книги из ГПНТБ / Маталин, А. А. Новые направления развития технологии чистовой обработки

Точность, достигаемая при обработке отверстий, мо­ жет быть определена по формуле

k — т" — коэффициент;

р — усилие раскатывания, кГ; I — натяг, мм;

/заг— жесткость заготовки, кГ/мм; / инстр — жесткость инструмента, кГ/мм.

Точность размера отверстия после раскатки может быть определена из соотношения

При обработке жестким инструментом коэффициент уточнения kp колеблется в пределах 0,6—0,7. При приме­ нении инструмента упругого действия коэффициент уточ­ нения^ = 0,75—1,0, т. е. наличие упругого элемента сни­ жает точностные возможности процесса.

Обработка плоских поверхностей

Обработка плоских поверхностей методом холодного пластического деформирования осуществляется на фре­ зерных, строгальных и токарных станках. Обработка на­ катыванием производится однороликовыми п одношари­ ковыми накатниками упругого действия или жесткими и упругими многороликовыми и многошариковыми накат­ никами. Данные по качеству поверхности и точности об­ работки приведены в табл. 19,

125

Уменьшение шероховатости и увеличение опорной поверхности при обработке плоских поверхностей деталей на 25—30% повышает износостойкость накатанных по­ верхностей по сравнению с обработанными резанием, сни­ жает величину коэффициента трения, повышает контакт­ ную жесткость поверхностей.

Следует отметить, что несмотря на многочисленные достоинства методов чистовой обработки плоскостей хо­ лодным пластическим деформированием, они находят значительно меньшее промышленное применение, чем об­ работка этими методами наружных и внутренних цилин­ дрических поверхностей. Это объясняется меньшей изу­ ченностью этих процессов и недостатком практических рекомендаций по режимам обработки и конструкциям на­ катного инструмента, а также недостаточными сведения­ ми по эксплуатационным качествам накатанных плоско­ стей деталей из различных материалов.

Методы чистовой обработки холодным пластическим деформированием цилиндрических и плоских поверхнос­ тей отличаются высокой производительностью и эконо­ мичностью и успешно внедряются в производство взамен методов обработки резанием лезвийным или абразивным инструментом.

Врезультате применения почти всех методов накатки

ираскатки шариками и роликами так же, как и методами обработки резанием, обеспечивается малая шерохова­ тость поверхности и создается упрочненный поверхност­ ный слой. При этом на поверхности создается вполне определенное расположение штрихов обработки, связан­

ное с кинематикой процесса и не поддающееся сущест­ венному регулированию.

Вместе с тем, различные эксплуатационные требова­ ния, предъявляемые к деталям машин, требуют создания в каждом отдельном случае вполне определенного микро­ рельефа поверхности детали, с различным направлением штрихов обработки, разной формой неровностей новерх-

128

ности, различными размерами опорной поверхности и т. п. Методами чистовой обработки, позволяющими регу­ лировать микрорельеф обработанной поверхности, явля­ ются метод виброобкатки шариками, предложенный Ю. Г. Шнейдером [48, 49, 50], и вибровыглаживание ал­ мазным наконечником с радиусом закругления R = 1,5 —

—2,0 мм.

Вибрационное обкатывание и раскатывание и вибрационное выглаживание

Схемы вибрационного обкатывания наружных и внут­ ренних поверхностей и плоскостей отличаются от схем обычного обкатывания тем, что шару, помимо движения подачи, сообщается дополнительное колебательное дви­ жение в направлении образующей, совершаемое с боль­ шой частотой и малой амплитудой. Траектория движения шара представляет собой синусоиду. Таким образом, шар описывает большое число смещенных относительно друг друга синусоид, образующих сетку, величина которой за­ висит от соотношения числа двойных ходов шара, скоро­ сти вращения заготовки и подачи шара. Варьируя пара­ метры режима виброобкатывания, можно создавать ми­ крорельеф поверхности, различный как по форме, раз­ мерам и глубине впадин и выступов, так и по числу их на единицу поверхности и взаимному расположению. По­ этому при помощи тонкой регулировки процесса можно подобрать оптимальный микрорельеф для различных эксплуатационных условий при минимальных усилиях обкатывания.

В табл. 20 приводятся данные о влиянии виброобка­ тывания на шероховатость обработанной поверхности детали и на ее размеры.

Эксплуатационные качества деталей, особенно их из­ носостойкость, в большой мере зависят от формы неров­ ностей поверхности.

129

Таблица 20

Зависимость шероховатости поверхности и изменения размеров диаметра заготовки Дй от усилия и скорости виброобкатывания стали 45 [50]

П р и м е ч а н и е . Диаметр шара 30 мм; скорость обкатывания узаг=40 м/мин; подача шара s= 0,07 мм!об; число двойных хо­ дов ш ара—4200 в мин; амплитуда колебания шара — 3,5 мм; об­ работка за 1 проход со смазкой машинным маслом СЗО.

Применение виброобкатки взамен чистовой обработки резанием способствует значительному улучшению формы

„ г

неровностей поверхности, увеличению значения г и-я- в

Hz

десятки и сотни раз (табл. 21). С увеличением радиуса закругления вершин неровностей г и с увеличением отно­

шения ту- возрастает величина фактической опорной по-

Hz

верхности и повышаются многие эксплуатационные каче­ ства изделия:

Вибрационное обкатывание осуществляется с помо­ щью специальных устройств, которые закрепляются на станках взамен обычного режущего инструмента [50].

Создание оптимального микрорельефа рабочих по-

130

верхностей деталей путем их виброобкатки значительно повышает их эксплуатационные качества особенно изно­ состойкость, сопротивление к схватыванию и уменьшает коэффициент трения. Так, при обработке калибров —

Таблица 21

Сопоставление формы неровностей поверхности при разных методах чистовой обработки [50]

пробок 012 мм разными методами оказалось, что износ калибров достигает величины 3 мкм после следующего числа циклов (ходов в контролируемом отверстии) при соответствующей технологической операции [49]:

Простота осуществления и малые затраты на вибро­ обкатывание позволяют рекомендовать чистовую обра­ ботку холодным пластическим деформированием для

131

широкого применения, особенно для деталей, по условиям своей эксплуатации требующих создания определенного микрорельефа поверхности и упрочнения поверхностного слоя.

При обработке тяжелонагруженных деталей (деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сго­ рания) после их хромирования или азотирования была успешно применена чистовая обработка алмазным вибро­ выглаживанием [33], кинематика которого совершенно аналогична кинематике виброобкатывания шарами. При этом сферический алмазный наконечник с радиусом за­ кругления 1,3—2,0 мм прижимается к обрабатываемой поверхности с усилием 30—40 кГ, совершая возвратно­ поступательные движения с амплитудой колебания 1,0— 5,0 мм и одновременно перемещаясь вдоль оси детали с подачей s = 0,24—1,1 мм/об и скоростью вращения 12— 20 об/мин.

Комбинируя параметры режима обработки, можно со­ здать микрорельеф поверхности, обеспечивающий наи­ лучшую ее смачиваемость в данных условиях эксплуа­ тации.

Высокая твердость, большая теплопроводность и низ­ кий коэффициент трения алмаза делают возможной обработку этим методом наиболее твердых материалов и покрытий (закаленных, цементированных, азотирован­ ных, хромированных и подобных поверхностей).

Л и т е р а т у р а

1. А л е к с и е в А. И. Исследование процесса суперфиниширова­ ния внешних цилиндрических поверхностей алмазными брусками. Ав­ тореферат кандидатской диссертации. Московский автомеханический институт, 1970.

ния металлов.—«Прикладная механика и машиностроение»,1952, № 4. 4. Б и л и к Ш. М. и д р. Микродоводка внутренних и наружных по­

132