Техпроцессы в машиностроении_лек

Шлифовальный лист – полоса прямоугольной формы, длиной до 1 000

мм, шириной от 70 до 1 000 мм. Шлифовальная лента – полоса прямоуголь-

ной формы, ширина которой значительно меньше ее длины. Шлифовальную ленту с замкнутым контуром называют бесконечной шлифовальной лентой.

Не склеенная лента называется – бобина (выпускается размерами: длина от

25 000 до 100 000 мм; ширина от 2,5 до 1 500 мм). Шлифовальный диск – шкурка в форме круга. Диски могут иметь радиальные прорези. Шлифоваль-

ная трубка – шкурка в форме цилиндра. Если диаметр трубки равен или больше ее высоты, то ее называют шлифовальным кольцом. Шлифовальный конус (тип «К») или усеченный конус (тип «КУ») – шкурка в виде соответст-

вующей геометрической фигуры.

Шлифовальные круги

Шлифовальный круг – инструмент с абразивным материалом равно-

мерно распределенным по всему объему круга и соединенным в единое ци-

линдрическое тело с помощью связки.

Типаж и размеры шлифовальных кругов зависит: от размеров и конфи-

гурации обрабатываемой заготовки, требований к результатам обработки,

вида обработки и характеристик станка.

Производительность и качество абразивной обработки, стойкость инст-

румента, себестоимость операции во многом зависят от правильного выбора шлифовального круга (характеристики круга). В характеристику круга вхо-

дят все параметры, определяющие строение, состав, свойства, форму, гео-

метрические размеры, точность их исполнения и допускаемую скорость ре-

зания. Например: абразивный круг 24А 16 М2 8 К5/ ПСС 40 15 тип 1 35 м/с

ГОСТ 2424-80* – электрокорунд белый; зернистость 16; твердость М2;

структура 8; связка керамическая К5; парообразователь – полистирол марки ПСС; зернистость 40; объемное содержание полистирола при прессовании равно 15%; форма – круг прямого профиля; рабочая скорость 35 м/с. Абра-

зивная головка AW 8х10 24А 25-Н СТ1 6 А 35м/с ГОСТ 2447-82* – головка

424

цилиндрическая; диаметром 8 мм; высотой 10 мм; белый электрокорунд; зер-

нистость 25Н; степень твердости СТ1; 6-й номер структуры; связка керами-

ческая; класс точности - А; рабочая скорость 35 м/с.

Технологические схемы шлифования

Круглым наружным шлифованием (рис. 4.38) обрабатывают наружную цилиндрическую поверхность валов, колец и втулок.

Рис. 4.38. Схемы круглого наруж-

ного шлифования:

а – в центрах, продольное; б – в

центрах, поперечное; в – одновре-

менное шейки и торца; г – бесцен-

тровое; 1 – шлифующий круг; 2 –

заготовка; 3 – нож; 4 – ведущий круг.

При шлифовании в центрах (рис. 4.38, а, б) обрабатывают шейки заго-

товок 2 ступенчатых и гладких круглых стержней (валов). При необходимо-

сти одновременного шлифования шейки вала и торца ось вращения круга ус-

танавливают под углом к оси вращения заготовки (рис. 4.38, в). При наруж-

ном бесцентровом шлифовании (рис. 4.38, г) заготовку 2 опирают на нож 3.

Заготовка базируется по обработанной поверхности, что существенно повы-

шает точность обработки. Заготовка получает вращение от ведущего круга 4.

Скорость движения ведущего круга в 60…100 раз меньше скорости движе-

ния шлифующего круга 1.

При вращении заготовки от ведущего круга ее скорость (круговая по-

дача) определяется по формуле: Vз = π Dв.к nвкή cos ά / 1000, где: Vз - скорость движения заготовки в м/мин; Dв.к –диаметр ведущего круга в мм; nв.к – часто-

та вращения ведущего круга в об/ мин; ή - коэффициент, учитывающий про-

425

скальзывание ведущего круга и заготовки; ά – угол наклона оси ведущего круга или ножа (направляющей линейки) к оси заготовки, обычно ά = 2…6º.

Скорость продольного перемещения заготовки в мм/мин, равна:

Sз = π Dв.к nв.к ή sin ά.

При круглом внутреннем шлифовании (рис. 4.39) обрабатывают внут-

ренние цилиндрические сквозные и глухие поверхности валов, колец, втулок,

корпусных деталей.

Рис. 4.39. Схемы круг-

лого внутреннего шли-

фования:

а – в патроне, продольное; б – в патроне поперечное; в – бесцентровое; г –

планетарное; 1 – шлифующий круг; 2 – заготовка.

При шлифовании в патроне движение круговой подачи осуществляется за счет вращения заготовки со скоростью: Vз = π Dз nз / 1000, где: Vз - ско-

рость движения заготовки в м/мин; Dз – диаметр обрабатываемого отверстия в мм; nз – частота вращения заготовки в мин-1. При внутреннем бесцентровом шлифовании круговая подача осуществляется за счет вращения заготовки со скоростью: Vз = π Dв nвή / 1000, где: Vз - скорость движения заготовки в м/мин; Dв –диаметр ведущего круга в мм; nв – частота вращения ведущего круга в мин-1; ή - коэффициент, учитывающий проскальзывание ведущего круга и заготовки. Заготовку устанавливают: на двух вращающихся роликах и неподвижной опоре. При внутреннем планетарном шлифовании заготовка неподвижна. Для осуществления движения круговой подачи шпинделю шлифовальной бабки придают дополнительное вращение вокруг оси обраба-

тываемого отверстия.

Плоским шлифованием (рис. 4.40) обрабатывают наружные плоские поверхности заготовок. Шлифование выполняется периферией или торцом круга.

426

При шлифовании торцом круга колебания инструментального шпинде-

ля меньше влияют на рельеф обработанной поверхности. Поэтому, шлифова-

ние торцом обеспечивает большую точность и меньшую шероховатость об-

работанной поверхности.

Рис. 4.40. Схемы плоского шлифо-

вания:

а – периферией круга; б – торцом круга; 1 – шлифующий круг; 2 – за-

готовка.

При плоском шлифовании главное движение придается режущему ин-

струменту – шлифовальному кругу. Движения подачи придаются заготовке и кругу. Заготовку устанавливают на магнитный стол станка или в приспособ-

лениях, устанавливаемых на магнитном столе.

В условиях единичного и серийного производства широко используют-

ся универсальные круглошлифовальные, бесцентрово-шлифовальные и плос-

кошлифовальные станки.

Круглошлифовальный станок (рис. 4.41, а) состоит из станины 1, пе-

редней 2, задней 5 и шлифовальной 4 бабок. На верхних направляющих ста-

нины установлен стол 6 с поворотным суппортом. На задней части станины размещена шлифовальная бабка с абразивным кругом 3. Стол станка пере-

мещается в продольном направлении штоком гидроцилиндра. Внутришли-

фовальный станок имеет аналогичную компоновку. Однако у него нет задней бабки, шлифовальная бабка выполнена консольной. Круги для внутришли-

фовальных работ имеют малый диаметр, поэтому механизм главного движе-

ния должен обеспечить высокие обороты шлифовального круга (до 10 000

427

мин-1). Производительность внутришлифовальных станков значительно

Рис. 4.41. Шлифовальные станки:

а – круглошлифовальный; б - бесцентрово-шлифовальный; в - плоскошлифо-

вальный; 1 – станина; 2 – передняя бабка; 3 – абразивный круг; 4 – шлифо-

вальная бабка; 5 – задняя бабка; 6, 12 – стол; 7, 8 – механизмы правки; 9 –

бабка ведущего круга; 10 – поворотный суппорт; 11 – нож; 13 – колонна.

ниже, т.к. консольное расположение шлифовальной бабки и консольное за-

крепление шлифовального круга не обеспечивают необходимой жесткости системы СПИД. Вдобавок, требуется частая правка круга.

Бесцентрово-шлифовальный станок показан на рис. 4.41, б. На станине

1 размещена: шлифовальная бабка 4 с абразивным кругом 3. На верхних на-

правляющих станины размещены: поворотный суппорт 10 и бабка 9 ведуще-

го круга. Каждый из кругов периодически правят с помощью механизмов для правки 7 и 8. Заготовку устанавливают между шлифующим и ведущим кру-

гами на нож 11. Круги выбираются таким образом, чтобы трение между заго-

товкой и ведущим кругом было больше трения между заготовкой и шли-

фующим кругом. Если необходимо продольное перемещение заготовки, то ведущий круг поворачивают на угол 1…7º относительно оси заготовки.

Плоскошлифовальный станок показан на рис. 4.41, в. На поперечных направляющих станины 1 размещена вертикальная колонна 13. По верти-

кальным направляющим колонны перемещается шлифовальная бабка 4 с аб-

разивным кругом 3. Круг частично закрыт защитным кожухом. По горизон-

тальным направляющим станины перемещается стол 12. Продольные движе-

428

ния стола осуществляются штоком гидроцилиндра. На направляющих стола могут устанавливаться: заготовка; машинные тиски, синусные тиски или магнитная плита. На магнитной плите могут устанавливаться: заготовка; си-

нусные тиски или плита.

4.7. ОТДЕЛОЧНАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Возрастание требований к качеству и точности обработанной поверх-

ности деталей машин приводит к необходимости применения отделочных

(финишных) операций. Финишные операции характеризуются небольшими толщинами срезаемого слоя и незначительными силами резания. К финиш-

ным операциям относятся: тонкое шлифование; тонкое точение и фрезерова-

ние; хонингование; суперфиниширование; доводка – притирка; полирование;

ленточное шлифование; абразивно-жидкостная обработка; виброабразивная обработка; магнитно-абразивная обработка.

Тонкое шлифование производится: мягкими мелкозернистыми шлифо-

вальными кругами на больших скоростях резания (от 35 м/с); припуски на обработку лежат в пределах 0,04…0,08 мм на сторону; с обильной подачей смазывающе-охлаждающих сред.

Тонкое точение и растачивание, тонкое фрезерование характеризуют-

ся высокими скоростями резания (100…1 000 м/мин), малыми подачами (0,01 … 0,15 мм/об) малой глубиной резания (0,05…0,3 мм) при высокой вибро-

устойчивости технологической системы СПИД. Стальные заготовки с пре-

рывистой обрабатываемой поверхностью (наличие пазов, шлиц, отверстий),

детали из высокопрочных сталей и чугуна обрабатывают при скоростях реза-

ния до 50 м/мин (при применении инструментов с режущей частью из сверх-

твердых материалов, скорость резания можно повысить до 150 м/мин).

Хонингование

Хонингование (рис. 4.42, а) – отделочный метод обработки внутренних поверхностей абразивными брусками. Обработку производят с помощью аб-

разивных или алмазных брусков 2, закрепленных в хонинговальной головке

429

(хон) 3. Хону сообщают три движения: вращение D1; возвратно - поступа-

тельное перемещение D2 и радиальное движение подачи брусков 3.

Рис. 4.42. Схемы хонингования:

а – с двумя степенями свободы; б

– с четырьмя степенями свободы; в

– с одношарнирным креплением хона; г – с двух шарнирным креп-

лением хона; д – с двух шарнир-

ным креплением хона и сообщают четырьмя степенями свободы за-

готовки; е - развертка обработан-

ной поверхности и схема образо-

вания сетки; ж - вид сетки при вибрационном хонинговании; D1 –

вращение хона; D2 - возвратно-

поступательное перемещение хо-

на; d – диаметр обработки; h – пе-

ребег; t – шаг; Sпрод – продольное смещение хона; 1, 2, 3 – положе-

ния хона.

В зависимости от вида крепления хона различают несколько схем хо-

нингования: Хон жестко связан со шпинделем станка, а заготовке сообщают две степени свободы (рис. 4.42, а). Эту схему применяют для обработки заго-

товок с параллельными нижней и верхней плоскостями и перпендикулярной к ним осью отверстия. При обработке мелких и среднегабаритных заготовок применяют схему с жесткой связью хона и шпинделя станка, но заготовке сообщают до четырех степеней свободы (рис. 4.42, б). Если несоосность шпинделя и обрабатываемого отверстия менее 0,05 мм, применяют одно шарнирное крепление хона (рис. 4.42, в). Если несоосность более 0,05 мм – применяют двух шарнирное крепление хона (рис. 4.42, г). При обработке

430

вания хона по обработанной поверхности число брусков в головке должно быть кратно трем.

При вибрационном хонинговании, хону или заготовке придают допол-

нительное круговое или возвратно-поступательное движение с малой ампли-

тудой (1…4 мкм) и частотой до 20 двойных ходов в минуту. Скорость глав-

ного движения D1 для обработки стали составляет 45…60 м/мин, для обра-

ботки чугуна – 60…75 м/мин. Соотношение скоростей движений D1 и D2 со-

ставляет 1,5…10.

Хонингование применяется в условиях серийного и массового произ-

водства после операций растачивания, развертывания, протягивания и шли-

фования для повышения точности формы, размера и снижения шероховато-

сти отверстий, а так же создания специфического микропрофиля обработан-

ной поверхности.

Суперфиниширование

Суперфиниширование – отделочный метод обработки наружных по-

верхностей мелкозернистыми абразивными брусками, совершающими коле-

бательные движения с амплитудой 2…5 мм и частотой до 2000 двойных хо-

дов в минуту.

Суперфиниширование применяют для отделочной обработки трущихся поверхностей, когда необходимо повысить их эксплуатационные свойства.

Это достигается благодаря обеспечению: малой шероховатости (Ra 0,6

… 0,05 мкм); уменьшению погрешностей формы до 0,3 мкм; нанесению на поверхность оптимального микрогеометрического рисунка; сглаживанию верхушек микронеровностей (увеличение площади фактической опорной по-

верхности). К преимуществам суперфиниширования можно отнести: просто-

ту применяемого оборудования; возможность использования универсальных токарных или шлифовальных станков и головок – вибраторов, высокую про-

изводительность и простую автоматизацию процесса.

432

Сущность процесса состоит в микрорезании обрабатываемой поверх-

ности одновременно большим количеством мельчайших абразивных зерен

(до 10000 зерен/мм2). При этом снимаются тончайшие стружки (до 0,01 мм),

одновременно, скорость съема металла достигает 1…1.5 мкм/с. Большинство зерен не режет, а пластически деформирует металл, при этом сглаживаются микронеровности и она получат зеркальный блеск.

По характеру прижима брусков в хоне различают два вида суперфини-

ширования: силовое и кинематическое. При кинематическом суперфиниши-

ровании (рис. 4.43, а) брусок 2 прижимается к заготовке3 пневмоцилиндром

Рис. 4.43. Виды суперфиниширования:

а – кинематическое; б – силовое; 1 – пружина;

2 – брусок; 3 – заготовка; 4 – промежуточное звено.

или гидроцилиндром через пружину 1. В результате – затруднено исправле-

ние огранки и овальности обрабатываемой поверхности. При силовом супер-

финишировании брусок 2 прижимается к заготовке 3 пневмоцилиндром или гидроцилиндром через жесткое промежуточное звено 4. Силовое суперфи-

ниширование хорошо исправляет погрешности формы. Основными рабочими движениями при суперфинишировании (рис. 4.44, а) являются: вращение за-

готовки (Dокр); возвратно – поступательное движение бруска (Dкол) и движе-

ние продольной подачи (Dпрод). Иногда на брусок накладывают дополнитель-

ные ультразвуковые колебания, что позволяет увеличить скорость съема ме-

талла и бруски, самозатачиваются. Цикл обработки поверхности суперфини-

шированием (рис. 4.44, б) складывается из времен: удаления исходной шеро-

ховатости T1; резания T2; перехода от резания к трению T3; полирования T4.

433