книги из ГПНТБ / Олендер, Л. А. Технология и оборудование шарикового производства [учеб. пособие]

Г л а в а IV. ОБДИРКА, ОПИЛИВАНИЕ И ОБКАТКА ШАРИКОВ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Как указывалось ранее (см. § 4 гл. I), последующей опера­ цией техпроцесса производства массовых типов шариков диа­ метром до 14 мм является скоростное механическое опилива­ ние, а диаметром свыше 14 мм — обдирка облоя и полюсных выступов, затем опиливание или предварительное шлифование.

В зависимости от сложившихся условий и технических воз­ можностей на многих отечественных подшипниковых заводах операции обдирки и опиливания выполняются на одном и том же оборудовании. Однако на отдельных предприятиях, в част­ ности на Минском подшипниковом заводе, обдирка облоя и пѳлюсных выступов для шариков диаметром свыше 14 мм пока производится на специальном оборудовании — безэлеваторном шарикообдирочном станке с горизонтальной осью вращения шпинделя модели KSH = 1000 (фирмы «Фаг», ФРГ) с исполь­ зованием плоского и желобного каленых дисков. Желобной диск имеет нарезку желобов по спирали Архимеда.

Процесс обдирки облоя и полюсных выступов на этом стан­ ке производится следующим образом. По вертикально распо­ ложенной гибкой трубке отштампованные шарики подаются во входное отверстие неподвижного желобного диска, которое на­ ходится на его периферии. Вращаясь, плоский обдирочный диск захватывает торцом находящиеся в желобе шарики и за счет имеющихся на обоих дисках накатанных зубьев и некото­ рого приложенного давления производит смятие и частичный срез облоя и полюсных выступов. Смазочно-охлаждающая жидкость в процессе операции обдирки облоя и полюсных вы­ ступов не используется.

В течение длительного времени применение дисков со спи­ ральными желобами для обработки шариков непосредственно после операции штамповки считалось весьма целесообразным, однако это мнение ошибочно, так как такие диски часто имеют

следующие серьезные дефекты [19]: сильную вогнутость и вы­ пуклость вследствие поводки во время термической обработки; развал желоба (чрезмерно большой диаметр желоба); малый диаметр желоба; несоблюдение профиля желоба и его разномерность; искажение размера желоба у входного отверстия и у выхода; колебания размеров входного отверстия; трещины, выкрашивания, надиры, дробление и т. п.

Указанные дефекты вызваны наличием в дисках спираль­ ных желобов, которые создают специфические трудности их обработки и особенно термической.

Наличие дефектов у желобных дисков затрудняет наладку станка и отрицательно сказывается на качестве обрататываемых шариков, которым могут быть нанесены неисправимые ■дефекты.

В связи с этим применение в техпроцессе обработки шари­ ков операции обдирки облоя и полюсных выступов с исполь­ зованием указанных желобных дисков весьма ограничено и поэтому подробно здесь не описывается.

Операция предварительного шлифования шариков не на­ шла широкого практического применения на подшипниковых заводах СССР. На применяемых некоторыми подшипниковыми заводами устаревших моделях станков иностранных фирм эта операция производится следующим образом. На специальный стол россыпью загружается некоторое количество шариков, к которым сверху подводится головка со шлифовальным кругом. Стол закрывается специальной поворотной крышкой, после че­ го включается в работу шлифовальный круг, который своим торцом производит грубое (предварительное) шлифование ша­ риков. На выпускавшемся Витебским станкостроительным за­ водом им. С. М. Кирова станке модели ВШ-150 имеется пово­ ротный стол, самоподводящий шарики в зону обработки. Как по качеству обработки шариков, так и по производительности этот процесс можно считать непрогрессивным. Поэтому мы не даем подробного описания этого процесса.

На большинстве отечественных подшипниковых заводов для массового диапазона шариков операции «обдирка облоя и по­ люсных выступов» и «опиливание» производятся, как указыва­ лось выше, на одном и том же оборудовании. Его технические характеристики сведены в табл. 19.

Операция опиливания шариков производится на станках с горизонтальной и вертикальной осью вращения шпинделя. Процесс обработки происходит между торцами двух плоских закаленных дисков, имеющих насечку (накатку) зубьев подоб­ но напильнику и находящихся под давлением. Один из дис­ ков — вращающийся.

126 ГЛ. 4. ОБДИРКА, ОПИЛИВАНИЕ И ОБКАТКА ШАРИКОВ

Среди ряда механических операций, проводимых при обра­ ботке шариков, данная операция сопровождается наиболее ин­ тенсивным процессом резания. В случае нарушения оптималь­ ных технологических режимов и применения некачественного инструмента опиливание способствует образованию в поверх­ ностном слое отдельных резов-царапин, микротрещин, вырывов металла и других дефектов, хотя заготовке придается более правильная сфера за счет полного съема облойных и полюс­ ных выступов и других погрешностей формы. Как показал мно­ голетний, производственный опыт, в процессе опиливания в большинстве случаев ухудшается шероховатость поверх­ ности шариков по сравнению с исходными штампованными за­ готовками.

Исследование выявило (рис. 43), что в процессе опиливания глубина дефектной зоны (h0), т. е. поверхностного слоя метал­ ла шарика, подвергнутого грубому механическому воздейст­ вию с образованием в нем дефектов типа трещин, глубоких ри­ сок, срезов, вырывов, вмятин от режущих кромок инструмента и т. п., в первые 3 ч работы (кривые 2—3) значительно возрас­ тает, что свидетельствует о периоде наиболее интенсивного ре­ зания. Далее кривые становятся пологими, т. е. происходит некоторое угасание интенсивности резания и установление ста­ бильного процесса. Некоторое исключение представляет кри­ вая 1, отображающая процесс резания наиболее острыми дис­ ками. Эксперименты подтвердили, что по мере притупления зубьев глубина дефектного слоя, замеренная на специально подготовленных шлифах с помощью микроскопа МИС-11, воз­ растает (кривая 3 в правой части графика рис. 43 идет выше, чем кривая 2).

Технологическая наследственность процесса опиливания, т. е. влияние этой операции на формирование конечных геомет­ рических и физико-механических характеристик обработанных шариков, заметно проявляется на последующей стадии обра­ ботки шариков—операции мягкого шлифования (рис. 44).

Из построенных графиков видно, что глубина дефектного слоя (hu), полученного при опиливании, наиболее быстро уда­ ляется в партии шариков, ранее обработанных острыми диска­ ми (кривая 1). Вторая партия, обработанная притупленными дисками, имеет большую глубину исходного дефектного слоя, который исправляется значительно медленнее (кривая 2). Уме­ стно заметить, что соответствующим образом изменяется и тру­ доемкость обработки.

В процессе операции опиливания применяется смазочно­ охлаждающая жидкость (СОЖ ), представляющая собой вод­ ный раствор кальцинированной соды (1—1,12%) и нитрита

натрия (0,2—0,3%), централизованная подача которой обычно осуществляется со скоростью 25—30 л/мин.

Следует отметить, что в практике шарикового производства вместо указанной операции опиливания применялась операция электромеханической обработки шариков, которая в настоя­ щее время используется весьма редко.

АНмм

0,Н

0,06

0,03

Физическая сущность этого метода обработки сырых сталь­ ных шариков заключается в использовании теплового действия трехфазного переменного тока промышленной частоты с при­ менением небольших усилий для электрической эрозии и меха­ нического снятия размягченного слоя металла с поверхности обрабатываемых деталей.

На базе шарикоопиловочного станка модели МШ-32 путем установки специального электрооборудования и создания но­ вой конструкции узла рабочих дисков была создана новая конструкция станка для электроспиливания шариков модели МШ-32ЭМ. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости при­ менялась обычная промышленная вода или 1%-ный содовой раствор.

Единственным преимуществом электромеханического метода обработки по сравнению со скоростным механическим опили­ ванием является увеличение съема со станка примерно в 3 ра­ за [19]. В то же время электромеханическая обработка сопро­ вождается чрезвычайно сильным труднопереносимым шумом (свыше 125 дб) и большой загазованностью. На поверхности

128 ГЛ. 4. ОБДИРКА, ОПИЛИВАНИЕ И ОБКАТКА ШАРИКОВ

шариков после этого метода обработки получаются вырывы глубиной до 0,07, а иногда и до 0,3 мм. Кроме того, на шариках образуется упрочненный слой (так называемая «пятнистая за­ калка»), В связи с этим после электромеханической обработки приходится производить дополнительную операцию высокого отпуска.

К недостаткам этого метода также относится очень высокая стоимость рабочих дисков и невозможность обработки мелких шариков.

Следовательно, учитывая вышеизложенное, операция элект­ роопиливания шариков малоэффективна, непрогрессивна и не­ перспективна. Хотя ввиду каких-то сложившихся обстоятельств эта операция используется отдельными заводами, она не най­ дет дальнейшего распространения.

Как указывалось ранее, в последнее время ВНИИПП [9] ре­ комендует к использованию новый технологический процесс предварительной обработки шариков—обкатку, которая может со временем заменить операцию опиливания. Представляя со­ бой процесс шлифования карбидными зернами, образовавши­ мися в чугуне во время термической обработки диска, она обеспечивает значительное увеличение производительности, а также улучшение качества обработки шариков по сравнению с операцией опиливания. Повышенная производительность про­ цесса обкатки шариков обусловлена применением специальных закаленных чугунных дисков, твердость которых намного пре­ вышает твердость шариков, а также использованием химиче­ ски активной смазочно-охлаждающей жидкости следующего состава: 1—2% олеиновой кислоты, 0,25—0,5% триэтанолами­ на и остальное — вода.

Способ приготовления ее следующий: олеиновая кислота, смешанная с триэтаноламином, разбавляется горячей водой, имеющей температуру 80—90°С, в пропорции 1:2 и заливается в бак с холодной водой. Данная жидкость применяется только для обкатки сырых незакаленных шариков и может подавать­ ся централизованно или индивидуально, но только непосредст­ венно в зону обработки. Важная роль в повышении производи­ тельности при обкатке принадлежит также применяемому в процессе обработки высокому давлению, которое при этом ме­ тоде достигает 25—30 т. В отличие от опиливания используе­ мые для обкатки диски не имеют нарезки (накатки) специаль­ ных зубьев, что позволяет значительно уменьшить глубину де­ фектного слоя у шариков, обработанных методом обкатки.

Следует отметить, что при проведении операции обкатки для обеспечения стабильного качества шариков необходимо обязательно выдерживать режимы выхаживания, т. е. сниже-