Лекция 29. Методы отделочной отработки поверхностей

Дальнейшее развитие машиностроения связано с увеличением нагрузок на детали машин, увеличением скоростей движения, уменьшением массы конструкций. Выполнить это возможно при достижении особых качеств поверхностей деталей. Однако эти качества не всегда могут быть обеспечены 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.

Велика роль отделочной обработки в повышении надежности работы деталей машин. Для отдельных методов обработки харак­терны малые силы резания, небольшие толщины срезаемых слоев материала, незначительное тепловыделение. При обработке силы, прикладываемые для закрепления заготовок, относительно неве­лики. Поэтому заготовки деформируются незначительно. Эти тех­нологические особенности способствуют дальнейшему развитию и широкому применению методов отделочной обработки.

Отделочными методами обработки являются топкое обтачива­ние, тонкое растачивание, тонкое шлифование, полирование, при­тирка, абразивно-жидкостная отделка, хонингование, суперфини­ширование. Распространены отделочные методы обработки зуб­чатых колес: зубозакругление, зубошевингование, зубохонингование, зубошлифование и зубопритирка.

Методы отделки поверхностей чистовыми резцами и шлифовальными кругами

Тонким обтачиванием иногда заменяют шлифование. Процесс осуществляется при высоких скоростях резания, малых глубинах и подачах. Находят применение токарные резцы с широкими ре­жущими лезвиями, расположенными 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.

Алмазными резцами обтачивают заготовки из цветных металлов и сплавов, пластмассы и другие неметаллические материалы. Обладая очень высокой стойкостью, алмазные резцы продолжи­тельное время работают без подналадки и обеспечивают высокую точность.

Тонкое обтачивание требует применения быстроходных стан­ков высокой жесткости и точности а также качественной предварительной обработки заготовок. Это же необходимо при тонком строгании. Применяют и тонкое фрезерование.

Тонким растачиванием заменяют шлифование, особенно в тех случаях, когда заготовки выполнены из вязких цветных сплавов, либо из стали, но являются тонкостенными. Тонкое растачивание целесообразно при точной обработке глухих отверстий или когда по условиям работы детали не допустимо, чтобы абразивные зерна оставались в порах обработанной поверхности.

Режимы резания при тонком растачивании аналогичны режи­мам при тонком обтачивании. Необходимо использование жестких станков и исключение вибраций шпинделей и оправок с расточным инструментом. Расточные резцы выполняют из твердого сплава или алмазов.

Тонкое шлифование производят мягким, мелкозернистым кру­гом при больших скоростях резания (vK > 40 м/с) и очень 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, например, обработки вала подача на глубину реза­ния выключается, а продольная подача не включается. Процесс обработки, тем не менее, продолжается за счет упругих сил, воз­никающих в станке и заготовке, когда они были деформированы силой резания при шлифовании с подачей на глубину. В таком режиме станок работает некоторое время, силы резания посте­пенно уменьшаются, становясь исчезающе малыми, а точность обработки значительно повышается.

Полирование заготовок

Полированием уменьшают шероховатость поверхностей заго­товок. Этим методом получают зеркальный блеск на ответственных частях деталей (дорожки качения подшипников), либо на деталях для декоративных целей (облицовочные части автомобилей).

Обрабатывают полировальными настами или абразивными зернами, смешанными со смазкой. Эти материалы наносят на быстро вращающиеся эластичные круги (например, фетровые) или колеб­лющиеся щетки. Хорошие результаты дает полирование быстро-движущимися бесконечными абразивными лентами (шкурками). Заготовку подводят к носителю пасты или абразива и перемещают так, чтобы вся поверхность подвергалась обработке. При полиро­вании фасонных поверхностей заготовки, как правило, перемещают вручную, а при полировании плоских, цилиндрических и кони­ческих поверхностей могут быть использованы полировальныо станки.

В зоне полирования одновременно происходят следующие ос­новные процессы: тонкое резание, пластическое деформирование поверхностного слоял химические реакции — воздействие на металл химически активных веществ, находящихся в полировочной пасте. Качество и эксплуатационные свойства полированной по­верхности зависят от того, какой из указанных процессов имеет преобладающее значение. 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, глубина которых значительно отличается друг от друга. В ходе полирования проис­ходит постепенный переход от процесса резания к процессу вы­глаживания.

Рис. 87. Схемы полирования

В качестве абразивного материала применяют порошки из электрокорунда и окиси железа при полировании стали; карбида кремния и окиси железа при полировании чугуна; окиси хрома и наждака при полировании алюминия и сплавов меди. Порошок смешивают со смазкой, которая состоит из смеси воска, сала, па­рафина и керосина. Пасты могут содержать абразивные материалы: крокус, окись хрома, венскую известь и др. Полировальные круги изготовляют из войлока, фетра, кожи, капрона, спрессо­ванной ткани и других материалов.

Полируют на больших скоростях (до 40—50 м/с). Заготовка поджимается к кругу усилием Р (рис. 87, а) и совершает движения подачи sпp и sкp в соответствии с профилем обрабатывае­мой поверхности. Полирование лентами (рис. 87, б) имеет ряд преимуществ. Рабочая поверхность ленты значительно пре­вышает рабочую поверхность круга, вследствие чего происходит интенсивное рассеяние теплоты. Эластичная лента огибает всю шлифуемую поверхность. Поэтому движений подачи может не быть.

Главное движение при полировании иногда совершает и за­готовка 3, имеющая, например, форму кольца с фасонной внутрен­ней поверхностью (рис. 87, в). Абразивная лента 1 поджима­ется через полировальник 2 к обрабатываемой поверхности и пе­риодически перемещается (движение sпр).

Полировать можно в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Заготовки, закрепленные на транспортере, непрерывно перемещаются относительно круга или ленты. Детали снимают на ходу транспортера.

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