

Внастоящее время различают СОЖ двух типов: масляные и водные. Масляные СОЖ представляют собой минеральные масла с присадками различного функционального назначения (антифрикционными, противоизносными, антиокислительными, моющими, антипенными и др.). Обладая хорошими смазочными свойствами, этот тип СОЖ имеет ряд недостатков: низкую охлаждающую способность, повышенные испаряемость и пожароопасность, высокую стоимость. Водные СОЖ содержат минеральные масла, эмульгаторы, ингибиторы коррозии, биоциды, вещества-связки (воду, спирты, гликоли) и другие органические

инеорганические вещества. Водные СОЖ по сравнению с масляными отличаются более высокой охлаждающей способностью

иневысокой стоимостью. Вместе с тем им присущи следующие недостатки: низкие смазочные свойства, необходимость решения вопросов утилизации отработанных водных растворов.

Вкачестве СОЖ при суперфинишировании в большинстве случаев применяют смесь керосина с маслом (табл. 2.16). Для получения низкой шероховатости поверхности в составе СОЖ увеличивают процентное содержание масла. В этом случае измельченные абразивные зерна не так интенсивно вымываются из-под бруска. Они заполняют поры бруска, образуя на его поверхности тонкозернистый абразивный слой, который полирует поверхность заготовки. При уменьшении вязкости СОЖ (количества масла) возрастает способность жидкости вымывать зерна

истружку из-под бруска, что увеличивает режущую способность бруска и одновременно шероховатость обработанной поверхности. Добавление в состав СОЖ 3%-ной олеиновой кислоты ускоряет процесс съема металла и в ряде случаев предотвращает налипание металла на рабочую поверхность бруска.

69

Таблица 2 . 1 6

Состав и область применения СОЖ при суперфинишировании

СОЖ на основе керосина имеют ряд серьезных недостатков: высокая стоимость, огнеопасность, вредность для здоровья рабочих. Поэтому взамен керосина при суперфинишировании стальных закаленных заготовок применяют углеводородные (ВИ-2, ВИ-4, РЖ-8, ОСМ-1, ОСМ-2, ОСМ-3) и водные (МХО62, НСК-5, НГЛ-205, АВК-2) СОЖ.

При использовании водных СОЖ твердость шлифовальных брусков уменьшается на 10–50 % и, как следствие этого, наблюдаются повышенный износ брусков и их поломка на краях. Также применение СОЖ на водной основе при обработке конструкционных сталей приводит к повышению шероховатости поверхности.