Обкатування та розкатування поверхонь

Процес обробки полягає в тому, що поверхню деталі, яка обертається, обкатують притиснутими до неї одним, двома, трьома роликами або кульками (інденторами), виготовленими з інструментального матеріалу. Обробку можна проводити на широко розповсюджених верстатах (токарно-гвинторізних, токарно-револьверних та інших) з використанням простого оснащення. Плоскі поверхні обкатують на поперечно-стругальних верстатах. На рисунку 1.4 приведені схеми обробки поверхонь роликами:

а, б – обкатування циліндричних поверхонь; в – обкатування канавки;

г – обкатування галтелі; д – обкатування торцевої поверхні; е, з – багато- роликове розкатування сферичної та конічної поверхонь; ж, к – розкатування отвору; и – обкатування сферичної поверхні.

В процесі обкатування поверхня вигладжується і наклепується. Обкатуванням в деяких випадках замінюють менш продуктивну операцію шліфування. Залежно від оброблюваного матеріалу і режимів процесу глибина наклепаного шару може коливатися від 0,2 до 2,0 мм, а твердість поверхневого шару збільшуватись на 40...50%. Межа втомленості обкатаних деталей зростає на 80% і більше.

Для обкатування і розкатування деталей використовують кульки і ролики різних конструкцій (рисунок 1.5):

Рисунок 1.5 Ролики для обкатування і розкатування:

а – конічний і бочкоподібний; б – сферичний; в – торовий;

г – з циліндричною стрічкою (d – діаметр ролика; R_пр – профільний радіус;

в – ширина стрічки).

Кульки і ролики виготовляють з легованих сталей ШХ15, ХВГ, 9Х, 5XHM, вуглецевих інструментальних сталей У1OA, У12А, швидкорізальних сталей Р9, Р6М5 та твердих сплавів. Твердість робочої поверхні повинна знаходитись в межах HRC 60...65, а параметр шорсткості R_a = 0,16...0,25 мкм.

Для підвищення ефективності обкатування в деяких випадках застосовують віброобкатування. Цей процес полягає у тому, що під час обкатування на інструмент, крім сили тиску, накладаються ще й вібрації. Такий процес дозволяє збільшити глибину наклепаного шару.

Для підвищення межі втомленості використовують обкатування з попереднім підігріванням матеріалу. Процес проходить таким чином. Спочатку деталь або поверхня деталі нагрівається, а після цього проводиться обкатування. Обкатування з підігрівом використовується для зміцнення поверхонь тіл обертання, які не загартовуються, крупногабаритних деталей, а також механічно не оброблюваних загартованих деталей типу пружин та ресор. Оптимальна температура нагрівання, при якій досягається максимальне зміцнення, для вуглецевих сталей – 450...550ºC, для легованих сталей – 325...425ºC.

Режими обробки характеризуються зусиллям обкатування, швидкістю, подачею, припуском, числом проходів, 3OP.

Зусилля обкатування задається залежно від мети обробки.

Орієнтовно зусилля P_b, яке забезпечує максимальну межу витривалості, вираховується за формулою:

P_b = 500 + 1,7D² (H),

де D – діаметр поверхні, яка обробляється, мм.

Швидкість не дуже впливає на якість обробки і може знаходитись в межах 150...160 м/хв. Для підвищення продуктивності її необхідно приймати максимально допустимою.

Подача під час обкатування призначається залежно від необхідної шорсткості:

• Для сталей – 0,1...0,6 мм/об;

• Для чавунів – 0,1...0,3 мм/об;

• Для кольорових сплавів – 0,1...0,5 мм/об.

Очікувана теоретична висота мікронерівностей визначається за формулою:

де R_ПР – радіус профілю ролика (кульки), мм; S – подача, мм/об.

Розраховані і вибрані за паспортними даними верстату режими уточнюються експериментально.

При оптимальних режимах припуск на обробку:

Z = K (Rz_вих - Rz),

де Rz_вих – вихідна висота мікронерівностей; K = 1,1...1,5.

Менші значення слід приймати для твердих (загартованих) сталей, більші – для м'яких, пластичних матеріалів.

Процес обкатування необхідно вести з використанням 3OP.

В багатьох випадках для остаточної обробки отворів використовують їх розкатування спеціальними пристроями – розкатками (рисунок 1.4 ж, к).

Цей метод замінює інші методи оздоблювальної обробки, наприклад, хонінгування. Процес розкатування, а також режими аналогічні режимам, які використовуються при обкатуванні.