Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

Процесс сверхдоводки характеризуется небольшими давле­ ниями абразива, малыми скоростями и глубиной резания, быст­ рыми колебательными движениями (с амплитудой 3—6 мм) брус­ ков по обрабатываемой поверхности. В качестве смазывающей жидкости часто применяют керосин с индустриальным или тур­ бинным маслом в отношении 10: 1. Основное значение сверхдо­ водки заключается в получении требуемой шероховатости по­ верхности. Припуск на обработку сверхдоводкой составляет не более 5 мкм. Процесс сверхдоводки нашел широкое применение во всех отраслях машиностроения.

Другим процессом чистовой обработки, предназначенным для получения высокого класса чистоты почти без изменения разме­ ров детали, является процесс механического полирования. Поли­ рование представляет собой комплекс физико-химических про­ цессов. Механический процесс удаления неровностей с поверхно­ сти металла осуществляется путем перемещения мельчайших выступов (гребешков) от предшествующей обработки в углуб­ ленные места. Этому способствует тепло, которое возникает при взаимодействии быстровращающегося (окружная скорость 20— 45 м/с) полировального круга с полируемым изделием и вслед­ ствие применения соответствующих паст.

Химический процесс происходит в результате воздействия по­ лирующих паст, окружающей среды и ряда других факторов, под влиянием которых ускоряется растворение окислов на поверх­ ности металлов и удаление металла. Вследствие взаимо­ действия трущихся поверхностей металла и быстровращающего­ ся круга происходит электризация, ускоряющая процесс поли­ рования.

Инструментом при полировании являются всевозможные мягкие (текстиль, войлок и т. и.) круги, которые во время про­ цесса смазываются специальными пастами. Очень часто в про­ изводстве полированием называют процесс обработки деталей тонким абразивом, нанесенным на полотно. Этот процесс по принципу действия отличается от полирования пастами, но поз­ воляет получить низкую шероховатость поверхности и блестящий вид поверхности, что дает основание отождествлять эти два вида обработки. Полирование как окончательная чистовая обработка применяется во всех тех случаях, что и сверхдоводка, а также для подготовки поверхностей деталей машин к гальванопокры­ тиям и после гальванопокрытий.

Несмотря на незначительную величину припуска под полиро­ вание, процесс полирования обычно протекает с местным повы­ шением температуры поверхностного слоя и размягчением его. Глубина такого дефектного слоя может быть в пределах 0,006— 0,009 мм. Наличие этого слоя в деталях, работающих на износ, резко понижает служебные свойства деталей машин и приборов, а при изготовлении изделий высокой точности даже в процессе приработки нарушается точность работы машин и приборов.

При шлифовании, доводке абразивными брусками, притирке

иполировании трудно получить поверхности без прижогов, по­ ниженной твердости тонкого поверхностного слоя, микротрещин

идругих дефектов. Поэтому в последние годы получают приме­ нение новые процессы обработки металлов, а также видоизменен­ ные действующие процессы, такие как гидрополирование, элек­ трополирование, химическое полирование, ультразвуковые, электроэрозионные, резание металлов с предварительным подо­ гревом, обработка термической плазмой, электронным лучом и

ной детали; 4 — продукты реакции (анодная пленка); 5 — электролит

лазером и др. Кроме того, для повышения качества поверхности и возможности обработки твердых и вязких материалов суще­ ствующие технологические процессы изменяются путем совмеще­ ния с другими процессами. Так, для повышения эффективности шлифования абразивному кругу сообщают осциллирующее дви­ жение. При снижении амплитуды и повышении частоты осциллирования совершается переход к ультразвуковой обработке. Начинает внедряться электролитическое шлифование, хонинго­ вание, зенкование и фрезерование. Внедрение перечисленных и других совмещенных методов обработки повышает производи­ тельность и качество поверхности.

На рис. 128 показано влияние ультразвуковых колебаний на шероховатость поверхности. Для достижения одной и той же шероховатости поверхности в случае наложения ультразвуковых колебаний время обработки сокращается на 30—35%.

При электролитическом шлифовании съем металла происхо­ дит в результате механического и частично вследствие электро­ литического процесса. При этом абразивный круг является като­

дом, а электрический ток проходит через электролит (рис. 129). На съем металла существенное влияние оказывает плотность электрического тока, поэтому при электролитическом шлифова­ нии применяют круги на металлической связке, а абразивные зерна должны обеспечить зазор между обрабатываемой поверх­ ностью и шлифовальным кругом. Производительность такого процесса очень высока. На шлифовальном станке с мощностью главного привода 7,5 кВт и подводом электрического тока 3000 А производительность при обработке твердого сплава со­ ставляет 1000 мм2/мин.

Влияние способов формообразования деталей на их эксплуатационные свойства

Существенное влияние на эксплуатационные свойства дета­ лей машин оказывают методы чистовой и отделочной обработ­ ки. В процессе чистовой обработки при любых способах формо­ образования рабочих поверхностей имеет место механическое удаление металла с обрабатываемой поверхности заготовки с од­ новременными физико-механическими и химическими процесса­ ми. В настоящее время используются следующие основные ме­ тоды чистовой и отделочной обработки: чистовое точение и рас­ тачивание, фрезерование и сверление, развертывание, протяги­ вание, шлифование, хонингование, механическое полирование, притирка, сверхдоводка, анодно-механическая доводка, ультра­ звуковая обработка, светолучевая обработка, гидрополирование (обработка жидкой абразивной струей).

Каждый из указанных методов обработки обеспечивает опре­ деленные экономическую точность и качество поверхности.

В соответствии с технологическими особенностями методы обработки со снятием стружки можно разбить на три группы: 1) методы, при которых взаимное расположение элементарных поверхностей определяется предшествующей обработкой и в про­ цессе обработки размеры почти не меняются (притирка, меха­ ническое полирование, гидрополирование и др.), а изменяется только качество поверхности; 2) методы, применяемые для по­ вышения не только качества поверхности, но одновременно и точности (свободное развертывание, протягивание, хонингова­ ние, химическая обработка, ультразвуковая обработка и др.), и методы, которые позволяют улучшить качество поверхности, точ­ ность размеров и точность взаимного расположения элементар­ ных поверхностей (точение, строгание, фрезерование, шлифова­ ние и др.).

Для некоторых методов второй группы, таких как разверты­ вание и т. д., характерным является самонаправление инстру­ мента, причем базой служат обрабатываемая поверхность и на­

правляющие ленточки зубьев разверток, бруски при хонингова­ нии и пр.

В табл. 28 приведены данные о технологических и эксплуата­ ционных возможностях некоторых способов обработки. В зави­ симости от выбранного процесса чистовой и отделочной обра­ ботки получается поверхность с различными служебными свой­ ствами. Одна из задач технологии машиностроения заключается в изыскании технологических процессов, которые обеспечивают изготовление деталей машин с наилучшими эксплуатационными свойствами. В соответствии с техническими условиями на изго­ товление машин и уровнем техники производства каждая от­ расль машиностроения в специальных руководящих материалах уточняет области применения различных технологических про­ цессов для достижения определенной шероховатости поверхно­ сти по ГОСТу 2789—59.

Влияние способов формообразования на износостойкость де­ талей. Длительность периода приработки детали зависит от пер­ воначальной шероховатости поверхности, материала, давлений и других факторов. Однако это не означает, что при наименьшей шероховатости поверхности потребуется меньший период для приработки. В некоторых случаях при низкой шероховатости поверхности, так же как и при высокой, износ даже увеличивает­ ся. Для увеличения срока службы деталей машин следует со­ кратить до возможно меньших пределов износ в период прира­ ботки, максимально увеличить период установившегося износа и предупредить наступление усиленного износа и разрушение рабочей поверхности [42, 77, 98].

В ряде случаев более шероховатая поверхность лучше удер­ живает смазку и уменьшает износ. Некоторые исследователи придерживаются мнения, что наиболее гладкая поверхность по­ сле механической обработки является лучшей в отношении со­ кращения периода приработки и повышения качества поверхно­ сти после приработки. Анализ проведенных исследований пока­ зывает, что отсутствие стабильности шероховатости поверхности для одних и тех же деталей соединения позволяет понимать оп­ тимальную шероховатость поверхности как определенную об­ ласть шероховатостей, при которой детали машин получают наименьший износ при заданных условиях работы. На износо­ стойкость оказывают влияние не только величина неровностей, но и их направление, способы формирования поверхностных слоев и их физико-механические свойства. Наиболее износостой­ кой является поверхность с одинаковой микрогеометрией во всех направлениях. Такая поверхность в виде мелконаколотой сетки получается, например, после гидрополирования.

Учитывая влияние многих факторов на износостойкость де­ талей и на сокращение производственных затрат, рекомендуется придавать деталям при изготовлении несколько большую шеро­ ховатость и твердость поверхности по сравнению с оптимальны-