Пластическое деформирование.

Технология отделки поверхностей

Отделочную обработку на токарных станках производят в тех случаях, когда необходимо повысить точность и качество обработанной поверхности.

Отделочные операции выполняются для повышения чистоты, точности обработки или создания на поверхности детали специально предусмотренной шероховатости определенного узора.

Когда по условиям чертежа требуется получить гладкую и блестящую зеркальную поверхность детали, но точность размеров может быть грубой, применяют полирование этой поверхности; если же, помимо чистоты и блеска, требуется получить точные размеры детали, применяют доводку или притирку. Таким образом на токарных станках производят притирку (доводку), полирование, пластическое деформирование, накатывание рифлений.

ПРИТИРКА (ДОВОДКА)

Притирка (доводка) является отделочной операцией, позволя­ющей получить шероховатость поверхности с высотой микроне­ровностей, соответствующей 0,05 мкм по параметру Ra, а также высокую точность обработки, соответствующую 6 — 7-му квалитетам. При притирке срезается небольшой припуск — 0,01 ...0,03 мм на сторону.

Этот метод обработки получил широкое распространение в инструментальном производстве (доводка режущих кромок твердосплавных резцов и разверток; доводка калибров цилиндрических, конических, резьбовых; доводка измерительных плиток).

Этот метод обработки широко применяется также и в машиностроении, например, доводка шеек коленчатых валов, плунжеров форсунок, зубьев колес и т. д.

Доводка или притирка заключается в том, что съем металла с обработанной поверхности производится абразивными зернами, свободно распределенными в пасте или суспензии, при перемещении притира или доводника.

Существуют следующие виды притирки:

o грубая — с применением шлифовальных порошков зернистостью 28...63, при которой обеспечивается шероховатость обработанной поверхности Ra 0,80...0,40 мкм;

o предварительная — с применением микропорошков зернистостью 10... 28 для достижения шероховатости обработанной поверхности Ra 0,2...0,1 мкм;

o окончательная — для достижения шероховатости обработанной поверхности Ra < 0,1 мкм.

Инструментом для притирки является чугунный или медный притир, представляющий собой втулку с одной или несколькими прорезями. Рабочую поверхность притира покрывают абразивной пастой, состоящей из мелкозернистого абразивного порошка и масла. В качестве порошка часто используют корундовый или зеленый карбид кремния. Лучшие результаты по качеству поверхности дает использование паст ГОИ. На рисунке показан притир с хомутом для притирки наружной цилиндрической поверхности.

Рис. Притирка наружной цилиндрической поверхности:

1 – разрезной притир, 2 – хомут, 3 – регулировочный винт.

В процессе обработки притир периодически сжимают при помощи винта, который стягивает хомут притира.

Для притир­ки внутренней поверхности применяют разжимной притир (рис а). Разжим притира осуществляется навинчиванием гайки 4 при одновременном отвинчиванием гайки 2 (притир сдвигается по конической оправке и разжимается). Часто предварительную притирку выполняют притиром с выступами на рабочей поверхности (рис. б.).

Притиры для обработки отверстий изготавливают в виде втулок, насаженных на оправки.

Притиры для обработки отверстий: а- разжимной в сборе с оправкой; б – с выступами на рабочей поверхности для предварительной притирки; в- для окончательной притирки; 1 – оправка; 2, 4 - гайки; 3 – притир; D – наружный диаметр притира

Оправку притира устанавливают в шпинделе станка, а притираемую деталь насаживают на притир и удерживают от проворачивания приспособлением (жимком).

Подача при притирке ручная, равномерная, окружная скорость 10-20 м/мин, причем при обработке периодически изменяя направление шпинделя. На рис. в показан притир для окончательной притирки.

Притирка и доводка могут быть абразивной, химико-механической, электрохимико-механической. При абразивной обработке используют абразивные инструменты, пасты и суспензии на основе абразивного материала, твердость которого значительно выше твердости обрабатываемого материала. При абразивной доводке абразивные зерна находясь между деталью и притиром, вдавливаются в поверхность притира, твердость которого ниже обрабатываемой поверхности. При взаимном перемещении детали и притира абразивные зерна, закрепившись в поверхностном слое притира, снимают тончайшие стружки с обрабатываемой поверхности детали.

При химико-механической доводке под действием кислот, входящих в состав паст, на поверхности детали образуется пленка из химических соединений, которая удаляется абразивными зернами абразивными зернами при перемещении притира.

Электрохимико-механическую обработку применяют в основном для отделки твердосплавного режущего инструмента и жаропрочных материалов.

Для доводки и притирки деталей применяют различные пасты, многие из них изготавливают из карбида кремния и электрокорундов.

На результаты доводочных материалов существенное влияние оказывают притиры. Их изготавливают из стали, чугуна, меди, бронзы, твердых и вязких пород дерева и др. Они должны иметь плотную и однородную структуру в сечениях по всем направлениям.

Стальные притиры по сравнению с чугунными имеют более высокие показатели по износостойкости и прочности. Их применяют при доводке эльборовыми и алмазными пастами.

Для измерения размера отверстия применяют индикаторные нутромеры. Прибор вводят в измеряемое отверстие корпусом с измерительным наконечниками: регулируемым и подвижным. При измерении индикаторный нутромер следует покачивать, с тем, чтобы найти наименьшее показание, соответствующее размеру отверстия в измеряемом сечении детали.

Для измерения наружного диаметра детали применяют рычажные скобы.

Индикаторную скобы устанавливают на деталь так, что измеряемая поверхность располагается между пяткой регулируемого измерительного наконечника и подвижным измерительным наконечником. При измерении диаметра детали перемещение подвижного наконечника передается индикатору.

Притиры для доводки отверстий изготавливают в виде втулок, насаженных на оправки. Применяют регулируемые и нерегулируемые притиры. Нерегулируемые притиры с постоянным наружным диаметром применяют для доводки малых диаметров, конических и резьбовых поверхностей. Регулируемые притиры имеют разрезную рубашку с внутренним конусом и разжимное устройство, которое при осевом перемещении внутри рубашки притира может увеличивать диаметр притира.

а- с алмазносодержащим покрытием, б- универсальный, 1 – раздвижной корпус, 3 – коническая оправка, 4- кольцевая пружина,

При доводке внутренних и наружных поверхностей деталей применяют притиры в которых закреплены абразивные бруски или ленты с нанесенным абразивным слоем.

Доводка может включать несколько операций, количество которых зависит от требований к точности и шероховатости поверхности. Если требуемая точность обработки 3-5 мкм и Ra 0,16 мкм то доводку выполняют за одну операцию с припуском, равным 0,03-0,005 мм. Если точность обработки 1-2 мкм и Ra 0,08 мкм доводку осуществляют за две операции, причем припуск на вторую операцию составляет 0,01-0,03 мм.

Контрольные вопросы.

1.Из каких материалов изготавливают притир.

2.Из чего состоит абразивная паста, используемая при притирке

Полирование.

Полирование производится на токарных станках при помощи наждачной шкурки. В зависимости от размера зерен наждака различают следующие номера шкурки: № 6, 5 и 4 — с крупными зернами наждака № 3 и 2 — со средними, № 1, 0, 00 и 000 — с мелкими. Самое чистое полирование дает шкурка № 00 и 000. Наждачную шкурку нужно держать так, как показано на рисунке, а, иначе она может намотаться на деталь и защемить пальцы.

Рис.Полирование детали:

а – при помощи наждачной бумаги, б – при помощи жимков

Полирование производится значительно быстрее при помощи простого приспособления, называемого жимками. Жимки состоят из двух деревянных брусков, соединенных с одного конца кожаным или металлическим шарниром и имеющих углубления по форме детали. В жимки закладывают наждачную шкурку или засыпают наждачный порошок. Рекомендуется смазать полируемую поверхность машинным маслом или смешать с маслом порошок, тогда поверхность получается более блестящей.

Применение жимков устраняет опасность повреждения рук токаря и захвата рукава вращающейся деталью, хомутиком или патроном.

Полирование ведут при легком нажиме жимков и больших числах оборотов обрабатываемой детали.

Пластическое деформирование.

Поверхностное пластическое деформирование (ППД) - это вид упрочняющей обработки, при котором не образуется стружка, а происходит пластическое деформирование тонкого поверхностного слоя заготовки, распространённый и эффективный способ повышения несущей способности металлических деталей машин. Применение ППД позволяет эффективно влиять на повышение долговечности деталей, работающих в условиях циклических нагрузок, трения и воздействия коррозионных сред и имеющих концентраторы напряжений, места посадок с гарантированным натягом.

Пластическое деформирование поверхностного слоя заготовки является одним из способов повышения качества обработанной поверхности. Этот способ используется для отделки поверхностей деталей, у которых необходимо повысить твердость и износостойкость для увеличения долговечности в процессе использования. Сущность процесса состоит в смятии, сглаживании микронеровностей под давлением обкатника, что уменьшает шероховатость поверхности до 0,4…0,05 мкм по параметру. Ra. Припуск на пластическое деформирование не оставляют, так как в процессе обработки величина размера практически не изменя­ется.

Для наружного обкатывания используют роликовый обкатник, ролик которого имеет вращательное движение. Ролик изготавливают из закаленной стали, качество его поверхности высокое.

При обработке державку, закрепленную в резцедержателе, подводят поперечной подачей до соприкосновения ролика с по­верхностью детали. Окружная скорость вращения детали — 20...30 м/мин, продольная подача — 0,05...0,1 мм/об. Включают ста­нок и делают два-три рабочих хода в продольном направлении с автоматической подачей. В процессе обработки используют СОТС (веретенное масло, индустриальное масло 20). Пластиче­ское деформирование можно производить, используя также ша­риковый обкатник.

Внутреннее раскатывание выполняют раскатником-вальцовкой. Ролики вальцовки расположены в прорезях обоймы под неболь­шим углом (1°30') к оси оправки, поэтому во время работы валь­цовка как бы ввинчивается в раскатываемое отверстие. Для обка­тывания отверстий разных диаметров применяют самостоятель­ные вальцовки.

Обкатывание отверстий большого диаметра выполняют шарико­вым обкатником (по типу обкатника для наружных поверхностей).

Детали с малой величиной шероховатости поверхности хоро­шо противостоят коррозии, меньше изнашиваются в процессе обработки.

Рис. Роликовый обкатник

а — процесс обкатывания; б — устройство роликового обкатника; 1 — державка; 2 — ролик; 3 — ось; 4 — упорный подшипник; 5 — фланец; 6 — шарикоподшипник; 7 — втулка; 8 — гайка; стрелками показаны направления перемещения ролика