Отделочная обработка абразивным инструментом

Рис. 283. Схема чистового шлифования

лельности боковых сторон колец не превышает 0,012 мм. Производительность опера­ции — 150 колец в минуту.

67. Достигаемые точность и параметр шероховатости поверхности при отделочной обработке абразивным инструментом Обработка Отклонения формы, мкм Параметр шероховатости поверхности Ra, мкм Область применения до обра­ботки после об­работки до обра­ботки после об­работки Тонкое шли­фование 30-50   0,63-2,5 0,32-1,25 0,08-0,32 0,04-0,16 Обработка цилиндрических, плос­ких и фасонных поверхностей с точностью 5 —6-го квалитета и параметром шероховатости до /to=0,05-г-0,2 мкм Хонингование 30-50 5-10 0,63-2,5 0,32-0,63 0,16-0,63 0,02-0,16 Обработка отверстий с точностью 5 —6-го квалитета и параметром шероховатости до Ra = 0,025 ч- -^0,4 мкм Доводка 5-10 0,5-1,0 0,32- 1,25 0,32-0,63 0,04-0,32 0,008-0,08 Обработка плоских наружных и внутренних цилиндрических по­верхностей с точностью 5-го ква­литета и выше и параметром шероховатости Ra = 0,012 ч-0,1 мкм Суперфиниши­рование Не устраняет 1,25-5 0,63-2,5 0,32-0,63 0,32-1,25 0,16-0,63 0,008-0,08 Чистовая безразмерная обработка плоских и цилиндрических поверх­ностей с параметром шерохова­тости поверхности до Ra = 0,01 мкм Полирование абразивной лентой Не устраняет 0,63-2,5 0,32-1,25 0,16-0,63 0,08-0,32 Чистовая безразмерная обработка криволинейных, цилиндрических и плоских поверхностей с парамет­ром шероховатости поверхности до Ra = 0,1 мкм

Отделочная абразивная обработка разде­ляется на процессы: а) размерной доводки с уменьшением отклонения формы и параме­тра шероховатости поверхности (тонкое шли­фование, хонингование и доводка); б) про­цессы безразмерной доводки, которые приме­няются лишь для снижения параметра шеро­ховатости поверхности (суперфиниширование, полирование).

Технологические возможности и область применения каждого из методов отделочной обработки приведены в табл. 67.

Тонкое шлифование

Тонкое шлифование характеризуется сня­тием малых припусков (0,04 — 0,08 мм на диа­метр), применением чистовых режимов реза­ния (табл. 68) и правки круга (табл. 69). Его осуществляют на прецизионных станках высо­кой или особо высокой точности, обеспечи­вающих плавность хода пиноли правящего прибора при малых продольных подачах, от­сутствие вибрации и упругих отжатий техно­логической системы. Процесс требует хорошей фильтрации охлаждающей жидкости, чтобы исключить попадание частиц абразива и стружки в зону шлифования.

Тонкое шлифование не выделяется в от­дельную операцию, а выполняется на заклю­чительном этапе окончательной обработки за один установ детали (чтобы исключить по­грешности установки). Перед началом тонкого шлифования круг подвергается чистовой прав­ке. При шлифовании в центрах центровочные отверстия детали должны быть тщательно за­чищены. Наиболее широко применяются хо- нингование, доводка, суперфиниширование и полирование.

Технологические возможности отделочных процессов прежде всего зависят от схемы реза­ния (рис. 284).

68. Режимы тонкого шлифования Параметр Шлифование круглое врезное круглое проходное внутреннее Скорость:       круга, м/с     20—30 детали, м/мин 25-50 20-45 25-60 продольной подачи в долях ши­ — 0,1-0,2 0,1-0,3 рины круга на один оборот       детали       Поперечная подача 0,1—0,3 мм/мин 0,005-0,01 0,01 мм/дв. ход   мм/дв. ход   Выхаживание 5-10 с 2 — 5 дв. ходов 4 — 7 дв. ходов   69. Режимы правки абразивного круга при тонком шлифовании Правящий инструмент Переход Продольная подача, м/мин Поперечная подача, мм/ход стола Число одинарных ходов Алмаз Предварительный Окончательный 0,2-0,4. 0,05-0,15 0,02-0,03 0-0,01 3-5 1-2 Абразивный круг из чер­ного карбида кремния Предварительный Окончательный 1,2-1,6 0,6-1,0 0,02-0,03 0-0,01 4-6 3-4

Принципиальные отличия схем резания определяются методом подачи режущего ин-

Рис. 284. Схемы резания: а — при хонинговании; б — при суперфинишировании; в — при полировании

 

струмента. При хонинговании и доводке (при­тирке) радиальная подача брусков осущест­вляется механизмом клинового разжима с замыканием кинематической цепи. В этих ус­ловиях давление резания меняется в зависимо­сти от формы обрабатываемой поверхности: на выступающих участках давление резания растет и соответственно увеличивается съем металла.

При суперфинишировании радиальная по­дача на врезание абразивного инструмента осуществляется упругим поджимом бруска к обрабатываемой поверхности. В этом случае радиальное давление резания и съем сохра­няются почти постоянными, независимо от формы обрабатываемой поверхности. Поэто­му в процессе суперфиниширования снижается
лишь параметр шероховатости и увеличивает­ся опорная поверхность.

При полировании из-за эластичной связки в абразивном инструменте каждое режущее абразивное зерно как бы подпружинено и под действием сил резания частично углубляется в связку. Степень углубления зерна зависит от обрабатываемой поверхности: на выступаю­щих участках абразивные зерна углубляются больше, сохраняя исходный профиль обра­батываемой поверхности. Таким образом, по­лированием достигается снижение параметра шероховатости на плоских, цилиндрических и фасонных поверхностях без изменения про­филя и геометрических параметров обрабаты­ваемой поверхности.

Хонингование

Хонингование снижает отклонения формы и повышает размерную точность, уменьшает параметр шероховатости поверхности, сохра­няет микротвердость и структуру поверхност­ного слоя, увеличивает несущую поверхность и остаточные сжимающие напряжения.

Наибольшая эффективность достигается алмазным хонингованием. Износ алмазно-ме­таллических брусков по сравнению с абра­зивными уменьшается в 150 — 250 раз, благо­даря чему упрощается наладка и стабилизи­руется качество обработки. Хонингованием обрабатывают детали из стали, чугуна и цветных металлов, преимущественно отвер­стия (сквозные и глухие, с гладкой и прерыви­стой поверхностью, цилиндрические и кониче­ские, круглые и некруглые), диаметром 6 — 1500 мм, длиной от 10 мм до 20 м.

При хонинговании абразивным бруском совершаются возвратно-поступательное и вра­щательное движения, в результате которых на обработанной поверхности абразивными зер­нами образуются царапины.

При хонинговании в резании одновременно участвует большое число абразивных зерен, в результате чего обеспечиваются высокая производительность, низкие давление и темпе­ратура в зоне резания (50—150°С) и, как след­ствие, сохранение исходной структуры поверх­ностного слоя. Бруски работают в условиях самозатачивания и не требуют правки.

В основе построения технологической на­ладки лежит необходимость сохранения в про­цессе хонингования положения оси обрабаты­ваемого отверстия детали после предыдущей операции обработки. Это условие определяет способ крепления инструмента и детали.

I

6)

в)

—!—

г)

3)

Рис. 285. Схемы установки и крепления детали и инструмента при хонинговании

На рис. 285 показаны схемы крепления ин­струмента и детали. Первая схема предусма­тривает жесткое крепление хонинговальной го­ловки и плавающее крепление детали в при­способлении (рис. 285, л). Этот способ хонин- гования значительно упрощает конструкцию головки и не требует точного центрирования обрабатываемой детали по оси шпинделя станка. Конструкция зажимного приспособле­ния также значительно упрощается, так как деталь не зажимается, а лишь ограничивается от проворота, вызываемого крутящим момен­том. При «плавающем» положении детали по­чти полностью исключаются деформации, воз-
пикающие при зажиме детали, что повышает точность хонингуемого отверстия. Этот спо­соб применим для деталей, у которых нижняя и верхняя опорные плоские поверхности па­раллельны между собой и перпендикулярны оси обрабатываемого отверстия.

Второй способ предусматривает жесткое крепление хонинговальной головки и обра­батываемой детали в плавающем приспосо­блении (рис. 285,5). Этот способ применим для обработки мелких и среднегабаритных де­талей, имеющих одну опорную базу, перпен­дикулярную оси отверстия.

При обработке тяжелых корпусных деталей или деталей с отверстиями малого диаметра и большой глубины при 1: d — 2,5, а также на станках с малой жесткостью шпинделя приме­няется шарнирное крепление хонинговальной головки на шпинделе станка и жесткое крепле­ние обрабатываемой детали. В тех случаях, когда наладкой обеспечивается точное центри­рование детали при отклонении от соосности шпинделя станка и обрабатываемого отвер­стия, не превышающем 0,03 — 0,05 мм, приме­няется одношарнирное крепление хонинго­вальной головки (рис. 285,в); если отклонение от соосности шпинделя и отверстия детали превышает 0,05 мм, необходимо использовать двухшарнирное крепление головки и жесткое крепление детали (рис. 285, г). Шарнирное кре­пление хонинговальной головки не может ис­ключить влияния отклонения от соосности ин­струмента и отверстия на геометрические параметры хонингуемого отверстия. Принуди­тельный отвод от оси шпинделя приведет к увеличению радиального давления брусков на участках входа и выхода инструмента из отверстия и ухудшению геометрических пара­метров обрабатываемого отверстия. Поэтому при обработке длинных и точных отверстий (гильзы, цилиндры блоков и др.) в тех слу­чаях, когда трудно обеспечить допуск соосно­сти шпинделя и обрабатываемого отверстия, кроме двухшарнирного крепления хонинго­вальной головки используется' «плавающее» крепление обрабатываемой детали или режу­щих брусков (рис. 285, д).

Простейшая конструкция жестко закре­пленной хонинговальной головки (рис. 286) со­стоит из корпуса 1, несущего режущие бруски, штанги 2 с коническим хвостовиком, соеди­няющим головку со станком, и штока 3, ко­торый получает осевое перемещение от меха­низма подачи станка и раздвигает конусами 4 режущие бруски 5.

В процессе хонингования осуществляется три основных рабочих движения: радиальный разжим, вращение и возвратно-поступательное движение режущих брусков. Несмотря на по­стоянные радиальные силы разжима брусков, они работают в условиях непрерывно изме­няющихся давлений. В начальный период ка­сания брусков с вершинами гребешков грубо обработанной поверхности давления сильно возрастают, вызывая увеличенный съем и ин­тенсивное самозатачивание брусков. По мере увеличения контакта поверхности бруска с де­талью давления уменьшаются, интенсивность съема и параметр шероховатости обрабаты­ваемой поверхности снижаются.

Станок или специальный патрон должны обеспечивать цикл хонингования по следую - щей программе: быстрое выдвижение брусков до касания с поверхностью отверстия после ввода инструмента в отверстие; подача бру­сков с малым радиальным давлением 0,2 — 0,4 МПа для обработки в течение 2 — 3 с; подача с давлением 1,2 — 1,5 МПа для снятия остав­шегося припуска по гладкой поверхности; бы­стрый отвод брусков перед выводом инстру­мента из отверстия.

Рис. 286. Конструкция жестко закрепленной хонинговальной головки

Для чистовых Операций в конце цикла хо- нингования вводят выхаживание при давлении 0,2 — 0,4 МПа. При обработке маложестких тонкостенных деталей (типа гильз) целесо­образно хонингование вести не с постоянным радиальным давлением, а с принудительной радиальной подачей брусков.

Снимаемый припуск и выбор операций за­висят от того, насколько нужно повысить точ­ность формы отверстия и уменьшить пара­метр шероховатости (табл. 70 и 71). Если основная цель операции сводится к уменьше­нию отклонений формы отверстия, припуск устанавливается по разности между отклоне­ниями формы отверстия в исходном состоя­нии и заданными отклонениями. После уста­новления общего припуска назначают число операций, распределяют припуск по опера­циям и подбирают характеристику режущих брусков. Обработка в несколько операций вы­звана невозможностью обеспечить большой съем металла и одновременно низкий пара­метр шероховатости поверхности одними и теми же брусками. Большой припуск при хо- нинговании можно снять крупнозернистыми брусками, которые, срезая металл, сохраняют параметр шероховатости поверхности, необхо­димый для самозатачивания брусков. Поэтому основной припуск следует снимать на первой операции. На чистовых операциях припуск должен быть достаточным лишь для удаления шероховатости поверхности после предвари­тельного хонингования. Параметр шерохова­тости поверхности Ra = 0,4 -г 0,8 мкм надежно обеспечивается одной операцией хонингова­ния. В условиях поточного производства для получения меньшего параметра шероховато­сти рекомендуется осуществлять хонингование в две операции и более.

70. Припуск иоперации прихонинговании отверстий Отклонение формы отверстия в исходном со­стоянии, мкм Параметр шеро­ховатости поверх­ности в исходном состоянии Ra, мкм Операция Припуск на операцию, мкм Отклонения фор­мы отверстия после хонин­гования, мкм Параметр шеро­ховатости поверх­ности после хонин­гования Ra, мкм 100-150   Первая Вторая Третья 150-200 20-30 12-15 15-20 6-10 4-5 0,8-1,6 0,2-0,4 0,1-0,2 50-90 3,2-6,3 Первая Вторая Третья 80-120 15-25 8-12 10-18 5-9 3-4 0,8-1,6 0,2-0,4 0,1-0,2 25-40 1,6-3,2 Первая Вторая Третья 50-70 12-15 6-12 8- 12 4-6 2-3 0,4-0,8 0,2-0,4 0,1-0,2 12-20   Первая Вторая 20-35 10-12 5-9 2-3 0,2-0,8 0,1-0,2 6-12 0,63-2,5 Первая Вторая 15-20 4-6 2-4 • 1-2 0,2-0,4 0,1-0,2

Алмазный инструмент на металлической связке применяют для обработки деталей из чугунов и закаленных сталей со снятием боль­ших припусков (0,05 мм и выше), из твердых сплавов, для хонингования на автоматическом цикле с применением активного контроля, для обработки отверстий диаметром до 10 мм, не­скольких деталей пакетом, шлицевых и разоб­щенных поверхностей (табл. 72).

Для обработки деталей из стали, чугуна и цветных металлов может быть также при­менен абразивный инструмент (табл. 73). При чистовом хонинговании с получением па­раметра шероховатости Ra =0,1 -г- 0,2 мкм и выше следует применять алмазные бруски зернистостью 80/63 на эластичной связке Р11.

Число режущих брусков в хонинговальной головке выбирают максимальным. Наиболее эффективно снижает отклонения формы хо-