Обработка наружных поверхностей вращения.

Наружные поверхности вращения обрабатываются различными методами: точением, шлифованием, суперфинишированием, полированием, притиркой, отделочно-упрочняющей обработкой, поверхностным пластическим деформированием.

Точение

подразделяется на черновое, получистовое, чистовое и тонкое (алмазное). При черновом точении снимают большую часть общего припуска и напуска с приданием заготовке формы, приближающейся к форме детали.

Черновая обработка характеризуется:

1. наибольшей величиной припуска и его неравномерным расположением по поверхности заготовки;

2. большими значениями глубины срезаемого слоя и подачи и малой скоростью резания;

3. применением станка с достаточной мощностью, а приспособления с большим усилием зажима, т.к. возникают большие силы резания;

4. невысокой точностью обработки 12-14 квалитета и шероховатостью поверхности Ra=12,5 - 6,3 мкм вследствие интенсивного износа режущего инструмента и станка.

При черновом точении ступенчатого вала используют 3 схемы обработки;

Рисунок 3.4

АБВ - ступени вала; 1,2,3,4 - номера переходов.

На выбор той или иной схемы влияют величина припусков на отдельных ступенях вала и соотношение размеров ступеней: диаметра и длины. Схема, обеспечивающая наименьшее время обработки, наиболее выгодна.

Получистовое точение позволяет получить точность - 10-12 квалитета, параметр шероховатости Rz=10...80 мкм.

Чистовое точение позволяет получить точность 8-10 квалитета, параметр шероховатости Ra=0,8...2,5 мкм. Как правило, чистовое точение проводится алмазными резцами или резцами, оснащенными твердым сплавом или керамикой при высоких скоростях резания (v=800-1000м/мин) и малых подачах (Sо=0,03-0,08мм).

Чистовая обработка характеризуется:

1. малой величиной припуска и расположением его на отдельных ответственных поверхностях;

2. использованием станка, инструмента и приспособления повышенной точности

3. весьма малыми значениями подачи и глубины резания и большими значениями скорости резания;

Тонкое (алмазное) точение позволяет обеспечить точность 6-7 квалитета и параметр шероховатости Ra=0,1...0,6 мкм. Тонкое (алмазное) точение, как правило, применяется для отделочной обработки деталей из цветных металлов и сплавов (бронзы, латуни, алюминиевых сплавов и т.п.) и для деталей из высокопрочных чугунов и закаленных сталей. Для повышения производительности труда при точении наружных поверхностей вращения применяется многорезцовая обработка.

В качестве приспособлений для токарных работ используются в основном патроны и центры.

Патроны могут быть кулачковые, поводковые, цанговые.

Центры бывают нормальные, сферические, срезанные и рифленые (Рис 3.5).

Рисунок 3.5 Центры для токарных работ: а) рифленый, б) срезанный

Шлифование

Шлифование наружных поверхностей вращения может проводиться периферией и торцом абразивных или алмазных кругов, конечными или бесконечными лентами и лепестковыми кругами. Шлифование, как и точение, может быть черновым, получистовым, чистовым и тонким; оно может осуществляться с продольной или радиальной подачей. Черновое шлифование обеспечивает точность 8-9 квалитета и параметр Rz=5...12,5 мкм; получистовое - точность 7-8 квалитета и параметр Ra=0,63...3,0 мкм; чистовое - точность 6-7 квалитета и параметр Ra=0,2...0,25 мкм; тонкое - точность 5-6 квалитета и параметр Ra=0,05...0,25 мкм.

Шлифование осуществляется с помощью абразивного инструмента, режущим элементом которого являются зерна абразивных материалов.

Шлифование наружных поверхностей бывает двух видов:

- круглое наружное центровое;

- наружное бесцентровое

При круглом наружном центровом шлифовании применяют методы:

1метод - продольной подачи, для обработки длинных деталей. Обработка производится за один (два) хода. Глубина резания 0,03 - 0,1мм; продольная подача предварительного шлифования S_д=(0,5 - 0,8)H; чистового шлифования S_Д=(0,2 - 0,3)Н, где Н - высота круга.

Основное время для круглого шлифования с продольной подачей определяется по формуле

Т_о =(L/nS)(a/S_поп)k=(L/n S_д B_к) (a/S_поп)k

где L - длина продольного хода стола в мм,

при шлифовании на проход L= L_o-(0.2÷04)B_к;

при шлифовании в упор L= L_o-(0.4÷0,6)B_к

L₀ -длина шлифуемой поверхности;

а – припуск насторону в мм;

n- число оборотов детали в минуту;

S - продольная подача в мм на один оборот детали;

S_поп - поперечная подача круга за один проход (глубина резания) в мм;

S_д- продольная подача в долях высоты круга на один оборот детали;

В_К(Н) -высота круга в мм;

k - коэффициент, учитывающий точность шлифования

при точности шлифования

0,10 - 0,15 k=1,1

0,07-0,09 k=1,25

0,04-0,06............................ k=1,4

0,02-0,03............................. k=1,7

Рисунок 3.6

2 метод- поперечной подачи, используется для обработки деталей, у которых длина обрабатываемой поверхности меньше ширины круга. Глубина резания принимается равной 0,1 - 0,4мм; S_0C =l - 6 мм/об

Основное время для круглого наружного шлифования с поперечной подачей определяется по формуле

To=(a/nS_nоп)*k

где S_nоп - поперечная подача на один оборот детали (глубина резания) в мм.

Рисунок 3.7

3-метод -глубинной подачи применяется для обработки коротких, но жестких деталей. Обработка производится конусными или ступенчатыми кругами с использованием большой поперечной и малой продольной подачи.

Рисунок 3.8

При наружном бесцентровом шлифовании применяют также методы продольной и поперечной подачи шлифовального круга. При бесцентровом шлифовании деталь не закрепляется в центрах, а свободно помещается между двумя шлифовальными кругами, один из которых - большего диаметра является шлифующим, а круг меньшего диаметра - ведущим кругом, который вращает деталь и сообщает ей продольную и поперечную подачу. Шлифующий круг вращается с окружной скоростью 30 - 35 м/сек. Ведущий круг имеет скорость 20-30м/мин„ Обрабатываемая деталь поддерживается опорой со скосом, имеющей форму ножа. Благодаря скосу, направленному в сторону ведущего круга, деталь прижимается к этому кругу.

На бесцентрово-шлифовальных станках можно шлифовать детали, имеющие форму тела вращения с цилиндрическими, коническими и фасонными поверхностями.

Шлифование методом продольной подачи применяют для шлифования валов, втулок и других деталей цилиндрической формы (без буртиков); шлифуемая деталь поступает с одной стороны станка, а выходит с другой. Для осуществления этого движения ведущий круг устанавливается под углом наклона α-1÷5° к оси шлифуемого круга. С изменением угла наклона ведущего круга изменяется и величина подачи: чем больше угол, тем величина подачи больше, и шероховатость шлифованной поверхности увеличивается.

Рисунок 3.9. Схема бесцентрового шлифования с продольной подачей.

1 - шлифовальный круг; 2 - обрабатываемая деталь; 3 - ведущий круг;

4-опора (нож)

Шлифование способом поперечной подачи (врезания) осуществляется поперечной подачей ведущего круга по направлению к шлифующему кругу. Перед этим деталь укладывается на опору сверху или сбоку. По окончании шлифования детали, когда достигнут необходимый размер, ведущий круг отводится, деталь снимается и закладывается новая. При этом способе оси ведущего и шлифующего кругов параллельны. Подача ведущего круга принимается от 0,003 до 0,01 мм на один оборот детали. Шлифование способом врезания применяется главным образом при обработке деталей с буртиком или имеющих форму конуса.

Рисунок 3.10. Схема бесцентрового

шлифования с поперечной подачей.

Круглошлифовальные и бесцентрово-шлифовальные станки легко автоматизируются и встраиваются в автоматические линии.

Бесцентрово-шлифовальные станки обладают рядом преимуществ перед обыкновенными круглошлифовальными станками:

1) более высокая производительность, что является основным

преимуществом. При сквозном шлифовании подача, достижение необходимого размера, удаление детали со станка и другие действия совершаются автоматически; рабочий только закладывает новые детали в станок и наблюдает за ходом процесса шлифования;

2) не требуется центрования деталей, благодаря чему можно назначать меньший припуск под шлифование, т.к. исключаются ошибки, возникающие из-за неправильного центрования;

3) нет необходимости применять люнеты при шлифовании длинных валов (до 6м);

4) не требуется высокой квалификации рабочего;

5) станок легко автоматизируется и встраивается в автоматические линии.

Однако бесцентровое шлифование имеет ряд особенностей, что ограничивает его применение. К этим особенностям относятся:

1) нельзя достигнуть точной концентричности наружной и внутренней цилиндрических поверхностей;

2) у ступенчатых валиков нельзя шлифовать каждую ступень отдельно, т.к. не обеспечивается концентричность окружностей ступеней;

3) настройка и регулировка бесцентрово-шлифовальных станков требуют значительной затраты времени, что целесообразно при крупносерийном и массовом производстве.

Для автоматического обеспечения точности размеров и шероховатости как при точении, так и при шлифовании используют различные адаптивные системы управления процессами обработки. При необходимости улучшения качества наружных поверхностей вращения применяют отделочную обработку.