Мураткин ОВ иРА для заочников / учебное пособ ОВДиРА

инструмента. Технологические базы обрабатываются с высокой точностью

(5…6 квалитет) и чистотой поверхности (Rа=1,6…2,5 мкм).

На каждом предприятии существуют свои освоенные способы восстановления технологических баз, зависящие, главным образом, от наличия технологического оборудования и оснастки.

Установочные поверхности центровых отверстий восстанавливают на токарных, сверлильных, расточных и других станках. В крупносерийном ремонтном производстве для их восстановления используют фрезерно-

центровальные станки, которые позволяют одновременно подрезать торцы детали и проводить сверление центровых отверстий. В мелкосерийном ремонтном производстве восстановление технологических баз (центовых отверстий) цилиндрических деталей преимущественно осуществляют на токарных станках за два установа. В этом случае исходную заготовку устанавливают и закрепляют по черновой технологической базе в трехкулачковом патроне и неподвижном люнете (рис. 7.10.). После перезакрепления переход повторяют. В качестве черновой базы используют наружную менее изношенную поверхность. Причем черновую базу применяют только один раз и при последующей обработке ее заменяют обработанными поверхностями – чистовой технологической базой.

Размеры центровых отверстий, которые используются в качестве технологических баз для основных операций, как правило, унифицированы. Их восстанавливают при помощи центровых сверл.

В зависимости от уровня повреждения центровые отверстия восстанавливают центровым сверлом того же размера, что и имеющиеся отверстия (если повреждения незначительные и надо только зачистить заусенцы и снять окисные пленки) или сверлом на один размер больше (если повреждения более значительные). Для того чтобы обеспечить высокую точность зацентровки (минимальное смещение центрового отверстия относительно центра поперечного сечения заготовки) исходную заготовку выставляют относительно центрового сверла при помощи люнета и индикатора

часового типа. Зацентровку производят с окружной скоростью детали V=30…70

м/мин и продольной подачей центрового сверла S=0,06…0,1 мм/об.

Рис. 7.10. Схема восстановления центрового отверстия вала: 1 – деталь; 2 –

центровое отверстие; 3 – центровое сверло; 4 – цанговый патрон; 5 – кулачки люнета; 6 – индикатор часового типа; 7 – кулачки патрона токарного станка

Предварительную механическую обработку с целью удаления следов износа и разупрочненного дефектного слоя, а также придания изношенной детали правильной геометрической формы производят шлифованием и точением.

Шлифование, как правило, применяют при повышенной твердости материала исходной заготовки. Точение используют в тех случаях, когда обработке подлежат материалы с твердостью ниже среднего значения (HRC 30)

и когда припуск на обработку превышает 0,25 мм на сторону.

Предварительная механическая обработка направлена на достижение удовлетворительного качества исходной заготовки при минимальных затратах на обработку. Поэтому еѐ желательно проводить за один проход. Припуск на предварительную обработку зависит от высоты микронеровностей поверхности исходной заготовки, толщины дефектного слоя, значений погрешности формы и пространственных отклонений заготовки, суммарной погрешности обработки при выполнении операций механической обработки.

Припуск – это слой материала, удаляемый с поверхности заготовки с целью достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности.

Величина припуска обычно дается «на сторону», т.е. указывается толщина слоя, снимаемого на данной поверхности. Иногда для цилиндрических деталей припуск дается «на диаметр», т.е. указывается двойная толщина снимаемого слоя, что должно быть оговорено в технических условиях на механическую обработку.

Чаще всего предварительная механическая обработка проводится более производительным способом – шлифованием (рис. 7.11.). Качество и производительность шлифования в основном зависят от правильного выбора характеристик абразивного инструмента и режимов обработки.

Рис. 7.11.Схема круглого шлифования цилиндрической поверхности

В большинстве случаев при шлифовании деталей применяют электрокорундовые абразивные круги с определенным содержанием связующих компонентов. Нормальный электрокорунд марок 13А, 14А, 15А с керамической связкой, используют, главным образом, для шлифования незакаленных сталей, а белый электрокорунд марок 22А, 23А, 24А – для закаленных углеродистых и легированных сталей.

Абразивные круги обладают способностью частично или полностью самозатачиваться. Процесс самозатачивания заключается в выкрашивании

изношенных абразивных зерен и обнажении следующего ряда новых зерен абразива.

Абразивные круги в силу особенностей своего строения легко могут быть пропитаны жидкостью, которая проникает в поры под действием капиллярных сил. После сушки кругов смазочно-активные компоненты, входящие в жидкость, в результате действия адгезионных сил надежно удерживаются в порах, превращая круги в самосмазывающиеся инструменты.

При шлифовании деталей пропитанными (импрегнированными) кругами происходят физико-механические взаимодействия между активными компонентами вещества пропитки и обрабатываемым металлом, которые приводят к созданию на режущих зернах пассивирующих пленок и способствуют уменьшению трения в зоне обработки.

Твердость шлифовального круга во многом определяет качество обработанных поверхностей. Следует понимать, что твердость шлифовального круга характеризует не твердость абразивных зерен, а прочность связки. Если твердость шлифовального круга больше твердости обрабатываемого материала,

то шлифовальный круг засаливается. Поэтому твердость круга, определяемая как сопротивление связки выкрашиванию зерен абразива под действием сил резания, должна назначаться в зависимости от твердости обрабатываемого материала. Для шлифования применяются абразивные инструменты различной степени твердости (табл. 7.1).

Зернистость абразивного круга выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала и технических требований к параметрам (точности и шероховатости) поверхности. При обработке вязких материалов применяют круги с более крупным зерном, чем при обработке твердых и хрупких материалов. Это делается во избежание процесса засаливания абразивных кругов.

При шлифовании крупнозернистыми кругами достигается высокая производительность, но при этом формируется достаточно большая по высоте

шероховатость поверхности. Для уменьшения высоты микронеровностей требуется обработка мелкозернистыми кругами.

Основными факторами, влияющими на выбор режимов обработки, являются: материал, форма и размеры обрабатываемой заготовки, жесткость технологической системы, материал режущей части инструмента, точность установки и надежность закрепления заготовки на станке, а также мощность станка.

Развитие поверхности исходной заготовки под напыление, т.е. увеличение высоты микронеровностей проводят, в том числе, шлифованием крупнозернистыми кругами (с зернистостью 60…100). В результате получают поверхность с шероховатостью Rа=25…100 мкм. Шлифование выполняют с окружной скоростью круга Vк=20…30 м/с, скоростью вращения детали

Vд=0,2…0,3 м/с и продольной подачей, которая назначается в долях ширины B

шлифовального круга, S=0,5…0,7 B мм/об (табл. 7.2). При этом расход смазочно – охлаждающей жидкости (СОЖ) должен составлять не менее 0,3 л/мин.

Таблица 7.2.

Продольные подачи круга на один оборот детали в долях ширины

круга.

Следует отметить, что СОЖ облегчают процесс стружкообразования,

уменьшают трение и интенсивность пластической деформации обрабатываемого материала, что способствует получению менее шероховатой поверхности.

Предварительную механическую обработку исходной заготовки с пониженной твердостью предпочтительнее проводить точением проходными резцами из быстрорежущей стали Р9, Р18, Р6М5, Р6М5К5 или резцами с твердосплавными пластинами Т15К6, Т5К10, ВК6, ВК8 (рис. 7.12.). С

повышением твердости материала заготовки стойкость резцов, оснащенных пластинами твердого сплава, значительно снижается.

С целью повышения производительности обработки достаточно часто назначают скоростное (V = 125 м/мин, S=0,3 мм/об) или силовое (V = 60 м/мин,

S = 1,0 мм/об) точение. Преимущество лежит на стороне скоростного точения,

так как заготовки, обработанные этим способом, имеют значительно большую усталостную прочность, чем заготовки после силового резания.

Рис. 7.12. Схема токарной обработки цилиндрической детали

Поверхность под напыление можно развить путем нарезания «рваной» резьбы точением, используя V-образный резец с твердым сплавом Т15К6 или ВК6. Резьбу нарезают без охлаждения при скорости резания V = 8…10 м/мин за один проход резца на глубину t = 0,6…0,8 мм. Шаг резьбы для материалов средней твердости должен составлять 0,9…1,3 мм, а для вязких и мягких материалов – 1,1…1.3 мм. Для того чтобы не происходило снижение усталостной прочности детали рекомендуется резьбу на галтелях заготовки не нарезать. Для выхода резца при нарезании резьбы и для устранения выкрашивания покрытия у торца заготовки обычно делают кольцевые канавки,

глубина которых должна быть на 0,2…0,3 мм больше глубины резьбы. В ряде случаев кольцевые канавки заменяют буртиками шириной 1…2 мм, которые получают при проведении предварительного чернового точения. Особенностью нарезания «рваной» резьбы (рис. 7.13.) является то, что вершину резца относительно оси вращения детали устанавливают с некоторым эксцентриситетом е равным 3…6 мм, при этом обработку ведут с достаточно большим вылетом резца (Lв = 50 мм). Это создает благоприятные условия для возникновения в процессе обработки вибрации, приводящей, в свою очередь, к

образованию «рваной» (с зазубринами и заусенцами) резьбы.

Рис. 7.13. Схема подготовки поверхности под напыление методом нарезания «рванной» резьбы

Ремонтная заготовка, полученная каким – либо из способов восстановления, практически всегда имеет припуск на последующую механическую обработку. Величина этого припуска должна быть достаточной для изготовления качественного изделия, удовлетворяющего установленным требованиям в отношении чистоты поверхности, точности размеров детали при наименьшем расходе материала и наименьшей себестоимости выполняемых технологических операций. Она зависит от ряда факторов, степень влияния которых различна. К числу основных факторов относят следующие: материал восстановленного поверхностного слоя, конфигурация и размеры заготовки,

способ ее восстановления, технические условия в отношении механической обработки и требования в отношении показателей качества поверхности готовой детали.

При назначении припуска (особенно на заготовки сложной конфигурации с тонкими покрытиями) следует учитывать, что при нанесении материала на поверхность заготовок различными способами восстановления достаточно трудно получить равномерное по толщине покрытие. К тому же наплавленные детали, как правило, имеют характерную волнистую поверхность с достаточно твердой коркой. Механическая обработка по корке сильно увеличивает размерный износ режущего инструмента. Поэтому для снижения износа и обеспечения нормальной работы режущего инструмента необходимо, чтобы

глубина резания была больше толщины корки наплавленного слоя. Исходя из этого требования, на механическую обработку по корке традиционно назначают припуск величиной 1,5…3 мм. Однако при наплавке (например,

плазменной наплавке) тонких покрытий с относительно ровными поверхностями рекомендуется назначать припуск в пределах 0,7…1,5 мм.

Необходимо обратить внимание на тот факт, что чем выше требования,

предъявляемые к детали, тем больше должна быть величина припуска. Если,

например, по техническим условиям требуется, чтобы поверхность металла была чистой, без каких – либо расслоений, волосовин, черноты, раковин, то припуск необходимо увеличивать для удаления с поверхности металла всех этих дефектов. Также величину припуска требуется увеличивать из – за остаточных деформаций, которые возникают в результате проведения различных видов термической обработки. При наличии большого припуска необходимая точность и шероховатость поверхности достигается многопроходной механической обработкой, включающей в общем случае черновую, получистовую и чистовую обработку. Количество проходов назначают с учетом суммарной погрешности обработки и проявления технологической наследственности. При этом общий припуск перераспределяют между черновой и чистовой обработкой. Рекомендуется на черновую обработку оставлять до 60% суммарного припуска, а на чистовую – до 40% или же предусматривают 45% – на черновую обработку, 30% – на получистовую и 25% – на чистовую обработку.

Черновая обработка позволяет устранить существенные погрешности формы и пространственные отклонения заготовки. Получистовая обработка обеспечивает изготовление детали с размерами в пределах заданных допусков.

Чистовой обработкой получают необходимую шероховатость.

Окончательную механическую обработку ремонтных заготовок с металлопокрытиями следует осуществлять только после полной усадки покрытий. Например, обработку металлизационных покрытий рекомендуется

проводить не ранее, чем через одни сутки после окончания процесса нанесения покрытий.

Исходя из требований, предъявляемых к чистоте поверхности и точности размеров детали, назначают тот или иной способ механической обработки ремонтной заготовки.

Механическая обработка ремонтных заготовок с наплавленными и напыленными слоями покрытий из износостойких материалов вызывает особую трудность. Такие ремонтные заготовки состоят из вязкой металлической основы и высокотвердых покрытий, обработка которых сопровождается достаточно сильным механическим и термическим воздействием на материал поверхностного слоя. Это воздействие изменяет ряд параметров, характеризующих качество покрытий (например, твердость,

остаточные напряжения, структуру, удельный объем материала и др.).

Образующиеся при этом большие остаточные напряжения растяжения инициируют процессы трещинообразования в поверхностном слое и снижают адгезионные свойства покрытий. Все это отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах (износостойкости, контактной жесткости,

коррозионной стойкости и др.) и долговечности изделий. Поэтому технология механической обработки напыленных, наплавленных и гальванических покрытий существенно отличается от технологии обработки нормализованных металлов и сплавов.

Черновую токарную обработку твердого напыленного слоя (HRC > 42)

проводят резцами с твердосплавными пластинами Т15К6, Т5К10 и ВК6, ВК8.

Для точения по корке твердых наплавленных слоев рекомендуется применять резцы с пластинами ВК6 и ВК8, так как они лучше выдерживают неравномерные, ударные нагрузки и обеспечивают наибольшую стойкость резцов. Однако при устойчивом черновом точении (без ударов)

предпочтительнее применять резцы с металлокерамическими пластинами Т15К6 и ЦМ 332. Чистовую токарную обработку проводят резцами с пластинами из твердого сплава ВК6М (с мелкозернистой структурой), ВК6ОМ