МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ
Работа добавлена: 2016-07-25





МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ

Обработка заготовки может быть нескольких видов: обдирочная, черновая, получистовая, чистовая, тонкая, отделочная.

Обдирка. Применяется для крупных поковок и отливок 16-18-го квалитета точности. Она уменьшает погрешности формы и пространственных отклонений грубых заготовок. Обдиркой достигается точность 15-16-го квалитета, а шероховатость поверхности .

Черновая обработка. Используется для заготовок, подвергшихся обдирке, а также штампованных заготовок и для отливок 15-го квалитета точности. Черновой обработкой достигается точность 12-16-го квалитета. Шероховатость поверхности .

Получистовая обработка. Этот вид обработки назначается для заготовок, у которых при черновой обработке не снят весь припуск. Кроме того, его назначают для заготовок, к точности которых предъявляются повышенные требования (для уменьшения припусков последующих операций). Точность этого вида обработки 11-12-й квалитет, шероховатость поверхности .

Чистовая обработка. Применяется как окончательный вид обработки для тех заготовок, заданная точность которых укладывается в точность, достигаемую чистовой обработкой. Она применяется в виде разовой обработки заготовок, полученных точными методами (высокоточным литьем, точной штамповкой и др.). Чистовая обработка может быть также промежуточной операцией для последующей тонкой или отделочной обработки. Точность чистовой обработки 8-11-й квалитет, шероховатость поверхности .

Тонкая обработка. Окончательно формирует высокую точность поверхности заготовки. Выполняется при малых значениях операционного припуска и малых подачах, что обеспечивает высокую точность. Шероховатость поверхности .

Отделочная (финишная) обработка. Применяется в основном для получения заданной шероховатости поверхности заготовки. На точность заготовки влияния почти не оказывает. Шероховатость поверхности .

ОБРАБОТКА ЛЕЗВИЙНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ

Тонкое точение (растачивание и обтачивание) обеспечивает высокую точность при незначительной шероховатости поверхностей обрабатываемых заготовок. Сущность тонкого точения заключается в снятии стружки очень малого сечения при высоких скоростях резания (для чугунных заготовок до , для стальных до , для цветных сплавов до ). Подача при обработке устанавливается для предварительного прохода 0,15 мм/об, а для окончательного прохода 0,01 мм/об. Соответственно и глубину резания принимают 0,2-0,3 и 0,05- 0,01 мм.

Малые сечения снимаемой стружки сопровождаются незначительными силой резания и нагревом заготовки. При таких условиях уменьшается деформированный слой на обрабатываемой поверхности, не требуется больших усилий для закрепления заготовки, незначительное упругое отжатие системы СПИД, которое могло бы повлиять на точность обработки. Вследствие этого тонкое точение обеспечивает 6-8-й квалитет точности, а при обработке заготовок из цветных металлов и сплавов 5-6-го квалитета. Шероховатость обработанной поверхности достигает , а при обработке цветных сплавов .

Тонкое фрезерование осуществляется преимущественно торцовыми фрезами при обработке плоских поверхностей заготовок. Фрезу устанавливают с уклоном (примерно 0,0001) чтобы не допустить контакта не участвующих в резании зубьев с обработанной поверхностью. При тонком фрезеровании с обрабатываемой поверхности снимается припуск 0,2-0,5 мм. Точность фрезерования достигает 0,02-0,04 мм отклонения от плоскостности на 1 м длины. Шероховатость поверхности находится в пределах .

Тонкое отверстий не исправляет положения оси обрабатываемого отверстия, так как нормально работающая развертка направляется обрабатываемой поверхностью и снимает симметричный припуск по всему контуру отверстия. Тонкое развертывание обеспечивает точность 5-7-го квалитета, шероховатость поверхности . Этот метод сравнительно дорог.

Протягиванием обрабатывают внутренние и наружные поверхности заготовок. Внутренним протягиванием обрабатывают сквозные отверстия различного сечения: круглые, квадратные, многогранные, шлицевые, всевозможные пазы в отверстиях заготовок. Наружное протягивание применяют при обработке плоскостей, фасонных поверхностей, зубьев и др.

Протягивание гладких цилиндрических отверстий обеспечивает точность 6-9-го квалитета и шероховатость поверхности . Протягивание наружных поверхностей обеспечивает точность 11-го квалитета.

Прошивание - аналогичный вид обработки с протягиванием, но относительно более коротким инструментом (прошивкой), который проталкивают через обрабатываемое отверстие в заготовке с помощью пресса. Это вид окончательной обработки отверстий любой формы, обеспечивающий 6-й квалитет точности и шероховатость поверхности .

ОБРАБОТКА АБРАЗИВНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ

Обдирочное шлифование представляет собой грубый вид шлифования, который в большинстве случаев используется для получения базовых поверхностей у заготовок, изготовленных отливкой или горячей штамповкой. Обдиркой снимают значительные припуски (1 мм и более), поэтому при обдирке применяют сегментные круги высокой зернистости, хотя шероховатость поверхности достигает .

Размерное шлифование в серийном и массовом производстве может выполняться в одну или две операции в зависимости от величины снимаемого припуска и требований к обрабатываемой поверхности. В одну операцию обработку ведут при снятии припуска 0,2-0,6 мм на диаметр, в две операции - при снятии припуска 0,6-0,8 мм на диаметр.

При особо высоких требованиях к обрабатываемой поверхности применяюттонкое шлифование со снятием припусков до 0,005 мм на ход стола или на один оборот обрабатываемой заготовки. Тонкое шлифование обеспечивает точность обработки цилиндрических, плоских и фасонных поверхностей по 5-6-му квалитету при исходной точности 6-8 квалитета.

Процесс шлифования, а особенно тонкого требует обильной подачи охлаждающей жидкости, хорошо профильтрованной, чтобы исключить попадание частиц абразива и стружки в зону обработки.

Хонингование - это процесс чистовой обработки отверстий абразивными брусками. Его применяют после чистового растачивания или шлифования.

Процесс хонингования осуществляется с помощью специальной головки (хона) с равномерно раздвигающимися в радиальном направлении абразивными брусками. При хонинговании головка с брусками вращается и совершает одновременно возвратно-поступательное движение вдоль своей оси.

В результате сложения обоих движений перемещение хонинговальной головки совершается по винтовой линии и на обрабатываемой поверхности получается характерная сетка, представляющая собой следы абразивных зерен (рис.), в углублениях которых хорошо удерживается смазка.

При хонинговании обрабатываемая поверхность обильно поливается смазочно-охлаждающей жидкостью, которая не только охлаждает поверхность, но и способствует удалению с нее металлической стружки и продуктов износа брусков. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости при хонинговании применяют керосин или смесь керосина с минеральным маслом.

Хонингованием обрабатывают цилиндры автомобильных и тракторных двигателей, отверстия в блоках цилиндров под вкладыши коренных подшипников коленчатых валов и др.

При обработке небольших отверстий хонингование эффективнее шлифования, т.к. бруски хона имеют значительно большее количество абразивных зерен, одновременно участвующих в процессе резания, по сравнению со шлифовальным кругом.

Конструкция хона показана на рис. В корпусе 1 по окружности расположены четыре державки 2 с наклеенными на них абразивными брусками 3. Державки установлены на подаватели 4, которые опираются на две конусные поверхности 5 центрального стержня. Шток 6, связанный с гидросистемой станка, осуществляет необходимое осевое перемещение центрального стержня и его конусных поверхностей, чем обеспечивается радиальное перемещение брусков 3 для осуществления подачи при хонинговании.

Брусков может быть 2, 3, 4, 5, 6 и т. д.; для мелких отверстий изготовляют хоны даже с одним бруском.

Точность обработки хонингованием - 4-6-й квалитет, а шероховатость обработанной поверхности . Хонингование выполняют при обильной подаче в зону обработки охлаждающей жидкости (керосин, смесь керосина с парафином, специальная смазывающе-охлаждающая жидкость).

Притирка является одним из самых точных методов обработки - по 5-му квалитету и выше. При обработке цилиндрических поверхностей можно получить точность по диаметру до 1 мкм, а при тонкой доводке плоскопараллельных плиток - до 0,05 мкм. Шероховатость обработанной поверхности достигает величины ниже .

Притирка осуществляется свободными абразивными зернами, которые в смеси со связующей жидкостью (минеральное масло, расщепленный жир, керосин и др.) наносятся на рабочую поверхность притира, производящего обработку поверхности. В связи с тем, что притирка выполняется со снятием незначительных припусков, поверхность заготовки должна быть предварительно обработана по 6-му квалитету точности и с шероховатостью не грубее .

Притиркой можно обрабатывать цилиндрические, конические, плоские и фасонные поверхности. В зависимости от снимаемого припуска притирка выполняется в одну, две, а в некоторых случаях и в три операции с разными припусками.

Припритирке твердыми абразивными зернами (электрокорунд, наждак, алмазная пыль, стеклянная пыль и др.) материал притира должен быть мягче материала обрабатываемой заготовки. Абразивные зерна, попадая между поверхностями притира и заготовки, шаржируются в притир и, закрепляясь в нем, снимают тончайшие стружки с обрабатываемой поверхности. Затупившиеся зерна вываливаются из притира, но шаржирование происходит непрерывно, что и поддерживает режущую способность притира.

Притирка мягкими абразивными зернами (крокус, венская известь, окись хрома и др.) осуществляется за счет истирания обрабатываемой поверхности этими зернами. В этом случае притиры изготовляют тверже материала обрабатываемой заготовки.

Притирка с помощью химически активных паст ГОИ в значительной степени интенсифицирует процесс притирки. Поскольку в состав пасты ГОИ наряду с мягкими абразивными зернами входят кислоты (стеариновая и олеиновая), которые размягчают вершины гребешков микронеровностей на обрабатываемой поверхности, то снятие припуска осуществляется за счет истирания размягченного слоя, а основной металл не подвергается царапанию. В этом случае притирка превращается в химико-механический процесс.

Суперфиниширование (рис.) осуществляется с помощью абразивных брусков. Бруски прижимаются к обрабатываемой поверхности с малым давлением и, совершая колебательные движения, срезают гребешки микронеровностей, снижая шероховатость обрабатываемой поверхности до заданной. В этом процессе весьма важную роль играет смазывающе-охлаждающая жидкость, в качестве которой чаще применяют смесь керосина и веретенного или турбинного масла.

Когда бруски вводятся в контакт с обрабатываемой поверхностью, они опираются по самым высоким гребешкам микронеровностей. Находясь под определенным давлением, бруски начинают интенсивно срезать вершины этих гребешков, и по мере углубления в металл количество контактирующих выступов увеличивается, а следовательно, увеличивается и площадь контакта брусков с обрабатываемой поверхностью, что ведет к снижению давления и съема металла. С увеличением площади контакта давление может снижаться до такого уровня, когда абразивные зерна будут не в состоянии пробить пленку смазывающе-охлаждающей жидкости, бруски как бы «всплывают», и процесс царапания обрабатываемой поверхности прекращается.

Для операции суперфиниширования припуск на обработку не задается, и она выполняется в пределах допуска на размер предшествующей обработки.

Процесс обеспечивает шероховатость .

Суперфиниш применяют после шлифования, тонкого точения и др. для деталей различной конфигурации и из различных материалов, включая пластмассы. Обработка может выполняться в одну или в две операции (крупнозернистыми и мелкозернистыми брусками).

Микрофиниширование применяется для окончательной обработки высокоточных поверхностей заготовок. Снятие припуска осуществляется брусками по схеме, подобной суперфинишированию. Однако микрофиниширование является прецизионным процессом, так как наряду с незначительной шероховатостью поверхности он обеспечивает и высокую точность обработки за счет снятия припуска. Обработка может выполняться в одну или несколько операций.

Головка для микрофиниширования (рис.) обеспечивает силовое замыкание трех брусков, охватывающих заготовку, и доводит обработку поверхности до микронной точности.

Верхняя державка с бруском имеет принудительное радиальное перемещение от гидропривода, а две другие державки с брусками - синхронное перемещение с верхней державкой через шестеренно-реечный механизм, находящийся в корпусе головки. Процесс имеет высокую исправляющую способность, что достигается высоким давлением брусков на обрабатываемую поверхность и использованием алмазных брусков.

Микрофиниширование используют для обработки шеек коленчатых валов, сателлитов дифференциалов и др.

Полирование выполняется с помощью свободных абразивных зерен и направлен на достижение заданной шероховатости обрабатываемой поверхности. Обработку производят мягкими полировальными кругами из войлока, бязи, фетра и др. На рабочую поверхность круга наносится полировальная паста или подается струя абразивной жидкости.

Полирование может выполняться в одну или несколько операций. В последнем случае сначала снимают припуск более крупным абразивным порошком, а затем более мелким.

Полирование может выполняться после различных операций механической обработки: шлифования, точения, строгания, холодной штамповки, вальцовки и др.

Полированием достигают шероховатости поверхности , а при использовании химически активных паст получают зеркальную поверхность.

Абразивными материалами при полировании служат электрокорунд, окись железа, наждак, окись хрома, карбид кремния и др.

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

Такая обработка осуществляется без снятия стружки с заготовки.

Калиброванием обрабатывают преимущественно отверстия различной формы с помощью калибрующих шариков или протяжек, которые проталкиваются (на прессах) через обрабатываемое отверстие с установленным натягом.

Калибрующие инструменты изготовляют преимущественно из твердых сплавов ВК8 или ВК15М.

Калибрование заготовок выполняется при обильном охлаждении. В качестве смазывающе-охлаждающей жидкости применяют керосин и специальные смазки в зависимости от обрабатываемого материала.

Точность калибрования зависит от жесткости заготовки. Тонкостенные заготовки могут быть обработаны по 8-6-му квалитету точности, а толстостенные - по 6-5-му квалитету. Точность калибрования снижается при увеличении натяга.

Операции калибрования могут выполняться в один или несколько проходов инструментов. Однако многократное поверхностное деформирование может вызвать перенапряжения в поверхностных слоях материала, сопровождаемое его шелушением.

Обкатывание и раскатывание представляет собой процесс пластического деформирования микронеровностей на обрабатываемой поверхности заготовки с помощью специальных инструментов (обкатников, раскатников), у которых рабочими элементами являются ролики или шарики высокой твердости. В результате происходит наклеп (упрочнение) поверхностных слоев металла.

В связи с тем, что процесс обкатывания и раскатывания осуществляется только в границах гребешков микронеровностей поверхности, он слабо (на 5-10%) повышает точность обработки.

Обкатывание наружных поверхностей производится на токарных станках при помощи – накаток (рис.), которые устанавливаются на суппорте станка и прижимаются к детали за счет поперечной подачи.

Для обработки внутренних цилиндрических поверхностей (гильз цилиндров, отверстий в головках шатунов и др.) применяют шариковые или роликовые раскатки (рис.).

При совмещении вращательного и поступательного движений на поверхности детали создается винтовой след деформации от давления шариков. Подача выбирается таким образом, чтобы следы от давления шариков перекрывали друг друга, образуя однородный рельеф поверхности. Обкатка используется как доводочная операция после шлифования или хонингования.

Обкатывание и раскатывание желательно выполнять за один проход инструмента, чтобы избежать возможного перенаклепа.

Алмазное выглаживание сопровождается смятием гребешков микронеровностей и появлением наклепа на обрабатываемой поверхности вследствие скольжения по ней алмазного инструмента под определенным давлением. Поверхности, обработанные алмазным выглаживанием, обладают высокой износоустойчивостью при образовании пар трения и высокой усталостной прочностью.

Алмазный инструмент представляет собой кристаллический алмаз 4 (рис.), закрепленный в специальной державке 1 и отшлифованный по сфере с радиусом 0,6-4,0 мм. Отклонения в положении алмазного инструмента при выглаживании фиксируется индикаторной головкой 3. На точность обработки алмазное выглаживание влияет слабо. Микротвердость поверхности повышается на 50-60%.

Алмазным выглаживанием обрабатывают заготовки из черных и цветных металлов, предварительно обработанных шлифованием, тонким точением и другими методами, обеспечивающими заданную точность. Выглаживание можно выполнять на универсальных и специальных станках.

Наклепывание (рис.) инструментами центробежно-ударного действия снижает шероховатость обрабатываемой поверхности и повышает твердость. Шарики или ролики, помещенные в радиальные пазы быстро вращающегося диска, наносят многочисленные удары по обрабатываемой поверхности и тем деформируют ее на определенную глубину.

Шарики могут смещаться в радиальном направлении и после нанесения удара отскакивают от поверхности заготовки.

Этим способом можно обрабатывать поверхности вращения, плоские и фасонные поверхности заготовок из черных и цветных металлов и их сплавов.

При наклепывании в качестве смазывающе-охлаждающей жидкости применяется смесь керосина и машинного масла.

Деформирующее протягивание - процесс обработки отверстий методом ступенчатого пластического деформирования (рис.).

Через отверстие обрабатываемой детали пропускается инструмент, состоящий из стержня, на котором укреплены деформирующие элементы конической формы и увеличивающегося диаметра. При проходе такого инструмента через отверстие конические элементы пластически деформируют внутреннюю поверхность и стенки детали, увеличивают диаметр отверстия и наружный диаметр детали, исправляют неточности, выглаживают и упрочняют поверхность отверстия, что повышает ее износостойкость.

Таким образом могут обрабатываться детали из пластичных металлов (стали, алюминиевые сплавы, латуни, бронзы) с деформациями от малых поверхностных до значительных, достигающих 10...20% диаметра отверстия.

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Обрабатывать высокопрочные, хрупкие или твердые материалы механическими методами чрезвычайно трудно.

Электроэрозионная обработка ведется с помощью уменьшенных до малых размеров электрических разрядов (молний).

Температура в месте воздействия этих электрических разрядов достигает . Ни один из известных металлов и сплавов не может противостоять таким температурам: они мгновенно плавятся и испаряются. Электрические разряды как бы «разъедают» металл. Поэтому способ получил название электроэрозионного (от латинского «эрозия» - «разъедание»).

Каждый из возникающих разрядов удаляет маленькую частичку металла,

и инструмент постепенно погружается в заготовку. Процесс осуществляется в жидкой среде - керосине, маловязком минеральном масле и др.

Инструментом может служить проволока, стержень, диск. Так, используя инструмент в виде стержня сложной объемной формы, получают оттиск его в обрабатываемой заготовке. Вращающимся диском прожигают узкие щели и режут прочные металлы.

Точность обработки достигает 7-5-го квалитета. Точность обработки также зависит от скорости удаления продуктов эрозии из зоны обработки, т.к. оторвавшиеся частицы металла могут попадать в зазор между деталью и инструментом и вызывать дополнительные импульсы, снижающие точность обработки. Наиболее эффективным в этом случае является прокачка жидкости с продуктами эрозии из зоны обработки.

Достижимая шероховатость . Чем интенсивнее разряд, тем большая образуется лунка и тем больше шероховатость.

Этот процесс позволяет вести обработку отверстий различных сечений, щелей или прорезей размером 0,15-0,3 мм, а также производить затачивание и упрочнение инструментов, шлифование и др.

Электрод-инструменты изготавливают из латуни, алюминия, графита, медно-графитовых сплавов и др.

При некоторых видах электроэрозионной обработки инструмент почти не изнашивается (для сравнения в некоторых случаях при механических методах стоимость инструмента достигает  стоимости обработки).

Ультразвуковая обработка - это процесс, в котором режущим элементом служат взвешенные в жидкости абразивные зерна, получающие энергию от источника колебаний ультразвуковой частоты (вибратора), работающего на принципе изменения размеров тел, выполненных из никеля, нержавеющей стали и др. под действием электрического или магнитного поля.

Вибратор имеет никелевую трубку, помещенную в катушку и закрепленную одним концом на корпусе вибратора. Если катушку подключить к генератору переменного тока ультразвуковой частоты, то с этой же частотой будет изменяться и размер трубки. При появлении магнитного поля трубка уменьшает свою длину, при исчезновении этого поля принимает исходное положение. Поскольку один конец трубки закреплен, другой ее конец будет иметь возвратно-поступательное перемещение с ультразвуковой частотой.

На нижнем конце трубки закрепляют наконечник, который является инструментом. Если вибрирующий с ультразвуковой частотой наконечник опустить в воду, насыщенную взвешенными абразивными зернами (рис.), то он будет сообщать зернам ускорение, в тысячи раз превышающее ускорение силы тяжести, и в ультразвуковом поле появится высокое давление.

При ультразвуковой обработке (рис.) источником энергии служит торец инструмента, вибрирующего с ультразвуковой частотой, под который непрерывно поступает суспензия абразива в воде или масле.

Под воздействием ультразвуковых колебаний в жидкости возникают кавитационные явления, вследствие чего абразивные зерна с большой скоростью и силой ударяют в обрабатываемую поверхность и производят необходимую обработку.

Для ультразвуковой обработки используют абразивные зерна карбида бора, карбида кремния, алмазный порошок и др. Несущей жидкостью может быть вода или масло низкой вязкости.

Шероховатость обработанной поверхности зависит от величины абразивных зерен и состава несущей жидкости и достигает .

Процесс обработки проходит достаточно быстро, и отверстие диаметром 20-30 мм в стекле толщиной 10-15 мм можно сделать за 1 мин.

Светолучевая обработка. Мощный монохроматический луч лазера в тысячные доли секунды испаряет даже такой тугоплавкий металл, как вольфрам, и прожигает в нем отверстие.

Лазер не только производит обработку микроотверстий, но и режет изделия из стекла и металла, сваривает как миниатюрные детали полупроводниковых приборов, так и крупногабаритные детали.




Возможно эти работы будут Вам интересны.

1. Методы получения заготовок

2. Процессы обработки деталей типа диска на основе группового производства

3. ПРОЕКТ УЧАСТКА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ С РАЗРАБОТКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «ВАЛ»

4. Математические методы обработки данных

5. Методы обработки рентгеновских диагностических изображений

6. Методы статистической обработки многократных измерений. Оценка погрешностей косвенных измерений

7. Проектирование и производство заготовок

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК, ПОЛУЧАЕМЫХ ЛИТЕМ В КОКИЛЬ

9. Процесс обработки информации. Основные процедуры обработки данных. Обработка данных в процессе поддержки принятия решений. Технологии DSS, OLAP, DW и разработка приложений на основе типовых функциональных компонентов

10. Размерность фрактальных поверхностей