Глава XI Методы отделочной обработки поверхностей

1. ОТДЕЛОЧНАЯ ОБРАБОТКА СО СНЯТИЕМ СТРУЖКИ

Дальнейшее развитие машиностроения связано с увеличением нагрузок на детали машин, увеличением скоростей движения, уменьшением массы конструкции. Вы­полнить эти требования можно при дос­тижении особых качеств поверхностных слоев деталей. Однако это не всегда может быть обеспечено описанными методами. Поэтому требуется дополнительная отде­лочная обработка для повышения точно­сти, уменьшения шероховатости поверх­ностей или для придания им особого вида, что важно для эстетических или санитар­но-гигиенических целей.

Влияние качества поверхностных сло­ев на эксплуатационные свойства огром­но. При сравнительно небольших толщи­нах этих слоев, часто оцениваемых деся­тыми долями миллиметра и формируемых в ходе соответствующих методов обра­ботки, решающим образом изменяются износостойкость, коррозионная стойкость, контактная жесткость деталей, плотность соединений, отражательная способность,

сопротивление обтеканию поверхностей газами и жидкостями, прочность соедине­ний и другие свойства.

Велика роль отделочной обработки в повышении надежности работы деталей машин. Для отделочных методов обработ­ки характерны малые силы резания, не­большие толщины срезаемых слоев мате­риала, незначительное тепловыделение. Поэтому заготовки деформируются незна­чительно. Все эти технологические осо­бенности способствуют дальнейшему развитию и широкому применению мето­дов отделочной обработки. В дальней­шем будет снижаться доля обработки резанием со снятием большого количест­ва стружки и повышаться доля отделоч­ных методов обработки, так как заготовки все больше будут приближаться к форме готовых деталей.

2. ОТДЕЛКА ПОВЕРХНОСТЕЙ ЧИСТОВЫМИ РЕЗЦАМИ И ШЛИФОВАЛЬНЫМИ КРУГАМИ

Тонким обтачиванием иногда заменя­ют шлифование. Процесс осуществляется при высоких скоростях движения резания,

422

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

малых глубинах и подачах. Находят при­менение токарные резцы с широкими ре­жущими кромками, которые располагают строго параллельно оси обрабатываемой заготовки. Подача на оборот заготовки составляет не более 0,8 ширины лезвия, а глубина резания - не более 0,5 мм. Это приводит к уменьшению шероховатости обрабатываемой поверхности.

Обтачивание алмазными резцами при­меняют для заготовок из цветных метал­лов и сплавов, пластмасс и других неме­таллических материалов. Обладая очень высокой стойкостью, алмазные резцы спо­собны долгое время работать без подна-ладки, обеспечивать высокую точность. Тонкое обтачивание требует применения быстроходных станков высоких жесткости и точности, а также качественной предва­рительной обработки заготовок. По анало­гии с тонким обтачиванием используют тонкое строгание. Находит применение тонкое фрезерование.

Тонким растачиванием заменяют шлифование, особенно в тех случаях, ко­гда заготовки из вязких цветных сплавов либо стали выполнены тонкостенными. Тонкое растачивание целесообразно при точной обработке глухих отверстий или тогда, когда по условиям работы детали не допускается внедрение абразивных зерен в поры обработанной поверхности.

Тонкое шлифование выполняют мяг­ким, мелкозернистым кругом при боль­ших скоростях главного движения резания (v = 40 м/с) и весьма малой глубине реза­ния. Шлифование сопровождается обиль­ной подачей охлаждающей жидкости. Особую роль играет жесткость станков, способных обеспечить безвибрационную работу.

Для тонкого шлифования характерен процесс "выхаживания". По окончании обработки, например, вала движение по­дачи на глубину резания выключается, а движение продольной подачи не выклю­чается. Процесс обработки тем не менее продолжается за счет упругих сил, возни­кающих в станке и заготовке.

Указанными методами производят об­работку наплавленных поверхностей, раз­меры которых восстанавливают наплавкой после изнашивания. Метод обработки вы­бирают в зависимости от твердости на­плавленного материала. Перед примене­нием отделочных методов применяют обычное обтачивание (растачивание) или шлифование.

3. ПОЛИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК

Полированием уменьшают шерохова­тость поверхности. Этим методом полу­чают зеркальный блеск на ответственных частях деталей (дорожки качения под­шипников) либо на деталях, применяемых для декоративных целей (облицовочные части автомобиля). Для этого используют полировальные пасты или абразивные зерна, смешанные со смазочным материа­лом. Эти материалы наносят на быстро-вращающиеся эластичные (например, фетровые) круги или колеблющиеся щет­ки. Хорошие результаты дает полирование быстродвижущимися бесконечными абра­зивными лентами (шкурками).

В зоне полирования одновременно протекают следующие основные процес­сы: тонкое резание, пластическое дефор­мирование поверхностного слоя, химиче­ские реакции - воздействие на металл хи­мически активных веществ, находящихся в полировальном материале. При полиро­вании абразивной шкуркой положитель­ную роль играет подвижность ее режущих зерен. Эта особенность шкурок приводит к тому, что зернами в процессе обработки не могут наноситься микроследы, сущест­венно различные по глубине.

В качестве абразивного материала применяют порошки из электрокорунда и оксиды железа при полировании стали, карбида кремния и оксиды железа при полировании чугуна, оксиды хрома и наж­дака при полировании алюминия и спла­вов меди. Порошок смешивают со сма­зочным материалом, который состоит из смеси воска, сала, парафина и керосина.

МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

423

Рис. 6.91. Схемы полирования

б)

Полировальные круги изготовляют из войлока, фетра, кожи, капрона, спрессо­ванной ткани и других материалов.

Процесс полирования проводят на больших скоростях (до 50 м/с). Заготовка поджимается к кругу силой Р (рис. 6.91, а) и совершает движения подачи D_s и

D_s в соответствии с профилем обраба­тываемой поверхности. Полирование лен­тами (рис. 6.91, б) имеет ряд преимуществ. Эластичная лента может огибать всю шлифуемую поверхность. Поэтому дви­жения подачи могут отсутствовать.

Главное движение резания при поли­ровании иногда совершает и заготовка 3 (рис. 6.91, в), имеющая, например, форму кольца с фасонной внутренней поверхно­стью. Абразивная лента / поджимается полировальником 2 к обрабатываемой поверхности и периодически перемещает­ся (движение D_s ).

Ленточно-полировальные станки ос­нащают также головками с двумя ленто­протяжными механизмами для черновой и чистовой обработки. На обрабатываемой поверхности формируется сетчатый мас-лоудерживающий рельеф.

Полирование возможно в автоматиче­ском или полуавтоматическом режиме. Заготовки, закрепленные на конвейере, непрерывно перемещаются относительно круга или ленты. Съем деталей происхо­дит на ходу конвейера.

В процессе полирования не удается исправлять погрешности формы, а также местные дефекты предыдущей обработки.

Эффект полирования создает магнит­но-абразивная обработка для деталей, имеющих форму тел вращения. Абразив­ный порошок помещают в зазор между вращающейся заготовкой и колеблющи­мися вдоль оси заготовки электромагни­тами, питающимися пульсирующим вы­прямленным током. Зерна порошка ориен­тируются вдоль магнитных линий своими большими осями и совершают микрореза­ние, образуя обработанную поверхность с однородной шероховатостью.

4. АБРАЗИВНО-ЖИДКОСТНАЯ ОТДЕЛКА

Отделка объемно-криволинейных, фа­сонных поверхностей обычными метода­ми вызывает большие технологические трудности. Метод абразивно-жидкостной отделки позволяет решить задачу сравни­тельно просто.

На обрабатываемую поверхность, имеющую следы предшествующей обра­ботки, подают струи антикоррозионной жидкости со взвешенными частицами аб­разивного порошка (рис. 6.92, а). Водно-абразивная суспензия перемещается под давлением с большой скоростью. Частицы абразива ударяются о поверхность заго­товки и сглаживают микронеровности.

424

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Интенсивность съема обрабатываемого материала регулируется зернистостью порошка, давлением струи и углом р. Из­меняя скорость полета и размер свобод­ных абразивных зерен, можно увеличить степень пластической деформации и ше­роховатость поверхности.

Жидкостная пленка, покрывающая об­рабатываемую поверхность, играет очень важную роль. Абразивные зерна, попа­дающие на микровыступы, легко преодо­левают ее сопротивление и удаляют ме­талл. Те же зерна, которые попадают на впадины, встречают большее сопротивле­ние жидкости, и съем материала замедля­ется, поэтому шероховатость поверхности уменьшается.

В качестве абразива часто применяют электрокорунд. В суспензии содержится 30 ... 35 % абразива (по массе).

На рис. 6.92, б показана схема жидко­стного полирования. Обрабатываемая за­готовка 3 сложного профиля перемещает­ся (D„ D_s ) в камере 4 так, что все ее

участки подвергаются полированию. Аб­разивная суспензия /, помещенная в баке 2, подается насосом 6 в рабочую камеру через твердосплавное сопло 5. Отработан­ная суспензия падает обратно в бак 2 и может быть использована многократно. Наибольший съем металла получается при угле р = 45°.

Рис. 6.92. Схемы сглаживания микронеровностей при абразивно-жидкостной отделке (а) и жидкостном полировании (б)

Метод жидкостного полирования осо­бенно успешно применяют при обработке фасонных внутренних поверхностей. В этом случае сопло вводится в полость за­готовки, которая совершает вращательные и поступательные перемещения в зависи­мости от профиля полируемой поверхно­сти.

Абразивно-жидкостную отделку про­водят также в вибрирующих резервуарах, содержащих абразивную суспензию. Ре­жим колебания резервуаров обеспечивает относительное перемещение заготовок и абразивных зерен, которые сглаживают микронеровности на наружных и внут­ренних поверхностях заготовок. Внут­ренняя поверхность резервуаров облицо­вана резиной. Отделка может проводить­ся в автоматическом режиме: заготовки поочередно подаются в одно окно резер­вуара и, перемещаясь за счет колебатель­ных движений в массе суспензии, выда­ются в другое окно.

5. ПРИТИРКА ПОВЕРХНОСТЕЙ

Поверхности деталей машин, обрабо­танные на металлорежущих станках, все­гда имеют отклонения от правильных гео­метрических форм и заданных размеров.

Эти отклонения могут быть устранены притиркой (абразивной доводкой). Таким методом могут быть обеспечены шеро­ховатость поверхности до Rz = 0,05 ... 0,01 мкм, отклонения размеров и фор­мы обработанных поверхностей до 0,05 ... 0,3 мкм. Доводка может быть осуществле­на вручную и механическим способом.

По сравнению с ручной доводкой ме­ханическая абразивная доводка позволяет повысить производительность в 2 ... 6 раз, и при этом обеспечивается стабильность выходных - эксплуатационных характери­стик деталей агрегатов и машин (гидрав­лической, пневматической и топливной аппаратуры, зубчатых колес, шариков и колец подшипников качения и др.), вы­ходных параметров кремниевых подло­жек, кварцевых кристаллических элемен-

МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

425

тов, керамических опор гидроприборов и др. Основные принципиальные схемы до­водки поверхностей заготовок представ­лены на рис. 6.93. Одностороннюю или двустороннюю обработку плоских загото­вок осуществляют с помощью плоского притира (притиров) в виде диска, плиты (рис. 6.93, а) или трубчатого притира (рис. 6.93, б). Доводку наружных цилинд­рических поверхностей осуществляют как плоскими (рис. 6.93, в), так и гидравличе­скими притирами, а внутренних цилинд­рических поверхностей - в основном раз­резными цилиндрическими притирами (рис. 6.93, ж). Выпуклые сферические поверхности обрабатывают сферическим инструментом в виде трубки, а вогнутые -в виде "грибка" диска или трубчатым ин­струментом (рис. 6.93, д, и), доводку ша-

риков производят между двумя притира­ми, один из которых имеет кольцевую канавку, а другой плоский (рис. 6.93, з).

Доводка конических поверхностей осуществляется коническим притиром.

Процесс осуществляется с помощью притиров соответствующей геометриче­ской формы. На притир наносят прити­рочную пасту или мелкий абразивный по­рошок со связующей жидкостью. Матери­ал притиров должен быть, как правило, мягче обрабатываемого материала. Паста или порошок внедряется в поверхность притира и удерживается ею, но так, что при относительном движении каждое аб­разивное зерно может снимать весьма ма­лую стружку. Поэтому притир можно рас­сматривать как очень точный абразивный инструмент.

Рис. 6.93. Основные схемы доводки плоских (а, б), цилиндрических (в, ж) и сферических (г, д, е, з, и)

поверхностей:

/ - притир; 2 - заготовка; 3 - стол (устройство для установки заготовки)

426

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Притир или заготовка должны совер­шать разнонаправленные движения. Наи­лучшие результаты дает процесс, в ходе которого траектории движения каждого зерна не повторяются. Процесс абразив­ной доводки является сложным процессом удаления припуска с обрабатываемой по­верхности заготовки при ее относитель­ном перемещении по поверхности притира в результате массового действия абразив­ных зерен. Микронеровности сглаживают­ся за счет совокупного химико-механического воздействия на поверх­ность заготовки.

Толщина жидкостного слоя между притиром и заготовкой должна быть меньше высоты выступающих из притира режущих зерен и зависит от вязкости свя­зующей жидкости. Если эта толщина ока­зывается больше высоты выступающих зерен, то процесс притирки прекратится, так как зерна не будут соприкасаться с обрабатываемой поверхностью.

В качестве абразива для притирочной смеси используют порошок электрокорун­да, карбидов кремния и бора, оксиды хро­ма и железа и др. Притирочные пасты со­стоят из абразивных порошков и химиче­ски активных веществ, например олеино­вой и стеариновой кислот, играющих од­новременно роль связующего материала.

Материалами притиров являются се­рый чугун, бронза, красная медь, дерево. В качестве связующей жидкости исполь­зуют машинное масло, керосин, стеарин, вазелин.

Физической основой абразивной до­водки является абразивное разрушение материалов заготовок и притиров. Абра­зивные зерна при доводке самопроизволь­но распределяются по поверхности прити­ра и находятся либо в незакрепленном состоянии (в составе паст или суспензий), либо в поверхностном слое притира в за­крепленном состоянии (в составе абразив­ного или алмазного круга).

На рис. 6.93 А приведены схемы вза­имодействия абразивных зерен с заготов­кой / и притиром 2 при односторонней и двусторонней доводках заготовок незакре­пленными зернами 3 (рис. 6.93 А, а и б) или закрепленными зернами 3 (рис. 6.93 А, а). При односторонней и двусторонней до­водках взаимодействие заготовки с рабо­чей поверхностью притира через абразив­ную прослойку рассматривается как ди­намическое, осуществляемое при переме­щении заготовки по притиру (притирам) со скоростью v (при двусторонней довод­ке) под действием внешней тангенциаль­ной Р_г и нормальной силы Р_у. В процессе доводки заготовок путем съема припуска рабочая поверхность притира (притиров) непрерывно изнашивается, как правило, с различной интенсивностью по отдельным участкам поверхности, что вызывает не­прерывное изменение условий обработки.

Абразивные зерна в зависимости от степени их подвижности (закрепленности) работают по двум схемам: либо в услови­ях упругопластического деформирования

Рис. 6.93 А. Схемы взаимодействия заготовок с притирами 2, 4 через абразивную прослойку 3 при односторонней (а) и двусторонней (б) доводках незакрепленными и закрепленными зернами (в)

МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

427

или микрорезания при непрерывном кон­такте с поверхностными слоями заготов­ки, либо в условиях микроскалывания и микрорезания при прерывистом контакте зерен с поверхностными слоями заготов­ки. Если зерно находится в полузакреп­ленном и закрепленном состояниях, то на поверхности заготовки в результате сре­зания микростружек при микрорезании остаются риски - штрихи. При доводке незакрепленными зернами доведенная поверхность приобретает кратерообраз-ный характер вследствие образования вы­колоток.

Для выполнения операций доводки применяют доводочные станки однодис-ковые или двухдисковые. Технологиче­ский процесс доводки, выбор режимов и условий процесса доводки приведены в справочной и специальной литературе.

6. ХОНИНГОВАНИЕ

Хонингование применяют для получе­ния поверхностей высокой точности и малой шероховатости, а также для созда­ния специфического микропрофиля обра­ботанной поверхности в виде сетки. Такой профиль необходим для удержания сма­зочного материала при работе машины (например, двигателя внутреннего сгора­ния) на поверхности ее деталей.

Поверхность неподвижной заготовки обрабатывают мелкозернистыми абразив­ными брусками, которые закрепляют в хонинговальной головке (хоне). Бруски вращаются и одновременно перемещаются возвратно-поступательно вдоль оси обра­батываемого цилиндрического отверстия высотой h (рис. 6.94, а). Соотношение скоростей указанных движений составляет 1,5 ... 10 и определяет условия резания.

Схема обработки по сравнению с внут­ренним шлифованием имеет преимущест­ва: отсутствует упругий отжим инстру­мента, реже наблюдается вибрация, реза­ние происходит более плавно.

Рис. 6.94. Схема хонингования отверстий

При сочетании движений на обрабаты­ваемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин -следов перемещения абразивных зерен. Угол 0 пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей. На рис. 6.94, б приведены развертка внутренней цилинд­рической поверхности заготовки и схема образования сетки.

Крайние нижнее / и верхнее 2 положе­ния абразивных брусков устанавливают так, что создается перебег п. Он необхо­дим для того, чтобы образующие отвер­стия получались прямолинейными даже при неравномерном износе брусков. Со­вершая вращательное движение, абразив­ные бруски при каждом двойном ходе на­чинают резание с новых положений 3 хона с учетом смещения t по углу. Поэтому исключается наложение траекторий абра­зивных зерен.

Абразивные бруски всегда контакти­руют с обрабатываемой поверхностью, так как могут раздвигаться в радиальных на­правлениях механическими, гидравличе­скими или пневматическими устройства­ми. Давление брусков должно контроли­роваться.

Хонингованием исправляют погреш­ности формы от предыдущей обработки

428

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Рис. 6.95. Схема хонинговальной установки, встроенной в гибкое производство

в виде отклонений от круглости, цилинд-ричности и т.п., если общая толщина сни­маемого слоя не превышает 0,01 ... 0,2 мм. Погрешности расположения оси отверстия (например, отклонения от прямолинейно­сти) этим методом уменьшаются менее интенсивно, так как режущий инструмент самоустанавливается по отверстию.

Различают предварительное и чистовое хонингование. Предварительное хонинго-вание используют для исправления по­грешностей предыдущей обработки, а чистовое для получения малой шерохова­тости поверхности.

Хонинговальные бруски изготовляют из электрокорунда или карбида кремния, как правило, на керамической связке. Для чистового хонингования хорошие резуль­таты дают бруски на бакелитовой связке. Все шире применяют алмазное хонинго­вание, преимущества которого состоят в эффективном исправлении погрешностей геометрической формы обрабатываемых отверстий и увеличении стойкости брусков.

Хонингование проводят при обильном охлаждении зоны резания смазочно-охлаждающими жидкостями - керосином, смесью керосина (80 ... 90 %) и веретенно­го масла (10 ... 20 %), а также водно-мыль­ными эмульсиями.

Наибольшее распространение хонин­гование получило в автотракторной и авиационной промышленности. Система ЧПУ позволяет встроить процесс хонин­гования в гибкое производство (рис. 6.95). Если вместо заготовок / необходимо об­рабатывать заготовку с другим диаметром отверстия, рука 5 робота устанавливает в рабочую позицию хон б с диаметром D\. В магазине станка устанавливают до шес­ти различных хонов. Для компенсации износа хонов предусматривают особую систему управления. Диаметр d отверстия обработанной детали измеряет вводимая в него головка 2. Полученная информация обрабатывается в приборе 3 и передается в виде импульсов в устройство 4, которое, действуя через штангу хона, изменяет на величину его износа диаметр отверстия.

7. СУПЕРФИНИШ

Суперфинишем в основном уменьша­ют шероховатость поверхности, остав­шуюся от предыдущей обработки. При этом изменяются глубина и вид микро­неровностей, обрабатываемые поверхно­сти получают сетчатый рельеф. Поверх­ность становится чрезвычайно гладкой, что обеспечивает более благоприятные

МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

429

условия взаимодействия трущихся по­верхностей.

Поверхности обрабатывают абразив­ными брусками, устанавливаемыми в спе­циальной головке. Для суперфиниша ха­рактерно колебательное движение брусков наряду с движением заготовки. Процесс резания происходит при давлении брусков (0,5 ... 3) 10⁵ Па и в присутствии смазочно­го материала малой вязкости.

Схема обработки наружной цилинд­рической поверхности приведена на рис. 6.96, а. Плотная сетка микронеровно­стей создается сочетанием трех движений: вращательного D_s заготовки, возвратно-поступательного D_s и колебательного

брусков Д.. Амплитуда колебаний брус­ков составляет 1,5 ... 6 мм, а частота 400 ... 1200 колебаний в минуту. Движе­ние D_r ускоряет процесс съема металла и улучшает однородность поверхности. Бруски, будучи подпружиненными, само­устанавливаются по обрабатываемой по­верхности. Соотношение скоростей дви­жений D, : D. в начале обработки долж-

но составлять 2 ... 4, а в конце 8 ... 16. Процесс характеризуется сравнительно малыми скоростями главного движения резания (0,08 ... 0,2 м/с).

Важную роль играет смазочно-охлаж-дающая жидкость. Масляная пленка по­крывает обрабатываемую поверхность, но наиболее крупные микровыступы (рис. 6.96, 6) прорывают ее и в первую очередь срезаются абразивом. Давление брусков на выступы оказывается боль­шим. По мере дальнейшей обработки дав-

ление снижается, так как все большее чис­ло выступов прорывает масляную пленку. Наконец, наступает такой момент (рис. 6.96, в), когда давление бруска не может разорвать пленку, она становится сплош­ной. Создаются условия для жидкостного трения. Процесс отделки автоматически прекращается. В качестве жидкости ис­пользуют смесь керосина (80 ... 90 %) с веретенным или турбинным маслом (20... 10%).

При обработке сталей лучших резуль­татов достигают при применении брусков из электрокорунда, при обработке чугуна и цветных металлов - из карбида крем­ния. В большинстве случаев применяют бруски на керамической или бакелитовой связках. Большое влияние на ход процесса оказывает твердость брусков.

Алмазные бруски увеличивают не только производительность обработки, но и стойкость инструмента в 80 ... 100 раз. Алмазные бруски работают на тех же ре­жимах, что и абразивные, но с давлением, большим на 30 ... 50 %.

Размеры и форма абразивных брусков определяются размерами и конфигурацией обрабатываемой заготовки. Чаще всего для суперфиниша используют два бруска, а при обработке крупных деталей - три или четыре.

Обычно суперфиниширование не уст­раняет погрешности формы, полученные на предшествующей обработке (вол­нистость, конусность, овальность и др.), но усовершенствование процесса позво­ляет снимать увеличенные слои металла, использовать особые режимы обработки.

Рис. 6.96. Схемы отделки суперфинишированием

430

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

В этом случае погрешности преды­дущей обработки значительно умень­шаются.

8. ОТДЕЛОЧНО-ЗАЧИСТНАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ

Обработку применяют для снятия за­усенцев, очистки, размерной и декоратив­ной отделки поверхностей. Заусенцы все­гда сопутствуют процессу резания и пред­ставляют собой излишки материала, рас­полагающиеся на кромках и углах дета­лей. Они имеют вид гребенок малой тол­щины. Как правило, заусенцы образуются в результате сдвига металла при выходе режущего инструмента из контакта с заго­товкой. Также удаляют шаржированные частицы - внедрения в поверхность детали абразивных или алмазных осколков зерен в результате шлифования. На многих де­талях подлежат удалению жировые и мас­ляные пленки, образующиеся после обра­ботки резанием с применением смазочно-охлаждающих жидкостей.

Полное удаление указанных пороков возможно только при обработке электро­искровым, лучевым, ультразвуковым и некоторыми другими методами.

Различные методы удаления заусенцев применяют и в конце технологического процесса. Большое распространение по-

лучили механические методы, особенно с использованием ручного механизирован­ного инструмента: фрезерных или абра­зивных головок, металлических щеток, шлифовальных кругов, ленточных шли­фовальных установок. Для удаления за­усенцев, получения фасок и переходных поверхностей используют также металло­режущие станки (рис. 6.97). Фаски на де­талях типа тел вращения протачивают на станках токарной группы (рис. 6.97, а), а на деталях в виде корпусов, плит, планок -на фрезерных станках (рис. 6.97, б). Целе­сообразно использование специального режущего инструмента - фасонных фрез. Широко используют станки сверлильно-расточной группы (рис. 6.97, в). Фаски на выходе отверстий получают специальны­ми зенковками или обычными сверлами. Производительную обработку кромок де­талей проводят на протяжных станках (рис. 6.97, г). Протяжки выполняют по форме обрабатываемых граней, располо­женных на наружных или внутренних по­верхностях. Используют зуборезные стан­ки (рис. 6.97, д) для снятия заусенцев и получения фасок методом огибания (на­пример, на шлицевых валах).

Важную роль играет отделочная обработка торцовых поверхностей зубь­ев зубчатых колес. Многие колеса долж­ны перемещаться вдоль валов, на которых

Рис. 6.97. Схемы удаления заусенцев

_{£1* \}

МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

431

Рис. 6.98. Схема зубозакругления

они размещены, для того чтобы сцеплять­ся с другими колесами (например, в ко­робках скоростей). Такие сцепления воз­можны, если торцовые поверхности име­ют специфическую форму - скругление, благодаря которому облегчается ввод зубьев во впадины парного колеса. Удары при переключениях колес устраняются, а зубья не подвергаются поломкам.

Зубоскругления прямозубых и косо-зубых колес выполняют на специальных станках различными методами. Наиболее рациональная форма торца зуба бочкооб­разная (рис. 6.98, а). Ее получают, на­пример, обработкой специальной пальце­вой фрезой за счет сочетания движений (рис. 6.98, б). Обрабатываемое колесо вращается с постоянной скоростью, вра­щающаяся фреза совершает возвратно-поступательные перемещения с пере­менной скоростью вдоль оси колеса при скруглении каждого зуба. Вертикальны­ми перемещениями инструмента управ­ляет копир.

Наряду с лезвийным инструментом применяют абразивный. Форму такого инструмента обеспечивают в соответствии с профилем снимаемых фасок. Их полу­чают на наружных и внутренних поверх­ностях. Для обработки зубчатых поверх­ностей методом огибания применяют аб­разивный зубчатый инструмент, имеющий форму зубчатых колес или червяков. При этом обеспечивают настройкой строго согласованные движения заготовки и ин­струмента. Производительность обработки возрастает при использовании в качестве инструмента бесконечной абразивной ленты.

Использование эластичных абразивных инструментов позволяет в определенной степени огибать обрабатываемую поверх­ность и полнее удалять пороки предшест­вующей обработки. Эластичные инстру­менты изготовляют из фетра, войлока, текстиля, на которые приклеивают абра­зивные зерна или порошки. Специальные эластичные инструменты делают из тек­стиля, гладкой или гофрированной бума­ги, дерева, обитого кожей или наборными кожаными пластинками.

Для зачистки, очистки, а также упроч­нения крупногабаритных деталей пер­спективны ударные методы. Деталь по­мещают в камеру и подают на нее из сопла с помощью сжатого воздуха металличе­ский песок, дробь, металлические или пластмассовые шарики. Может быть ис­пользовано несколько сопел.

.. I ■ l-Li'.l I. Л. 1. 14 1 .1 .11.1 .. ! I.'l

'МНУ. У

тишVjf

WW//.

_ш

Лп, 15

■v.'..•.v..vP. .•■•■■'.•■•■...'. ..••.•; ..••.I

_|ши

Рис. 6.99. Схема обработки галтовкой

432

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

С помощью ударных методов выпол­няют полирование, декоративное шлифо­вание, упрочнение, очистку и зачистку. При галтовке детали загружают в барабан навалом. Круглые или граненые барабаны вращаются вокруг горизонтальной, верти­кальной или наклонной оси. Режущим инструментом служит абразивный бой, гранулированный абразив. Для операций полирования применяют абразивные зер­на, абразивные порошки, деревянные ша­ры, обрезки кожи, войлока, мелкие сталь­ные полировальные шарики.

В процессе галтовки абразив и детали взаимодействуют, происходят многочис­ленные соударения, скольжение и микро­резание поверхностей. Для интенсификации процесса обработки детали (Д на рис. 6.99) иногда закрепляют на осях и дополни­тельно вращают (движения D_r] и D ).

При галтовке обрабатываются только на­ружные поверхности. Галтовка сущест­венно снижает стоимость отделочной об­работки.

В автоматизированных комплексах, предназначенных для изготовления слож­ных деталей и оснащенных роботами, за­усенцы можно снимать вращающимися металлическими щетками. Робот, сняв со станка готовую деталь и установив оче-

редную заготовку, не простаивает, а берет специальную головку со щеткой и элек­троприводом и обрабатывает ею весь кон­тур детали. Движениями робота управляет система ЧПУ.

9. ОТДЕЛОЧНАЯ ОБРАБОТКА ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

В процессе нарезания зубчатых колес на поверхностях зубьев возникают по­грешности профиля, появляется неточ­ность шага зубьев и др. Для уменьшения или ликвидации погрешностей зубья до­полнительно обрабатывают. Отделочную обработку для зубьев незакаленных колес называют шевингованием. Предварительно нарезанное прямозубое или косозубое колесо 2 плотно зацепляется с инструмен­том / (рис. 6.100, а). Скрещивание их осей обязательно. При таком характере зацеп­ления в точке А можно разложить ско­рость v_m на составляющие. Составляющая v направлена вдоль зубьев и является ско­ростью резания, возникающей в результа­те скольжения профилей. Обработка со­стоит в срезании (соскабливании) с по­верхности зубьев очень тонких волосооб-

г)

Рис. 6.100. зубчатых»

Схемы отделочной обработки зубьев

МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

433

разных стружек, благодаря чему погреш­ности исправляются, зубчатые колеса ста­новятся более точными, значительно со­кращается шум при их работе.

Отделку проводят специальным метал­лическим инструментом - шевером (рис. 6.100, б). Угол скрещивания осей чаще всего составляет 10 ... 15°. При шевинго­вании инструмент и заготовка воспроиз­водят зацепление винтовой пары. Кроме этого, зубчатое колесо перемещается воз­вратно-поступательно (D_s ) и после ка­ждого двойного хода подается в радиаль­ном направлении (D_s ). Направления

вращения шевера (D„,) и, следовательно, заготовки (Дмг) периодически изменяют­ся. Шевер режет боковыми сторонами зубьев, которые имеют специальные ка­навки (рис. 6.100, в) и, следовательно, представляют собой режущее зубчатое колесо.

На закаленных зубчатых колесах по­грешности боковых поверхностей зубьев удаляют хонингованием (если припуск на обработку не превышает 0,01 ... 0,03 мм на толщину зуба). Процесс хонингования заключается в совместной обкатке заго­товки и абразивного инструмента, имею­щего форму зубчатого колеса. Оси заго­товки и инструмента скрещиваются под углом 15 ... 18°. При вращении зубчатой пары (рис. 6.100, г) возникает составляю­щая скорости скольжения. Абразивные зерна хона обрабатывают боковые сторо­ны зубьев заготовки (рис. 6.100, д). Скоро­сти движений D_X0H и D_3ar вращения пары, находящейся в зацеплении при хонинго-вании, во много раз больше, чем скорости вращения при шевинговании.

Хонингуемые прямозубые или косо-зубые цилиндрические колеса вращаются в плотном зацеплении с хоном. Зубчатое колесо кроме вращения совершает воз­вратно-поступательное движение вдоль оси (D_s ). Направление вращения пары

изменяется при каждом двойном ходе.

При изготовлении хонов в качестве аб­разива используют карбид кремния или электрокорунд. Число зубьев как хона, так и шевера не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса. Вершина зуба колеса постоянно контактирует со впадиной зуба хона. Благодаря этому уменьшается скорость изнашивания хона, а вследствие постоянного внедрения го­ловки зуба колеса во впадину хона проис­ходит автоматическое восстановление его зубьев. Необходима лишь периодическая правка хона по его наружной поверхности, чтобы поддерживать требуемый зазор А (рис. 6.100, д).

Значительные погрешности зубчатых колес, возникшие после термической об­работки, исправляют методом зубо-шлифования. Этот метод отделки обеспе­чивает получение высокой точности с ма­лой шероховатостью поверхности зубьев и может быть использован при обработке цилиндрических и конических зубчатых колес.

Шлифование зубьев цилиндрических колес возможно копированием и обкаткой. Метод копирования по своей сущности соответствует зубонарезанию дисковой модульной фрезой. Эвольвентный про­филь зуба воспроизводится абразивными кругами, имеющими профиль впадин об­рабатываемого колеса.

Шлифование зубьев методом обкатки основано на принципе зацепления обраба­тываемого колеса с зубчатой рейкой. При этом элементы воображаемой зубчатой рейки образованы абразивными инстру­ментами. Так, рейку могут представить два шлифовальных круга, торцы которых расположены вдоль сторон зубьев рейки. Элемент рейки может быть образован и одним кругом, заправленным по форме ее зуба. Для выполнения процесса шлифова­ния методом обкатки осуществляют не только все движения указанной пары, на­ходящейся в зацеплении, но и движения, необходимые для процесса резания. После обработки двух боковых поверхностей

434

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

зубьев колесо поворачивается на величину углового шага (1 /z). Движения резания и деления обеспечивает специальное уст­ройство зубошлифовальных станков.

Результаты, получаемые при обработке зубчатых колес зубошлифованием, могут быть улучшены зубопритиркой. С ее по­мощью можно получать поверхности вы­сокого качества, увеличивать плавность хода и долговечность работы зубчатой пары. Такой метод отделки применяют для закаленных зубчатых колес.

Притиры выполняют в виде зубчатых колес. В зацеплении в результате давления между зубьями притира и обрабатываемо­го колеса мелкозернистый абразив в смеси с маслом внедряется в более мягкую по­верхность притира. Благодаря скольже­нию, возникающему между зубьями при вращении пары, зерна абразива снимают мельчайшие стружки с обрабатываемого колеса. При зубопритирке происходит искусственное изнашивание материала колеса в соответствии с профилем зуба притира.

В ходе обработки притир и колесо, на­ходящиеся в зацеплении, совершают воз-

вратно-поступательное движение. Кроме того, притир совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль своей оси, что обеспечивает равномерность об­работки по всей ширине зуба. Наибольшее распространение получили схемы обра­ботки тремя притирами. Такой метод уве­личивает производительность обработки.

Зубопритирка может обеспечить более высокое качество обработки, чем зубо-шлифование, лишь в случае точного изго­товления зубчатого колеса. Максималь­ный припуск, удаляемый притиркой, не должен превышать 0,05 мм.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. При каких условиях тонкое обтачива­ние может заменить шлифование?

2. Как вы представляете себе схему поли­ровального автомата и полуавтомата?

3. Для каких деталей наиболее целесооб­разна абразивно-жидкостная отделка?

4. Каковы основные преимущества хонин-гования и суперфиниша?

5. Какова роль отделочно-зачистной обра­ботки в решении проблем повышения качества изделий?