Отделочная обработка поверхностей заготовок пластическим деформированием

Эта обработка заключается в сглаживании неровно­стей и упрочнении предварительно обработанной по­верхности заготовки за счет пластического деформиро­вания материала. Возникающие при пластическом де­формировании остаточные напряжения сжатия упроч­няют поверхностный слой, увеличивают усталостную прочность и износостойкость, уменьшают влияние кон­центрации местных напряжений.

Обкатывание и раскатывание поверхностей загото­вок роликами и шариками. На рис. 414, а, б приведены

а б

— s s-У

V/

 

схемы обкатывания роликом наружных цилиндрической и радиусной поверхностей (инструмент — обкатка), а на рис. 414, в — раскатывание цилиндрического отвер­стия (инструмент — раскатка). Иногда вместо ролика используют пружинящий шарик, что дает возможность обрабатывать плоские поверхности, зубья, резьбовые поверхности, беговые дорожки колец подшипников ка­чения и т. д. (см. рис. 414,г).

При обработке заготовок недостаточной жесткости, а также при обкатке (раскатке) заготовок с большими усилиями применяют многороликовые или многошари­ковые обкатки и раскатки.

Более равномерно сглаживает обработанную поверх­ность подпружиненный инструмент. Преимущество ша­рика перед роликом заключается в отсутствии про­скальзывания его относительно поверхности заготовки, что отрицательно влияет на качество обработки.

На эффективность процесса значительное влияние оказывают физико-механические свойства обрабатывае­мого материала, качество обработки поверхности на

Рис. 415. Схемы калибрования отверстий

 

предшествующих операциях, число проходов, режим обработки и конструкция инструмента.

Наибольшее влияние на производительность процес­са и качество обработанной поверхности оказывает ве­личина давления рабочего инструмента, которая зави­сит от свойств обрабатываемого материала, размеров отверстия, диаметра обрабатывающих ролика или ша­рика.

Для повышения стойкости инструмента, улучшения качества поверхности и снижения эффективной мощно­сти применяют минеральные масла (трансформаторное, веретенное) с добавлением поверхностно активных ве­ществ.

Обкатывание и раскатывание поверхностей загото­вок проводят на универсальных металлорежущих стан­ках.

Калибрование (дорнирование) отверстий заключает­ся в проталкивании (протягивании) инструмента опре­деленной формы сквозь отверстие, имеющее несколько меньшие размеры, чем инструмент. При этом поверхно­стный слой обрабаты­ваемого отверстия г\ пластически дефор­мируется. Калиброва­ние отверстий отлича­ется от раскатывания большими давления­ми и степенью дефор­мации. Инструментом служат дорны, шари­ки и специальные про­тяжки и прошивки.

На рис. 415, а, б показано протягивание и прошивание отверстий Дорна­ми, обработка отверстия выглаживающей протяжкой (в), комбинированной протяжкой (г), у которой часть зубьев — режущие, а часть — выглаживающие.

Калиброванием можно получить отверстие до 2-го и даже 1-го класса точности и 9—10-й класс чистоты, повысить усталостную прочность и износостойкость об­работанных поверхностей. Инструмент должен обладать высокой твердостью и износостойкостью. Его изготав­ливают из инструментальных сталей или из твердых сплавов.

Процесс калибрования проводят с обильной смаз­кой. При обработке стали применяют • минеральные масла с добавками поверхностно активных веществ, при обработке чугуна — керосин.

Динамическое упрочнение поверхностей заготовок осуществляется с целью повышения поверхностной твердости и усталостной прочности заготовки и осно­вано на ударном воздействии упрочняющего инструмен­та об обрабатываемую поверхность. Наиболее часто применяют дробеструйную обработку, ротационные ша­риковые упрочнители.

Рис. 416. Схема ротационного упрочнения поверхности вала

Дробеструйную обработку применяют для заготовок сложной формы — на обрабатываемую поверхность за-
гбтовки, помещенную в специальную камеру, с большой скоростью направляется поток стальной дроби. Удары дроби вызывают в поверхностном слое заготовки не­равномерную (по сечению) пластическую деформацию, в результате чего в поверхностном слое возникают зна­чительные напряжения сжатия, что повышает усталост­ную прочность материала заготовки. Исходная шеро­ховатость при этом не улучшается. Большой эффект достигается при дробеструйной обработке таких дета­лей, как рессорные листы, пружины, лопатки турбин.

Обработка ротационными шариковыми (роликовы­ми) упрочнителями основана на принципе динамическо­го удара шариков (роликов) об обрабатываемую по­верхность, для чего используют центробежную силу шариков, свободно сидящих в отверстиях быстро вра­щающегося диска. Схема устройства приведена на рис. 416,

Глава И

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ

Эти способы обработки основаны на непосредствен­ном использовании для технологических целей элект­рической, химической, звуковой, световой и других ви­дов энергии.

Они обладают рядом преимуществ по сравнению с обработкой заготовок резанием:

1. Возможность обработки твердых и прочных ма­териалов, часто не поддающихся обработке другими методами. Для электрофизических и электрохимиче­ских методов требуется лишь, чтобы обрабатываемый материал был токоироводящим.

2. Сравнительно простая кинематика устройств (станков), позволяющая легко автоматизировать регу­лирование процесса.

3. Значительное снижение силового воздействия на заготовку.

ЭЛЕКТРОИСКРОВАЯ ОБРАБОТКА

Электроискровая обработка, впервые предложенная Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко, основана на ис­пользовании явления электроэрозии — направленного
разрушения металла под действием импульсных искро­вых электрических разрядов между электродами.

Обычно используют простейшую релаксационную схему, которая состоит *из источника постоянного тока, переменного балластного сопротивления (R) и пере­менной емкости — конденсаторной батареи (С), которая включена параллельно электродам. Схема обеспечива­ет получение энергии большой мощности от весьма ма­ломощных источников тока и позволяет легко регулиро­вать по величине импульсы тока в зависимости от тре­буемой точности и чистоты обрабатываемой поверхно­сти. Общая емкость батареи конденсаторов составляет приблизительно 500 мкФ и состоит из нескольких групп для регулирования режима.

На рис. 417 приведена принципиальная схема электроискровой обработки.

Обрабатываемую заго­товку — анод — закрепляют через изоляционную прокладку на столике 1, который имеет установочное вертикальное перемещение. Заго­товку и инструмент 3 помещают в ванну 2 с диэлектри­ческой жидкостью (керосином, минеральным маслом), необходимой для защиты инструмента от налипания на него частиц металла и уменьшения мощности искро­вых разрядов на боковых стенках обрабатываемого от­верстия.

электроискровой обработки

Инструмент — катод из латуни или медно-графит- ной смеси — закрепляют в шпинделе 4 установки. Спе­циальное реле поддерживает при заданном напряже­нии постоянное расстояние между электродами и по мере съема металла автоматически перемещает шиин» дель вместе с закрепленным в нем инструментом, обес­печивая вертикальную подачу. Необходимость приме­нения реле объясняется тем, что процесс разрушения металла начинается с искрового разряда на участке, где расстояние между электродами кратчайшее. После разрушения этого участка разряд наступает на сосед­
нем участке и т. д. Такой последовательный съем ме­талла с поверхности обрабатываемой заготовки — ано­да— происходит до тех пор, пока напряжение окажет­ся недостаточным для возникновения разрядов и процесс автоматически прекратится. Для его возобнов­ления необходимо сближение электродов.

Точность и чистота обработанной поверхности зави­сят от мощности импульсных разрядов и их длитель­ности по времени. Чем меньше энергия импульсов и больше частота разрядов, тем более чистой получается обработанная поверхность. При черновом режиме (50— 3000 имп/с) достигается 3—4-й класс чистоты, при чис­товом (до 10 000 имп/с) 6—8-й класс чистоты.

Современные станки для электроискровой обработ­ки позволяют обрабатывать отверстия диаметром до 0,15 мм с точностью до 0,01 мм.

Недостатком электроискрового способа обработки являются относительно невысокая производительность труда и недостаточная точность формы и размеров об­работанной детали.

Электроимпульсная обработка—разновидность элек-' троэрозионной обработки.

Процесс обработки проводят в ванне с диэлектриче­ской жидкостью. Между инструментом-анодом и заго­товкой — катодом происходят импульсные дуговые электрические разряды, мощность и длительность кото­рых значительно выше, чем при электроискровой обра­ботке. В качестве источников тока используют машин­ные генераторы.

Производительность процесса и чистота обработан­ной поверхности зависят от мощности электрических импульсов. При предварительной обработке заготовок применяют длительные импульсные разряды большой мощности, а при окончательной обработке — импульсы Высокой частоты и малой мощности. В первом случае йроизводительность процесса значительно выше, чем при электроискровой обработке. Износ электрода-инст­румента при электроимпульсной обработке меньше, чем при электроискровой.