Файл: Мазальский, В. Н. Суперфинишные станки.pdf

то для получения 13-го класса чистоты при исходном 7—8-м клас­ сах необходимо проводить суперфиниширование в два-три пере­ хода, применяя последовательно бруски зернистостью М14—МІО и М3—Ml.

Для сокращения времени переналадки при работе двумя брусками рекомендуется применять быстросменные державки. Конструкция двухпозиционной быстросменной державки приве­ дена на рис. 19.

Если требуется получить поверхность с высоким блеском, применяют бруски с графтовым наполнителем. Такие бруски

Рис. 19. Быстросменная инструментальная державка

вырезают из абразивного круга с графитовым наполнителем. Съема металла при обработке этими брусками практически не происходит.

Выбор твердости абразивного бруска производится в зависи­ мости от материала, твердости и шероховатости обрабатываемой поверхности. При обработке стальных деталей можно руковод­ ствоваться следующим правилом: чем тверже обрабатываемый материал, тем мягче брусок, и чем грубее обрабатываемая поверх­ ность, тем тверже брусок. В табл. 9 приведены рекомендации по выбору твердости абразивного бруска в зависимости от исход­ ной шероховатости при суперфинишировании стальных деталей.

Таблица 9. Рекомендуемая твердость абразивных брусков в зависимости от исходной чистоты поверхности

Твердость брусков в зависимости от исходного Обрабатываемый класса чистоты поверхности

материал

41

При выборе алмазных брусков на основании исследований процесса суперфиниширования алмазными брусками, проведен­ ных Б. П. Барминым [2], Г. И. Буториным [4], А. А. Сагардой и др. [25], Г. А. Строчаком идр. [29], а также другими авторами, необходимо руководствоваться тем, что основные закономерности процесса суперфиниширования абразивными брусками распро­ страняются и на суперфиниширование алмазными брусками.

Этими исследованиями выявлено следующее.

1.Алмазные бруски зернистостью 40/28 и 28/20 обеспечивают чистоту поверхности не выше 8-го класса. Для повышения чи­ стоты поверхности до 9—10-го классов рекомендуются бруски зернистостью 14/10 и 10/7.

2.Алмазные бруски на металлической связке Ml обеспечи­ вают большой съем металла и допускают значительные усилия при суперфинишировании. Поэтому они могут быть рекомендованы для предварительной обработки стальных деталей, деталей из чугуна и алюминиевых сплавов.

Бруски на связке Д 1, в которых в качестве связующего веще­ ства применен эпоксидно-каучуковый компаунд, обладают хоро­

шей механической прочностью, износостойкостью и высокой упругостью. Они рекомендуются для обработки изделий из твер­ дых сплавов марок ВК8А, ВК10А, ВК12А.

Бруски на металло-силикатных связках наиболее рационально применять при обработке хромовых покрытий и стальных деталей с HRC > 50 при исходной шероховатости поверхности 5—6-го классов чистоты.

Бруски на стеклокристалической (ситалловой) связке СТ зернистостью ACM 28/20 и ACM 20/14 при 100-процентной концен­ трации при суперфинишировании колец подшипников из стали ШХ15 и ЭИ347 стабильно обеспечивают съем металла 10— 12 мкм и шероховатость поверхности 10—11-го классов чистоты при исходной шероховатости 8—9-го классов.

Бруски на органических связках следует применять только для чистового суперфиниширования стальных деталей и алюми­ ниевого сплава при небольшом съеме металла.

Алмазные бруски на керамической связке имеют интенсивный износ, их износ соизмерим с износом, абразивных брусков на керамической связке.

3.Величина съема металла и чистота обработанной поверх­ ности зависят также от концентрации алмаза в бруске. Исследо­ вания показывают, что наилучшие результаты при оптимальном удельном расходе алмаза дают алмазные бруски со 100-процент­ ной концентрацией. Дальнейшее увеличение концентрации дает небольшое увеличение съема металла, но приводит к снижению стойкости бруска и увеличению удельного расхода алмаза.

4.Удельное давление при обработке стальных закаленных поверхн'остей составляет 0,15—0,25 МПа (1,5—2,5 кгс/см2). При этом удельном давлении достигается необходимая производи­

42

тельность обработки и наилучшая чистота обработанной поверх­ ности. С увеличением давления съем металла сначала растет интенсивно, при удельном давлении выше 0,8МПа интенсивность роста снижается (ухудшается чистота обрабатываемой поверх­ ности), наблюдается засаливание брусков и образование на их рабочей поверхности налипов.

5. При назначении основных параметров процесса алмазного суперфиниширования необходимо руководствоваться двумя пока­ зателями: производительностью и удельным расходом алмазов. Повышение производительности при одной и той же зернистости и концентрации алмазных брусков в большинстве случаев вызы­ вает повышенный расход алмазов. Поэтому параметры процесса, при которых обеспечивается наибольшая производительность при наименьшем расходе алмазов и, следовательно, обеспечивающая наименьшие затраты на обработку данного изделия, следует считать оптимальными.

. Удельный расход алмазов * зависит от физико-механических свойств связки брусков и обрабатываемого материала изделия.

При равных условиях обработки металлосиликатные и метал­ лические связки характеризуются наименьшим расходом, орга­ нические :— наибольшим.

Экспериментально установлено и подтверждено опытом [2], что удельный расход алмазных брусков при обработке чугунных деталей составляет 0,05 мг/г снятого материала. При обработке стали удельный расход алмазных брусков соответствует 0,156 мг/г снятого материала.

При применении брусков из эльбора необходимо учитывать, что существенным отличием процесса суперфиниширования этими брусками по сравнению с обработкой абразивными брусками, как установлено проведенными во ВНИИАШе исследованиями [13], является то, что с увеличением окружной скорости изделия не наблюдается перехода от режима резания к режиму полирования даже при отношении ѵн/ѵб 5> 12н—15, в то время, как при обработке обычными абразивными брусками при отношении ѵп/ѵб ^ 6-f-lO режим резания сменяется полированием. Это объясняется тем, что зерна эльбора длительное время сохраняют режущую спо­ собность.

Брусками из эльбора при суперфинишировании достигается

• 10—11-й класс чистоты поверхности. Для получения более высо­ кого класса чистоты необходимо производить обработку в два перехода: используя на черновом переходе бруски из эльбора, на чистовом — литые бруски из зеленого карбида кремния.

Оптимальной тведостью для брусков из эльбора зернисто­ стью ЛМ14 следует считать Т1—Т2. Окружная скорость изде­ лия — 0,5—0,6 м/с. Удельное давление не более 0,ЗМПа.

* Под удельным расходом алмаза обычно понимают вес алмазов в милиграммах, израсходованных на снятие 1 г обрабатываемого материала.

43

Г л а в а III

ТЕХНОЛОГИЯ СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ

8. Подготовка деталей под суперфиниширование

При выборе суперфиниширования в качестве отделочной опе­ рации необходимо иметь полное представление как о преиму­ ществе, так и о недостатках этого способа обработки. Ниже при­ водятся некоторые сведения о возможности процесса суперфини­ ширования и ряд требований, предъявляемых к заготовкам, поступающим на суперфиниширование.

Исследованиями и практикой суперфиниширования установ­ лено, что в процессе обработки на суперфинишных станках обеспечивается снижение шероховатости поверхности на два— четыре класса, увеличивается несущая поверхность, повышается точность размера, увеличивается микротвердость поверхности, исправляется некруглость профиля детали и устраняется волни­ стость.

Однако обработка деталей с большой величиной овальности или деталей, имеющих огранку с небольшим числом граней, тре­ бует большой затраты времени, а исправление их незначительно.

Для получения заданной геометрической формы детали при суперфинишировании необходимо учитывать влияние исходной погрешности на точность обработки.

На ГПЗ-З были проведены экспериментальные исследования [8] формы роликов при бесцентровом суперфинишировании с целью получения роликов 1-й степени точности.

Для роликов 1-й степени точности диаметром 18—30 мм оваль­ ность допускается до 0,5 мкм, а огранка (при измерении в призме с углом 60°) — до 1,5 мкм. Исходная огранка, составлявшая 0,8—3,0 мкм, уменьшалась после первого прохода до 0,4—2 мкм, после второго прохода до 0,4—1,4 мкм и после третьего прохода до 0,2—0,8 мкм. Исходная овальность, составлявшая 0,4—1,2 мкм уменьшилась после первого прохода до 0,2—0,6 мкм, после сле­ дующих проходов овальность уменьшалась незначительно. Та­ ким образом, на основании проведенной работы было установлено, что для получения роликов 1-й степени точности величина ис­ ходной огранки в партии деталей не должна превышать 3,5 мкм, а величина исходной овальности 1 мкм.

Дефекты профиля детали в продольном сечении: конусообразность, бочкообразность, седлообразность — при суперфиниши­ ровании практически не исправляются и поэтому требуемая

45

точность детали в продольном сечении должна быть достигнута на предшествующих операциях.

При обработке в центрах на исправление некруглости боль­ шое влияние оказывает форма базовых поверхностей центровых отверстий детали. Экспериментально установлено [33], что при суперфинишировании деталей на нешлифованных центровых от­ верстиях некруглость уменьшается всего на 50% по сравнению с обработкой тех же деталей .на шлифованных центровых отвер­ стиях.

Величина припуска, снимаемого при суперфинишировании,

где Rz — высота неровностей после предшествующей обработки; Ra — среднее арифметическое отклонение профиля.

Ориентировочные значения величины припуска для достиже­ ния различных классов чистоты поверхности в зависимости от исходной шероховатости приведены в табл. 10.

При обработке стальных закаленных деталей с предварительно шлифованной поверхностью величина снимаемого припуска со­ ставляет 5—8 мкм, что обычно укладывается в пределы допуска на размер, поэтому особого припуска на обработку в этом слу­ чае не оставляют. Если детали отшлифованы по верхнему пре­ дельному размеру, то точность размера по диаметру, получен­ ная на предшествующей операции, после суперфиниширования, как правило, сохраняется. При этом следует иметь в виду, что после суперфиниширования значительные дефекты предшествую­ щей обработки — вырывы, срезы, грубые риски и т. д. — вы­ являются и становятся особенно заметными.

При суперфинишировании деталей с большой шероховато­ стью поверхности или при необходимости удаления большого деформированного слоя металла необходимо предусматривать соответствующий припусю на обработку. Величина припуска

46

при обработке поверхностей с исходной шероховатостью 6—7-го классов составляет от 15 до 20 мкм. При обработке плоских по­ верхностей величина припуска доходит до 0,2 мм.

При бесцентровой суперфинишной обработке напроход сталь­ ных закаленных деталей с предварительно шлифованной поверх­ ностью до 8—9-го классов чистоты снимаемый припуск составляет 4—6 мкм на диаметр. В связи с этим разноразмерность диаметров деталей, поступающих на обработку, не должна превышать 3—4 мкм, так как в противном случае детали меньших диаметров будут после суперфиниширования лишь частично обработаны, а на деталях больших диаметров — будут образовываться завалы кромок. Кроме'того, обработка разноразмерных деталей тормо­ зит их продвижение под брусками и вызывает повышенный из­ нос брусков.

Для бесцентровой обработки врезанием и обработки деталей в центрах предварительной рассортировки не требуется.

Таким образом, при назначении величины исходной шерохо­ ватости необходимо иметь в виду, что большая шероховатость заготовки увеличивает время обработки и износ брусков, заго­ товка с высоким классом чистоты затрудняет приработку бруска и его самозатачивание. Наиболее оптимальной исходной шерохо­ ватостью заготовки является шероховатость, поверхности 8—9-го классов.

9. Выбор размеров, крепление и правка брусков

Выбор размеров брусков. Правильный выбор размеров бруска имеет большое значение при суперфинишировании, так как устра­ нение исходной огранки и волнистости происходит только в том случае, когда рабочая поверхность бруска превышает -длину волны в поперечном сечении обрабатываемой поверхности изде­ лия.

Обычно рабочая ширина бруска определяется углом охвата поверхности изделия и выбирается в пределе (0,5 ч- 0,6) D (D — диаметр изделия). При этом угол охвата изделия бруском со­ ставляет 60—75°. Наибольшая рекомендуемая ширина бруска составляет 25 мм. При использовании брусков большей ширины ухудшается доступ смазочно-охлаждающей жидкости в зону обработки, затрудняется удаление отходов, что приводит к ухуд­ шению качества обработанной поверхности. При ширине бруска менее 0,4 D исправление некруглости профиля изделия происхо­ дит в малой степени. Для обработки больших диаметров изде­ лий применяют два—четыре бруска, закрепленных в одной дер­ жавке.

Оптимальная ширина и количество брусков в зависимости от диаметра обрабатываемого изделия приведены в табл. 11.

При обработке изделия с широкими продольными канавками или пазами ширина бруска должна быть в 1,5 раза шире канавки

47