Инструменты, применяемые при опиливании

Основными рабочими инструментами, применяемыми при опиливании, являются напильники, рашпили и надфили.

Напильники представляют собой стальные закаленные бруски, на рабочих поверхностях которых нанесено большое количество насечек или нарезок, образующих режущие зубья напильника. Эти зубья обеспечивают срезание с поверхности заготовки небольшого слоя металла в виде стружки. Напильники изготавливают из инструментальных углеродистых сталей марок У10, У12, У13и инструментальных легированных сталей марок ШХ6, ШХ9, ШХ12.

Насечки на поверхности напильника образуют зубья, причем чем меньше насечек на единицу длины напильника, тем крупнее зубья. По виду насечек различают напильники с одинарной (рис. 3.1, а), двойной (перекрестной) (рис. 3.1, б) и рашпильной (рис. 3.1, в) насечками.

Напильники с одинарной насечкой срезают металл широкой стружкой, равной всей длине зуба, что требует приложения больших усилий. Такие напильники применяются для обработки цветных металлов, их сплавов и неметаллических материалов.

Напильники с двойной насечкой имеют основную насечку (более глубокую) и нанесенную поверх нее вспомогательную (более мелкую), которая обеспечивает дробление стружки по длине, что снижает усилия, прикладываемые к напильнику при работе. П1аг нанесения основной и вспомогательной насечек неодинаков, поэтому зубья напильника располагаются друг за другом по прямой, составляющей с осью напильника угол 5 Такое расположение зубьев на напильнике обеспечивает частичное перекрытие следов от зубьев на обработанной поверхности, что уменьшает ее шероховатость.

Напильники с рашпильной насечкой (рашпили) имеют зубья, которые образуются выдавливанием металла из поверхности заготовки напильника при помощи специального зубила. Каждый зуб рашпильной насечки смещен относительно расположенного впереди зуба на половину шага. Такое расположение зубьев на поверхности напильника обеспечивает уменьшение глубины канавок, образованных зубьями, за счет частичного перекрытия следов зубьев на поверхности заготовки, что облегчает резание. Рашпили применяют для опиливания мягких материалов (баббит, свинец, дерево, каучук, резина, некоторые виды пластмасс).

Насечки на поверхности напильника получают различными методами: насеканием (рис. 3.2, а) на специальных станках, фрезерованием (рис. 3.2, б) и протягиванием (рис. 3.2, в). Независимо от способа получения насечки зубья, образованные на поверхности напильника, имеют форму режущего клина, геометрическая форма которого определяется углом заострения р>, задним углом а, передним углом у и углом резания 5 (см. рис. 3.2, а).

Передний угол — это угол между передней поверхностью зуба и плоскостью, проходящей через его вершину перпендикулярно оси напильника. Угол заострения — это угол между передней и задней поверхностями зуба. Задний угол — это угол между задней поверхностью зуба и касательной к обработанной поверхности. Угол резания — это угол между передней поверхностью зуба и плоскостью обработанной поверхности.

Напильники классифицируются в зависимости от числа насечек на 10 мм длины напильника на 6 классов Насечки имеют номера от 0 до 5, при этом чем меньше номер насечки, тем больше расстояние между насечками и соответственно крупнее зуб. Выбор номера напильника зависит от характера работ, которые будут им выполняться. Чем выше требования к точности обработки и шероховатости обработанной поверхности, тем более мелким должен быть зуб напильника.

Для грубого чернового опиливания (шероховатость Rz 160… 80, точность 0,2…0,3 мм) применяются напильники 0-го и 1-го классов (драчевые), имеющие от 5 до 14 зубьев на 10 мм насеченной части в зависимости от длины напильника.

Для выполнения чистовой обработки (шероховатость Rz 40… 20, точность 0,05…0,1 мм) используются напильники с более мелким зубом 2-го и 3-го классов (личные), имеющие от 8 до 20 насечек на 10 мм длины насеченной части напильника.

Обработка отверстий.

После выполнения отверстий в сплошном материале производится их обработка для увеличения размеров и снижения шероховатости поверхностей, а также обработка предварительно полученных отверстий (например, литьем, продавливанием и т.п.). Обработка отверстий выполняется несколькими способами, в зависимости от того, какие параметры точности и шероховатости поверхности отверстия заданы чертежом. В соответствии с выбранным способом обработки выбирается и инструмент для ее осуществления. При обработке отверстий различают три основных вида операций: сверление, зенкерование, развертывание и их разновидности: рассверливание, зенкование, зенкерование.

 

Сверление

 

Сверление — это операция по образованию сквозных и глухих отверстий в сплошном материале, выполняемая при помощи режущего инструмента — сверла. Различают сверление ручное — ручными пневматическими и электрическими сверлильными устройствами (дрелями) и сверление на сверлильных станках. Ручные сверлильные устройства используются для получения отверстий диаметром до 12 мм в материалах небольшой и средней твердости (пластмассы, цветные металлы, конструкционные стали и др.). Для сверления и обработки отверстий большего диаметра, повышения производительности труда и качества обработки используют настольные сверлильные и стационарные станки — вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные.

Одной из разновидностей сверления является рассверливание — увеличение диаметра отверстия, просверленного ранее. В качестве инструментов для рассверливания отверстий, также как и для сверления, используют сверла. Не рекомендуется рассверливать отверстия, полученные в заготовке методом литья, ковки или штамповки. Такие отверстия имеют различную твердость по поверхности отверстия из-за окалины, образующейся при литье, а также из-за неравномерной концентрации внутренних напряжений в металле на различных участках поверхности отверстий, полученных методом ковки или штамповки. Наличие мест с неравномерной и повышенной твердостью поверхности приводит к изменению радиальных нагрузок на сверло в процессе обработки отверстия, что ведет к смещению его оси, а также является причиной поломки сверла. Обработка отверстий сверлением и рассверливанием позволяет получить точность размеров обработанного отверстия до 10-го квалитета и шероховатость обработанной поверхности до Rz 80.

 

Зенкерование

 

Зенкерованием называется операция, связанная с обработкой предварительно просверленных, штампованных, литых или полученных другими методами отверстий с целью придания им более правильной геометрической формы (устранение отклонений от круглости и других дефектов), а также достижения более высокой, по сравнению со сверлением, точности (до 8-го квалитета) и более низкой шероховатости (до Ra 1,25). Зенкерование ведут либо на настольных сверлильных станках (при небольших диаметрах отверстий), либо на стационарном сверлильном оборудовании, устанавливаемом на фундаменте. Ручное сверлильное оборудование для зенкерования не применяется, так как оно не может обеспечить получение требуемых точности и шероховатости поверхности. К разновидностям зенкерования относятся зенкование и цекование.

 

Зенкование

 

Зенкование — это обработка на вершине просверленных отверстий цилиндрических или конических углублений под головки винтов и заклепок, а также фасок. Операция выполняется при помощи специального инструмента — зенковки.

Основные правила зенкования отверстий:

• необходимо соблюдать правильную последовательность зенкования отверстий: вначале просверлить отверстие, а потом осуществить его зенкование;

• сверление отверстия и его зенкование следует производить с одной установки заготовки (детали), сменяя только инструмент;

• зенкование следует выполнять при ручной подаче зенковки и малой частоте вращения шпинделя (не более 100 об/мин) с применением эмульсии, глубину зенкования надо проверять штангенциркулем или линейкой станка;

• при зенковании отверстий цилиндрической зенковкой, когда диаметр цапфы больше диаметра отверстия, необходимо вначале просверлить отверстие по диаметру цапфы, а затем зенковать отверстие. Заключительная операция — рассверливание отверстия на заданный размер.

Цекование — это операция по зачистке торцевых поверхностей при обработке бобышек под шайбы, гайки, стопорные кольца. Операция производится с помощью специального инструмента — це- ковки, которая устанавливается на специальных оправках.

 

Развертывание

 

Развертывание — это операция по обработке ранее просверленных отверстий с высокой степенью точности (до 6-го квалитета) и малой шероховатостью (до Ra 0,63). Обработка развертыванием выполняется после предварительного сверления, рассверливания и зенкерования отверстия развертками, которые подразделяются на черновые и чистовые, ручные и машинные. Осуществляется развертывание как вручную, так и на станках, как правило, стационарных. Конструкция инструмента выбирается в зависимости от применяемого метода обработки.

Основные правила развертывания отверстий:

• необходимо точно соблюдать величину припуска на развертывание, руководствуясь соответствующей таблицей;

• ручное развертывание следует выполнять в два приема: вначале черновое, а затем чистовое;

• в процессе развертывания отверстия в стальной заготовке необходимо обильно смазывать обрабатываемую поверхность эмульсией или минеральным маслом, чугунные заготовки следует развертывать всухую;

• ручное развертывание следует осуществлять только по часовой стрелке во избежание задиров стенок отверстия стружкой;

• в процессе обработки следует периодически очищать развертку от стружки;

• точность обработки развернутых отверстий следует проверять калибрами: цилиндрических — проходным и непроходным; конических — по предельным рискам на калибре. Развернутое коническое отверстие допускается проверять контрольным штифтом «на карандаш»;

 

• сверление и развертывание отверстий на сверлильном станке машинной разверткой необходимо производить с одной установки заготовки, меняя только обрабатывающий инструмент.

3.3 Обработка резьбовых поверхностей.

Обработка резьбовых поверхностей — это операция, которая осуществляется снятием слоя материала (стружки) с обрабатываемой поверхности или без снятия стружки, т.е. пластическим деформированием. В первом случае речь идет о нарезании резьбы, а

Дефект Причина Способ предупреждения Сверление Перекос отверстия Стол станка неперпендикулярен шпинделю. Попадание стружки под нижнюю поверхность заготовки. Неправильные (непараллельные) подкладки. Неправильная установка заготовки на столе станка. Неисправные и неточные приспособления Выверить правильность положения стола. При установке очищать стол и заготовку от грязи и стружки. Исправить или заменить прокладки. Проверить установку и крепление заготовки. Заменить приспособление исправным Смещение отверстия Биение сверла в шпинделе. Увод сверла в сторону. Неправильная установка или слабое крепление заготовки на столе (при сверлении заготовка сместилась). Неверная разметка при сверлении по разметке Устранить биение сверла. Проверить правильность заточки сверла, выверить его на биение и правильно заточить. Проверить установку и крепление заготовки, надежно закрепить ее на столе станка. Правильно размечать заготовку Завышенный диаметр отверстия Люфт шпинделя станка. Неправильные углы заточки сверла или разная длина режущих кромок. Смещение поперечной режущей кромки Во всех перечисленных случаях следует правильно переточить сверло Грубо обработана поверхность стенок отверстия Завышена подача сверла. Тупое и неправильно заточенное сверло. Некачественная установка заготовки или сверла. Недостаточное охлаждение или неправильный состав охлаждающей жидкости Правильно заточить сверло. Проверить правильность крепления сверла и обрабатываемой заготовки. Увеличить охлаждение сверла или заменить охлаждающую жидкость Увеличение глубины отверстия Неправильная установка упора на глубину Точно установить упор на заданную глубину резания

Окончание табл. 3.2 Дефект Причина Способ предупреждения Зенкерование Грубая обработка, задиры на обработанной поверхности отверстия Под зубья инструмента попадает стружка Отверстия в заготовках из стали обрабатывать с применением смазывающе-охлаждающей жидкости Перекос отверстия, зенкерованного в необработанной корпусной детали Неправильная установка заготовки на столе станка При установке заготовки на столе станка особое внимание обращать на расположение оси обрабатываемого отверстия относительно оси инструмента. Прочно закреплять заготовку на столе станка Диаметр зенкованной части отверстия больше диаметра зенковки Диаметр штифта зенковки меньше диаметра отверстия Внимательно следить за тем, чтобы диаметр штифта зенковки точно соответствовал диаметру обрабатываемого отверстия Глубина зенкования части отверстия меньше или больше заданной Работа не окончена. Невнимательность при измерениях, невнимательность при работе Продолжить работу и более внимательно относиться к измерению глубины зенкования. Во втором случае брак является неисправимым   Грубая обработка, задиры на обработанной поверхности Обработка производилась без смазывающе- охлаждающей жидкости. Применялись неправильные приемы развертывания И при черновом и при чистовом развертывании отверстий в стальных деталях обязательно применять смазывающе- охлаждающую жидкое! ь. Развертывание производить только вращением воротка по часовой стрелке Диаметр развернутого отверстия меньше заданного, проходная пробка калибра не входит в отверстие Работа выполнялась сильно изношенной разверткой Сменить инструмент

во втором — о ее накатывании. В условиях промышленного производства обработка проводится с использованием универсального или специального (резьбонарезного и резьбонакатного) оборудования. На практике при сборке, ремонте оборудования и проведении монтажных работ применяется нарезание и накатывание резьбы вручную или с помощью ручных механизированных инструментов и приспособлений.

4. Пригоночные операции слесарной обработки.

4.1.Распиливание и припасовка.

Распиливание является разновидностью опиливания. При распиливании выполняется обработка напильником отверстия или проема для обеспечения заданных форм и размеров после того, как это отверстие или проем предварительно получены сверлением, обсверливанием контура с последующим вырубанием перемычек, выпиливанием незамкнутого контура (проема) ручной ножовкой, штамповкой или др. Эта операция часто применяется в слесарной практике, особенно при выполнении ремонтных, сборочных и инструментальных работ.

Рисунок 15.1 Шаблон и вкладыш: а - шаблон; б - выработка; в - вкладыш (Б. С Покровский В. А. Скакун «Слесарное дело» Москва 2003)

В зависимости от формы контура, подлежащего распиливанию, выбирается форма рабочего инструмента (напильника, надфиля), соответствующие приспособления и контрольно-измерительные инструменты.

Особенность операции распиливания по сравнению с опиливанием состоит в том, что контроль качества обработки (размеров и конфигурации) производится специальными проверочными инструментами - шаблонами, выработками, вкладышами и т.д. наряду с применением универсальных измерительных инструментов.

Припасовка - это слесарная операция по взаимной пригонке способами опиливания двух сопряженных деталей (пары). Припасовываемые контуры пар деталей подразделяются на замкнутые (типа отверстий) и открытые (типа проемов). Одна из припасовываемых деталей (с отверстием, проемом) называется проймой, а деталь, входящая в пройму, - вкладышем.

Распиливание и припасовка - весьма трудоемкие слесарные операции, поэтому их стараются по возможности механизировать.

Шабрение.

Шабрением называется операция по снятию (соскабливанию) с поверхностей деталей очень тонких частиц металла специальным режущим инструментом - шабером.

Цель шабрения - обеспечение плотного прилегания сопрягаемых поверхностей и герметичности (непроницаемости) соединения. Шабрением обрабатывают прямолинейные и криволинейные поверхности вручную или на станках.

Широкое применение шабрения объясняется тем, что полученная поверхность обладает особыми качествами:

• более износостойка, чем шлифовальная или полученная притиркой абразивами, потому что не имеет шаржированных в поры остатков абразивных зерен, ускоряющих процесс износа;
• лучше смачивается и дольше сохраняет смазывающие вещества благодаря наличию так называемой разбивки (соскабливанию) этой поверхности, что также повышает ее износостойкость и снижает коэффициент трения;
• позволяет использовать самый простой и наиболее доступный метод оценки ее качества по числу пятен на единицу площади.

Ручное шабрение - трудоемкий процесс, поэтому его заменяют более производительной обработкой на станках.

Шабрению предшествует чистовая обработка резанием. Поверхность, подлежащую шабрению, чисто и точно обрабатывают, опиливают личным напильником, строгают или фрезеруют. На шабрение оставляют припуск 0,1...0,4 мм в зависимости от ширины и длины поверхности.

При больших припусках и значительных неровностях поверхность сначала припиливают личным напильником с проверкой на краску (рисунок 17.2), напильник предварительно натирают мелом для устранения скольжения по краске и засаливания насечки.

Рисунок 17.2 Припиливание поверхности с проверкой на краску (Макиенко Н.И. Общий курс слесарного дела М.: Высш. шк., 1989.)

Напильник перемещают круговым движением, снимая металл с окрашенных мест. В целях предотвращения образования глубоких напильник очищают стальной щеткой. Опиливание ведут осторожно, так как при излишнем опиливании могут остаться глубокие впадины.

После опиливания окрашенных пятен заготовку (деталь) освобождают от тисков и вторично проверяют плоскости на окрашенной поверочной плите, затем продолжают опиливать слой металла по новым пятнам краски. Опиливания и проверки чередуют до тех пор, пока не будет получена ровная поверхность с большим количеством равномерно расположенных пятен (особенно по краям).

Притирка и доводка.

Притиркой называется обработка деталей, работающих в паре, для обеспечения наилучшего контакта их рабочих поверхностей.

 

Притирка осуществляются абразивными порошками или пастами, наносимыми соответственно или на обрабатываемые поверхности, или на специальный инструмент - притир.

Припуск на притирку составляет 0,01...0,02 мм. Точность притирки - 0,001...0,002 мм. Доводка обеспечивает точность по 5...6-му квалитетам и шероховатость поверхности до Ra 0,05.

В машиностроении притирке подвергают гидравлические пары, пробки и корпуса кранов, клапаны и их седла в двигателях внутреннего сгорания, рабочие поверхности измерительных инструментов и т. п.

Притирочные материалы. Абразивные материалы (абразивы) - это мелкозернистые кристаллические порошкообразные, а также и массивные твердые тела, применяемые для механической обработки различных материалов.

Абразивы делятся на естественные (природные) и искусственные. Различают также твердые абразивные материалы, имеющие твердость, большую твердости закаленной стали, и мягкие, имеющие меньшую твердость.

К твердым естественным абразивным материалам относят минералы, содержащие оксид алюминия (естественный корунд, наждак) и оксид кремния (кварц, кремень, алмаз).

Для притирки (доводки) стали применяют порошки электрокорунда нормального, белого и хромистого, а также монокорунда, для обработки чугуна и хрупких материалов - карбид кремния, для обработки твердых сплавов и других труднообрабатываемых материалов - порошки карбида бора, синтетических алмазов.

Мягкими абразивными материалами притирают (доводят) отожженную сталь, чугун, медные и алюминиевые сплавы. Для грубой притирки используют абразивные шлифующие порошки зернистостью 220...280, для предварительной притирки - микропорошки 800, а для окончательной - 1600.

Из мягких абразивных материалов наиболее широко применяют пасты. Их выпускают в виде тюбиков цилиндрической формы (диаметром 36 мм и высотой 50 мм) или в кусках. Паста широко применяется для окончательных доводочных работ, когда кроме высокой точности и малой шероховатости требуется получение блестящей поверхности.

Применение паст обеспечивает также повышение износоустойчивости обработанных деталей, так как на поверхности не остается включений твердых абразивных материалов, способствующих изнашиванию поверхностей.

Различают три сорта пасты - грубую, среднюю и тонкую.

Грубую (крупную) пасту применяют для снятия слоя металла толщиной в несколько десятых долей миллиметра, например для удаления следов обработки опиливанием, грубым шабрением, строганием, шлифованием. Детали после притирки (доводки) этой пастой имеют матовую поверхность.

Средней (мелкой) пастой снимают слой металла, измеряемый сотыми долями миллиметра, получая более чистую поверхность, без штрихов.

Тонкая (микромелкая) паста служит для окончательной обработки и придает поверхности зеркальный блеск. Тонкой пастой снимают припуски в тысячные доли миллиметра.

Виды притиров. Доводку выполняют специальным инструментом - притиром, форма которого должна соответствовать форме обрабатываемой поверхности. По форме притиры делят на плоские, цилиндрические (стержни и кольца), резьбовые и специальные (шаровые, асимметричные и неправильной формы).

Рисунок 18.2 Плоские притиры: а - сканавками, б - гладкий; шаржирование притиров: в - плоского, г - круглого (Макиенко Н.И. Общий курс слесарного дела М.: Высш. шк., 1989.)

Существуют два способа покрытия притиров абразивным порошком - прямой и косвенный.

При прямом способе абразивный порошок вдавливают в притир до работы. Плоский притир шаржируют с помощью стального закаленного бруска или валика (рисунок 18.2, в). Круглый притир диаметром более 10 мм шаржируют на твердой стальной плите, на которую насыпан тонким, ровным слоем абразивный порошок. С помощью другой плиты притир прокатывают до тех пор, пока абразив не будет вдавлен в него равномерно по всей поверхности (рисунок 18.2, г).

Притиры могут быть подвижными и неподвижными. Подвижный притир при доводке перемещается, а деталь остается неподвижной или перемещается относительно притира. Такими притирами являются цилиндры, диски, конусы и др.

Доводка - это чистовая обработка деталей с целью получения точных размеров и малой шероховатости поверхностей.

Доводка осуществляются абразивными порошками или пастами, наносимыми соответственно или на обрабатываемые поверхности.

Доводка обеспечивает точность по 5...6-му квалитетам и шероховатость поверхности до Ra 0,05.

Обработанные доводкой поверхности хорошо сопротивляются износу и коррозии, что является решающим фактором в эксплуатации измерительных и поверочных инструментов и очень точных деталей.

Алмазные пасты применяют для доводки изделий из твердых сплавов, сталей различных марок и неметаллических материалов - стекла, рубина, керамики. Выпускают пасты различных характеристик из природных и синтетических алмазов с размером зерна от 60 до 1 мкм. Процентное содержание порошка в пасте по массе составляет 1...23 %. В состав паст входят высокомолекулярные поверхностно-активные вещества, хорошо смачивающие зерна алмаза.

Приемы доводки. Для производительной и точной притирки необходимо правильно выбирать и строго дозировать количество абразивных материалов, а также смазки. Излишнее количество абразивного порошка или смазки препятствует соприкосновению поверхностей, отчего производительность и качество снижаются.

Доводка плоских поверхностей обычно производится на неподвижных чугунных доводочных плитах. Форму и размеры плит выбирают в зависимости от размера и формы притираемых деталей. На поверхность плиты посыпают шлифующий порошок. Операция доводки обычно подразделяется на предварительную (черновую) и окончательную (чистовую).

Изделие передвигают круговыми движениями. Доводку ведут до тех пор, пока доводимая поверхность не будет матовой или зеркальной.

Доводка на плитах дает очень хорошие результаты, поэтому на них обрабатывают детали, требующие высокой точности обработки (шаблоны, калибры, плитки и т. п.).

Чтобы плита изнашивалась равномерно, обрабатываемую деталь перемещают равномерно по всей ее поверхности. Во избежание коробления при доводке необходимо следить, чтобы обрабатываемая деталь сильно не нагревалась. Если деталь нагрелась, доводку следует приостановить и вести медленнее, дав детали охладиться; после этого продолжают обработку. Для быстрого охлаждения деталь кладут на чистую массивную металлическую плиту.

Абразивный порошок (или паста) срабатывается после 8...10 круговых движений по одному и тому же месту, после чего его удаляют с плиты чистой тряпкой и заменяют новым абразивным материалом.

Рисунок 19.1 Доводка плоских поверхностей: а - предварительная, б - окончательная

Предварительную доводку ведут на плите с канавками (рисунок 19.1, а), а окончательную - на гладкой плите (рисунок 19.1, б) на одном месте, используя лишь остатки порошка, сохранившегося на детали от предыдущей операции.

Рисунок 19.2 Доводка узкой плоской поверхности (а) и цилиндрической поверхности малого радиуса (б)