Чистовая обработка наружных поверхностей тел вращения

Чистовую обработку как заключительный этап меха­нообработки назначают для повышения точности разме­ров деталей и уменьшения шероховатости их поверхно­стей. К методам чистовой обработки наружных поверх­ностей относятся шлифование, притирка, тонкое (алмаз­ное) точение, сверхчистовая доводка (суперфиниш), поли­рование и др.

Шлифование — наиболее распространенный метод обработки наружных поверхностей, выполняется на круглошлифовальных и бесцентрово-шлифовальных станках. (Иногда шлифование применяют вместо точения для чер­новых операций со снятием припуска размером 0,5 мм и более.)

Круглошлифовальные станки бывают простые и уни­версальные, верхнюю часть стола которых можно повер­нуть на угол до 6 — 8° для шлифования конусных поверх­ностей.

Все рабочие органы круглошлифовальных станков монтируются на станине, внутри которой часто разме­щается гидропривод, обеспечивающий продольное пере­мещение стола. Шлифование на круглошлифовальных станках (рис. 18.44, а, б) может выполняться двумя мето­дами: с продольной подачей S_np заготовок, имеющих большую длину, и с поперечной подачей S_n шлифоваль­ного круга (при коротких заготовках). При обоих методах шлифовальный круг и заготовка вращаются. Скорость главного рабочего движения — вращение кру­га v_K ≤ 30 м/с, круговая подача заготовки S_Kp=15÷25 м/мин.

При шлифовании достигается 6-й квалитет точности (в отдельных случаях 5-й квалитет).

Основное технологическое время для шлифования с продольной подачей (рис. 18.44, а) подсчитывают по формуле

где L — длина хода стола, мм; S_np — продольная подача заготовки мм/об; n_заг — частота вращения заготовки, об/мин; i - число проходов, t = h/t; h — припуск на шлифование, мм; /-глубина резания, мм; k = — 1,3... 1,8 — коэффициент, зависящий от требуемой точ­ности детали и шероховатости ее поверхностей.

Большое применение находит шлифование на бесцентрово-шлифовальных станках, которое также выполняется с продольной или поперечной подачей. Гладкие поверхности (валов, втулок) шлифуют с продольной пода­чей, а заготовки ступенчатых деталей — с поперечной.

Притирка — процесс механической обработки ме­талла абразивными зернами с введением в притирающее вещество химического реагента (стеариновой или олеино­вой кислот), который способствует образованию оксид­ной пленки на поверхности заготовки, легко удаляемой абразивными зернами. Обычно для притирки исполь­зуют предложенную акад. И. В. Гребенщиковым пасту ГОИ, содержащую в качестве абразивного материала ок­сид хрома.

Инструментом в этой операции является притир. При­тиры бывают мягкие, имеющие меньшую твердость, чем обрабатываемый материал, и твердые. Чаще применяют мягкие притиры из чугуна, меди, твердых сортов дерева, в рабочие поверхности которых внедряются (шарркируются) частицы абразивного материала. В процессе при­тирки заготовка вращается, а притир совершает возврат­но-поступательное движение.

Тонкое (алмазное) точение выполняется ал­мазными (или твердосплавными) резцами с большими скоростями резания, малыми подачами и глубинами^ ре­зания на специальных массивных станках, имеющих по­вышенную жесткость. Шпиндель таких станков должен иметь биение, не превышающее 0,002 — 0,005 мм. При тонком точении достигается 5 —6-й квалитеты точности.

Сверхчистовая доводка (суперфиниш) выпол­няется мелкозернистыми абразивными брусками, осу­ществляющими обработку с небольшими силой резания и скоростью резания (практически без нагрева обрабаты­ваемой поверхности). При этом заготовка вращается, а инструмент (бруски) совершает колебательные движе­ния вдоль оси заготовки. Амплитуда колебаний брусков составляет 1,5 — 6 мм, а частота 250—1000 мин"¹. Одно­временно рабочая головка с брусками поступательно перемещается по обрабатываемой поверхности.

В процессе обработки срезается слой толщиной 0,005 мм (не больше допуска на размер), поэтому особо­го припуска под суперфиниш не назначается. Длитель­ность процесса 30 — 50 с. Суперфиниш в основном умень­шает шероховатость поверхности, но не повышает точность обработки и не исправляет погрешности формы (конусность, огранку, овальность).

Полирование назначают для получения блеска поверхности (малой шероховатости). Оно выполняется с помощью мягких войлочных или фетровых кругов, на поверхность которых наносятся мелкозернистые абра­зивные вещества (пасты). Полировальный круг вращает­ся а заготовка перемещается рабочим органом станка

или вручную.

Детали неответственного назначения, например кре­пеж, иногда полируют во вращающихся барабанах (обычно деревянных), в которые вместе с заготовками за­кладывается дробь, обрезки кожи, смачиваемые щелоча­ми или кислотами. Процесс длится 4—10 ч. При этом скругляются острые грани, удаляются заусенцы, снимает­ся окалина с закаленных заготовок и т. д.

Широкое распространение получают теперь методы чистовой обработки наружных поверхностей без снятия стружки пластическим деформированием, после проведе­ния которых исходные объемы заготовок не изменяются. К таким методам относятся обкатывание, алмазное вы­глаживание, вибронакатывание.

Обкатывание выполняется твердым роликом, установленным в оправке. В зависимости от формы и размеров обрабатываемой поверхности ролику сооб­щается продольная или поперечная подача. При обкаты­вании поверхностный слой заготовки в местах контакта с инструментом пластически деформируется, упрочняет­ся. Имеющиеся на поверхности микронеровности сглажи­ваются, но появляется наклеп материала. После обкаты­вания детали нельзя подвергать нагреву выше темпера­туры 200- 250 °С

Алмазное выглаживание производится алмазом, за­крепленным в державке. Его рабочей грани прида­ется форма полусферы, цилиндра или конуса. Опера­ция выцолняется на токарном станке. Заготовка, закре­пленная в шпинделе, вращается, а инструменту сооб­щается движение продольной подачи. Алмаз, скользя по обрабатываемой поверхности (с прижимающей силой 50 — 300 Н), выглаживает и упрочняет поверхность. Для уменьшения износа алмаза следует применять смазку — веретенное масло. Алмазным выглаживанием можно обрабатывать стальные (в том числе закаленные) заго­товки и заготовки из сплавов цветных металлов. Количе­ство проходов не должно превышать двух.

Вибронакатывание — процесс упрочнения обра­батываемой поверхности благодаря нанесению на нее канавок с малым поперечным сечением, в которых разме­щается смазка и мелкие частицы отделяемые при износе.

Инструменту (алмазу или закаленному шарику) сооб­щаются продольная подача и дополнительное колебатель­ное движение с малой амплитудой, направленные к оси заготовки. Обрабатываемая заготовка вращается. Про­цесс можно осуществлять на обычном токарно-винторезном станке.