Реферат: Суперфиниширование

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ

Общие признаки и Особенности процесса суперфиниширования

В настоящее время в серийном и массовом произ­водстве при изготовлении ответственных деталей предъ­являются высокие требования к точности и шерохо­ватости поверхности: некруглость менее 1 мкм, вол­нистость менее 0,2 мкм, нецилиндричность и непрямо­линейность образующей менее 2—5 мкм, параметр шероховатости Ra = 0,02— 0,8 мкм, отсутствие дефект­ного слоя металла (структурно-фазовых изменений, на­пряжений растяжения, микротрещин), определенные значения параметров формы микронеровностей и опор­ной поверхности.

Обеспечение этих требований достигается с по­мощью таких процессов абразивной обработки, как хо-нингование и суперфиниширование брусками из тради­ционных и сверхтвердых абразивных материалов. Эти процессы относят к процессам доводки; хонингование производится при одновременно выполняемых враща­тельном и возвратно-поступательном движениях инст­румента (головки с брусками), суперфиниширование— при вращении заготовки и колебательном движении бруска. Суперфинишная головка с бруском или заго­товка может совершать также движение подачи вдоль оси заготовки. На рис. 1.1 приведенa схемa рабо­чих движений. При суперфинишировании прижим бруска осуществляется с помощью гидравлических или пневматических систем.

При контакте рабочей поверхности бруска с обрабаты­ваемой поверхностью заготовки происходит царапание ме­талла одновременно большим числом абразивных час­тиц. Размер таких частиц при суперфинишировании—5—20 мкм, среднее число частиц на поверхности бруска 0.004-0.005 зерен на 1 мм² . Основ­ными видами взаимодействия абразивных зерен с ме­таллом являются микрорезание со снятием тончайших стружек и трение с пластическим оттеснением металла. Для интенсивного резания необходимо, чтобы абразив­ный брусок самозатачивался путем скалывания и вы­рывания затупившихся зерен из связки. При исполь­зовании брусков из сверхтвердых абразивных мате­риалов (алмаза, эльбора) зерна длительное время со-

/ — деталь; 2 — брусок ( V .— окруж­ная скорость детали. S —осевая пода­ча, Оос — скорость осевой подачи, n — частота колебании бруска, а — размах колебаний, ас — угол сетки).

храняют свою остроту, преобладает микроскалывание зерен,а не вырывание их,что значительно повышает стойкость брусков.

Путем выбора оптимальных характеристик брусков и регулирования параметров обработки (скорости, дав­ления) можно управлять процессом обработки, осу­ществляя на первой стадии непрекращающееся резание металла в течение достаточно длительного времени, необходимого для исправления погрешностей формы заготовки, удаления исходной шероховатости и дефект­ного слоя. Скорость съема металла при этом состав­ляет 2—4 мкм/с. Для получения поверхности с малой шероховатостью (0,04—0,08 мкм), а также для создания благоприятного микрорельефа по­верхности деталей и упрочненного поверхностного слоя металла процесс обработки на заключительной стадии может быть переведен в режим преобладающего гра­ничного трения, при котором съем металла резко сокра­щается, а брусок выглаживает обрабатываемую по­верхность. Такой переход можно осуществить, изменяя параметры обработки: повышая окружную скорость за­готовки или инструмента, снижая давление бруска и частоту колебаний бруска.

Ранее применявшийся процесс обработки брусками с самопрекращением резания и съема металла был не­управляемым и не мог обеспечивать стабильного ка­чества деталей, так как самопрекращение съема ме­талла часто происходит значительно раньше, чем уда­ляется припуск, необходимый для исправления погреш­ностей формы и устранения дефектного слоя.

В отличие от шлифования, при котором контактная поверхность составляет незначительную часть рабочей поверхности круга, при суперфиниширо­вании брусок постоянно соприкасается с деталью по всей рабочей поверхности, причем в начальный момент времени брусок прирабатывается к обрабатывае­мой поверхности. Такой контакт пары брусок — заго­товка способствует повышению производительности обработки и точности формы деталей. Давление при суперфинишировании на поверхности контакта бруска с деталью составляет 0,1—1 МПа, что в 10—100 раз меньше, чем давление при шлифовании. Скорость резания при обработке брусками 10—100 м/мин, т. е. в 15—100 раз ниже, чем при шлифова­нии. В результате при суперфиниши­ровании тепловыделение в зоне обработки значительно ниже, чем при шлифовании, а контактная темпера­тура не превышает 60—100 °С. Таким образом, отсутствуют физические причины образования в по­верхностном слое микротрещин и прижогов, а также остаточных напряжений растяжения.

. При суперфинишировании с упругим (через пружину) поджимом бруска жесткость системы мала, а сила резания практически постоянна, независимо от формы заготовки, вследствие чего происходит незна­чительное исправление погрешностей формы. В настоя­щее время разработаны и широко применяются кон­струкции суперфинишных головок с более жесткой гидравлической системой прижима бруска, которые значительно повышают производительность и точность обработки.

Характерным признаком процесса суперфиниширо­вания является повышенная частота (20—50 Гц) коле­баний абразивного бруска. Колебательное движение интенсифицирует процессы и резания металла, и самозатачивания бруска, создает более однородный микро­рельеф с меньшей шероховатостью обработанной по­верхности. В настоящее время разработаны и используются станки и головки для наружного супер­финиширования внутренних поверхностей (например, дорожек качения наружных колец подшипник

ов ).

Области применения операции суперфиниширования .

Суперфиниширование применяют в качестве фи­нишной операции, в основном при обработке наружных поверхностей деталей, эксплуатируемых в условиях трения скольжения или качения; в ряде случаев супер­финишированием обрабатывают также внутренние и торцовые поверхности, например дорожки качения на­ружных колец радиальных и упорных подшипников качения. Как правило, суперфиниширование произво­дят после операций шлифования, а для нетермообрабо-танных деталей — после операций тонкого точения. Суперфинишированию подвергаются поверхности де­талей, установленных как в центрах (рис. 1.7, а), так и на опорных валках, т. е. бесцентровым методом (рис. 1.7,6). Можно суперфинишировать пологие ко­нические поверхности, для чего при центровой обра­ботке головка с бруском разворачивается на требуемый угол, а при бесцентровой — используются специальные профильные опорные валки. Для суперфиниширования внутренних поверхностей (отверстий) небольшой длины (рис. 1.7, б) деталь устанавливают в патроне, а брусок закрепляют в специальной державке, которую вводят в обрабатываемое отверстие. При суперфинишировании внутренних сферических поверхностей (рис. 1.7,г), главным образом желобов колец шарикоподшипников, деталь вращается, а брусок совершает колебательное движение относительно центра качаний, выбранного так, чтобы радиус качаний совпадал с радиусом желоба. Суперфиниширование плоских торцовых поверхностей (рис. \.7,д) выполняется с помощью вращающегося •шлифовального круга, шпиндель которого может со­вершать также колебательное движение. Ось враще­ния круга, как правило, смещена но отношению к оси

Рис. 1.7. Схемы суперфиниширования деталей различной конфигура­ции: а—цилиндрических и конических (в центрах), б—цилиндриче­ских и пологих конических (на опорных валках); в—отверстии; г— внутренних сферических поверхностей; д — плоских торцовых поверх­ностей, е — выпуклых торцовых поверхностей

детали. При обработке выпуклых торцовых поверх­ностей (рис. 1.7, е) ось вращения круга наклоняется по отношению к оси детали под некоторым углом.

Широкое распространение суперфиниширование по­лучило в производстве подшипников для доводки до­рожек качения колец и роликов. В автомобильной и тракторной промышленности суперфинишированием обрабатывают шейки коленчатых и распределительных валов, поршневые пальцы, валы коробок передач, штоки амортизаторов. В станкостроении суперфиниши-руют шпиндели и пиноли, в других отраслях машино­строения — гладкие и ступенчатые валы, оси, роторы, калибры и другие детали.

Выбор брусков для суперфиниширования

Одним из условий наиболее эффективного выполне­ния операции суперфиниширования является правильный выбор размеров брусков. Рабочую ширину бруска В (рис. 4.1, а) выбирают в зависимости от диаметра обраба­тываемой детали D, т. е.

В= (0,4— 0,7) D ,

причем с увел

Рис. 4.1. Форма и размеры брусков для суперфиниширования

ичением диаметра детали отношение B / D уменьшается. При использовании чрезмерно широких брусков затрудняются доступ смазочно-охлаждающей жидкости в зону обработки и удаление отходов, что приводит к ухудшению качества

поверхности детали. Кроме того, при очень большой дуге контакта бруска с деталью наблюдается обламывание кромок бруска, особенно в на­чале обработки, когда усилия резания резко изменяются под влиянием погрешностей геометрической формы де­тали.

Таблица 4.7 Выбор ширины и числа брусков для суперфиниширования

Для обработки деталей больших диаметров следует применять два бруска (рис. 4.1, б) и более, используя для этого специальные державки. В табл. 4.7 приведены дан­ные по выбору оптимальных ширины и числа брусков при суперфинишировании в зависимости от диаметра детали. При обработке деталей со шпоночными канавками, па­зами, окнами ширина бруска должна быть не менее полу­торной ширины канавки или паза (рис. 4.1, в), а при обра­ботке разверток (рис. 4.1, г) под бруском должно одновре­менно находиться не менее трех зубьев.

Длина бруска L со­ставляет 1,5—3 его шири­ны В. При большей длине возможен перекос бруска по отношению к оси дета­ли, что приводит к его не­равномерному изнашива­нию и ухудшению качества поверхности детали. При обработке корот­ких открытых участков де­талей без продольной по­дачи длина бруска должна быть равной длине обрабатываемой поверхности, что спо­собствует получению правильной геометрической формы детали (рис. 4.1,<9), так как при более коротком бруске образуются вогнутые (рис. 4.1,е), а при более длинном бруске — выпуклые (рис. 4.1, ж) краевые зоны, что неже­лательно.

Обработку без продольной подачи коротких участков, ограниченных буртиками и уступами, производят брус­ками, длина которых

1==1об— а,

где /об — длина обрабатываемой поверхности; а — раз­мах колебаний бруска.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--