книги / Основы технологии машиностроения

Характеристика технологических методов производства деталей машин 191

няют тонкое растачивание, развертывание или притирочное шли­ фование.

П р и т и р о ч н о е ш л и ф о в а н и е (хонингование) осущест­ вляется специальной головкой с укрепленными в ней абразивными

чистоте ее хорошо удерживает смазку.

Фиг. 115. П оверхность, обработанная притирочным шлифованием:

Притирочным шлифованием удаляют слой в пределах 0,01—0,2 мм в зависимости от диаметра отверстия, обрабатываемого материала и предшествующей обработки. В этих пределах притирочным шлифо­ ванием устраняется конусность, эллиптичность и тому подобные погрешности.

Во избежание уменьшения диаметров у концов отверстия, бруски должны выходить на некоторую длину из отверстия (т. е. должен быть осуществлен перебег брусков); следовательно, этот метод обработки удобно применять для сквозных отверстий. Обработка коротких отверстий, диаметр которых меньше длины, представляет некоторые трудности.

Притирочное шлифование выполняют в одну или две, а иногда и в три операции, характеризуемые различной зернистостью брусков: для однократного шлифования применяют зернистость 270—400, для предварительного 140—270, для чистового 300—500, для зер­ кального 600.

Головки имеют от двух до восьми брусков. Размеры брусков: ширина 4,'J —15 мм, высота 6—14 мм, длина 150 мм.

Притирочное шлифование ведут при следующем режиме обра­ ботки: окружная скорость брусков 45—90 м/мин’, скорость прямо­

192 Характеристика технологических методов производства

линейно-возвратного движения 10—20 м/мин; удельное давление брусков 4—5 кг/см2для предварительного и 3—4 кг/см2для чистового. Охлаждающе-смазывающей жидкостью служит керосин или смесь керосина с 10—20% машинного масла.

Толщина снимаемого слоя металла за один двойной ход лежит в пределах 0,7—5 мк.

Притирочное шлифование обеспечивает точность обработки в пре­ делах 5—20 мк и 8—12-го класса чистоты поверхности. Его приме­ няют как типовой метод обработки точных отверстий с высокой чисто­ той поверхности.

Для обработки шеек валов притирочное шлифование практически почти не применяется, так как для наружных поверхностей тонкое шлифование проще в осуществлении и обеспечивает достаточную точность и чистоту поверхности. Для получения более высокой чистоты поверхности шеек валов прибегают к отделочному шлифо­ ванию или полированию их абразивной лентой.

О т д е л о ч н о е ш л и ф о в а н и е осуществляется также спе­ циальными головками с абразивными брусками и может быть при­ менено для обработки наружных и внутренних поверхностей вра­ щения и плоскостей.

Головка для отделочного шлифования имеет от двух до четырех брусков зернистостью 320—600. Удельное давление на обрабатывае­ мую поверхность составляет 1,5—2,5 кг/см2. В процессе работы бруски перемещаются по образующей и совершают от 200 до 1500 колебатель­ ных движений в минуту с амплитудой 3—6 мм, а заготовка вращается со скоростью —10 м/мин. Продолжительность операции 0,5—1,5 мин.

Отделочным шлифованием повышают лишь чистоту поверхности до 9—12-го класса, не исправляя других погрешностей предшествую­ щей обработки. Одной из особенностей процесса являются малые скорости резания и малые удельные давления, которые исключают возможность нагревания обрабатываемых поверхностей в процессе обработки и появления в их поверхностном слое каких-либо изме­ нений. Значительному повышению чистоты поверхностей способ­ ствует множественность движений, при которой практически исклю­ чается повторение абразивными зернами своих траекторий. Процесс протекаете охлаждающе-смазывающей жидкостью, состоящей из керо­ сина и 10—15% веретенного масла, благодаря чему бруски касаются лишь выступающих микронеровностей в местах разрыва масляного слоя; процесс прекращается автоматически, в связи с тем что при достижении определенной чистоты поверхности прекращается разрыв масляной пленки.

П р и т и р к о й достигается высокая (значительно выше 1 -го класса) точность обработки (до 0,1 мк) и 10—12-й, а при надобности и более высокие классы чистоты поверхности. Инструментом является при­ тир, изготовляемый обычно из более мягкого материала, чем обра­ батываемая заготовка. Для притиров применяют главным образом мягкий мелкозернистый чугун, а также цветные металлы, пластмассы

196 Характеристика технологических методов производства

Предварительно расточенное или развернутое по 3 или 2-му классу точности отверстие путем калибрования доводится до 2 или 1-го класса точности и 7—10-го класса чистоты.

Процесс осуществляется со смазкой керосином при обработке чугуна и минеральным маслом при обработке стали и бронзы. Калиб­ рование целесообразно применять для отделочной обработки отвер­ стий в заготовках, которые

упрочнения деталей машин. При дробеструйном наклепе возникает пластическая деформация поверхностных слоев металла в результате ударного воздействия дроби.

Процесс заключается в том, что на прошедшую механическую и термическую обработку заготовки, помещенную в камеру специаль­ ной установки, направляется с большой скоростью обычно чугунная, реже стальная дробь диаметром 0,4—2 мм.

При наклепе цветных сплавов применяют алюминиевую или сте­ клянную дробь.

Под ударным воздействием дроби в поверхностном слое заготовки возникает наклеп на глубине 0,2—1 мм, повышается твердость и прочность поверхностного слоя; в нем создается благоприятное распределение остаточных напряжений по сечению детали и изме­ няется форма и ориентация кристаллических зерен в направлении

Характеристика технологических методов производства деталей машин 197

более эффективного их сопротивления пластической деформации и разрушению; резко снижается чувствительность стали к поверх­ ностным дефектам. Дробеструйный наклеп устраняет неблагоприят­ ное влияние на усталость обезуглероженного поверхностного слоя стальных заготовок.

Наклеп дробью весьма эффективно понижает концентрацию напряжений в местах концентраторов напряжений — технологиче­ ских (следы механической обработки), эксплуатационных (задиры, коррозия), а при достаточной глубине наклепанного слоя и конструк­ тивных (канавки, резкие переходы в сечениях).

Дробеструйный наклеп видоизменяет микрогеометрию поверх­ ности, понижая ее чистоту сравнительно с шлифованной поверх­ ностью; последующее шлифование в пределах шероховатости накле­ панной дробью поверхности практически не снижает эффективность дробеструйного наклепа; однако более глубокое шлифование может значительно понизить упрочнение, достигнутое в результате дробе­ струйного наклепа.

Для дробеструйного наклепа обычно применяются механические

ипневматические дробеметы.

Вмеханических дробеметах разброс дроби осуществляется пло­ скими радиально расположенными лопатками быстро вращающегося ротора (2000—3500 об/мин). Диаметр ротора 200—500 мм, ширина 45—125 мм.

Механические дробеметы дают равномерное покрытие дробью' обрабатываемой детали, более производительны и экономичны сравни­ тельно с пневматическими дробеметами.

Пневматические дробеметы имеют одну или несколько форсунок (сопел), через которые дробь выбрасывается сжатым воздухом, (5—б am) и применяются преимущественно в тех случаях, когда необходимо произвести наклеп труднодоступных поверхностей (глу­ бокие отверстия, впадины и т. п.).

Рабочая камера дробемета оснащается тем или иным меха­ низмом, осуществляющим необходимое движение упрочняемой заготовки под потоком дроби (транспортер, вращающийся стол и т. п.)'.

Поток дроби достигает в современных дробеметных установках 150 кг!мин.

Дробеструйный наклеп применяют для повышения усталостной прочности кованой и литой стали, а также высокопрочного чугуна. Серый чугун при дробеструйном наклепе не упрочняется. Наклеп дробью сварных соединений, работающих при циклическом нагруже­ нии, значительно повышает их прочность. Дробеструйный наклеп увеличивает предел выносливости в среднем на 50%.

Весьма благоприятные результаты дает сочетание различных мето­ дов поверхностного упрочнения (закалка токами высокой частоты, цементация, поверхностные покрытия и т. п.) с дробеструйным накле­ пом [73].

198 Характеристика технологических методов производства

Э л е к т р и ч е с к а я о б р а б о т к а з а г о т о в о к

По характеристике технологических процессов различают элек­ трохимические и электроискровые методы обработки поверхностей.

Электрохимические методы обработки основаны на явлениях, связанных с прохождением электрического тока через растворы элек­ тролитов. К ним относятся электрополирование и анодно-механиче­ ская обработка 1.

Э л е к т р о п о л и р о в а н и е металлов основано на неоднородном анодном растворении отдельных участков шероховатой поверхности при электролизе. В ванну с электролитом погружают два электрода: полируемый предмет (анод) и металлическую пластину (катод); через электролит пропускают постоянный ток низкого напряжения.

Составы электролитов и режимные условия полирования зависят от полируемого металла. Основными компонентами электролитов являются ортофосфорная кислота, серная кислота, глицерин, хро­ мовый ангидрид. Режимы полирования изменяются в широких пре­ делах: плотность тока от 0,02 до 120 а/см2, продолжительность полирования — от 0,2 до 60 мин. Равномерность полирования зави­ сит от рассеивающей способности электролита. Электрополируемость металлов различна; лучшие результаты получаются при полирова­ нии однородных по составу и строению металлов и сплавов.

Интенсивность съема металла при оптимальном режиме состав­ ляет 0,1—10 мк/мин.

Электрополирование применяют для поверхностей не грубее 4-го класса чистоты по ГОСТу 2789-51. Полируемая поверхность должна быть предварительно тщательно очищена от загрязнений.

на поверхности металла, погруженного в электролит в качестве анода, образуется при пропускании постоянного тока нерастворимая пленка толщиной от сотых долей до нескольких сот микрон. Оказывая то или иное механическое воздействие на образующуюся пленку, разрушают металл в желаемом направлении, т. е. производят его обработку.

Помимо резки металлов, рассмотренной раньше2, этот метод можно применять для затачивания и доводки инструмента, а также для процессов, аналогичных шлифованию металлов, и некоторых дру­ гих процессов обработки. Этим методом можно достигнуть 4—2-го класса точности обработки, которая определяется в основном точностью инструмента и станка.

Анодно-механическая обработка дает 2—7-й класс чистоты поверхности; при анодно-механическом шлифовании можно полу­

Характеристика технологических методов производства деталей машин 199

Э л е к т р о и с к р о в а я о б р а б о т к а м е т а л л о в основана на разрушении их действием импульсного электрического разряда, возникающего при прохождении электрического тока через диэлектрик. Нарушение электрической прочности диэлектрика про­ ходящим через него током называют пробоем, а разрушение поверх­ ности электродов, между которыми возникает разряд, называют

должны быть разделены межэлектродным промежутком, необходимым для возникновения разряда. Величина межэлектродного промежутка находится в пределах 5—100 мк, в зависимости от мощности импульсов.

Процесс осуществляется в жидкой среде (керосин, маловязкое минеральное масло, вода), создающей условия для удаления (смыва­ ния) разрушаемого металла с обрабатываемой поверхности.

В зависимости от выполняемой обработки электрод-инструмент совершает либо только поступательное, либо вращательное и посту­ пательное, либо вибрационно-поступательное движение.

Точность электроискровой обработки определяется образующимся при обработке зазором, который колеблется в широких пределах (30 -т- 800 мк на сторону) и зависит от точности инструмента и станка, от режима обработки, независимо от размеров обрабатываемой поверхности. Полная величина зазора на сторону s слагается из меж­ электродного промежутка и размера вырываемых частиц, которые, проходя по зазору, вызывают дополнительные разряды, увеличиваю­ щие зазор (фиг. 119). Величина межэлектродного промежутка зави­ сит от напряжения, а размер отрывающихся частиц — от мощности разряда. Отверстия получаются конусными с уширением кверху.

Чистота поверхности определяется мощностью разряда. Единич­ ный разряд вырывает из обрабатываемой поверхности частицу металла, оставляя на ней углубление в виде лунки, близкой к сфери­ ческой. При этом чем интенсивнее разряд, тем больше лунка и, следо­ вательно, тем ниже чистота поверхности. В зависимости от режима

200 Характеристика технологических методов производства

Поверхностный слой после электроискровой обработки получает твердость (Rc = 69 ч- 72) на глубину 10—100 мк. Этот слой обладает высокой износо- и коррозиеустойчивостью.

Применение электроискрового способа целесообразно там, где затруднительна или невозможна обработка резанием. Основным преимуществом электроискрового метода перед обработкой резанием является возможность образования при помощи латунного проволоч­ ного электрода сквозных и глухих отверстий малых диаметров (0,15—0,3 мм), отверстий с любой формой поперечного сечения, отверстий с криволинейной осью; применяя в качестве электрода пластину или диск, можно получить тонкие прорези и щели. При этом все виды обработки могут производиться в материалах любой твер­ дости, в том числе и твердых сплавах. Для ускорения обработки боль­ шого числа отверстий при изготовлении сит и сеток проволочные электроды закрепляются на нужных расстояниях в пластинах, обра­ зуя таким образом групповой электрод. Обработкой отверстий слож­ ного профиля в волочильных фильерах удается удешевить их произ­ водство и расширить область применения холодного волочения. Электроискровой метод применяется при изготовлении и ремонте штампов, приспособлений и оборудования (например, для извлечения сломанного инструмента), а также при затачивании и доводке инструмента.

Электроискровым способом выполняется также роспись на метал­ лах при помощи ручного приспособления, представляющего собой легкую электромагнитную систему с вибрирующим электродом, подключаемую в качестве катода к конденсаторной схеме; анодом является изделие, на котором делается роспись. Возможно и упрочне­ ние поверхности металла, являющееся результатом физико-химиче­ ских процессов, происходящих в поверхностном слое металла под воздействием кратковременных и многократных электрических импульсов в форме искровых разрядов, возникающих в воздушном

профилю, при гравировании и дает хорошие результаты при обра­ ботке весьма твердых и хрупких материалов (закаленная сталь, твердые сплавы, алмазы и другие драгоценные камни, стекла, кера­ мика и т. п.).

При обработке непроводников этот метод обработки в настоящее время не имеет равных. В области отделочных операций он превосхо­ дит конкурирующий с ним электроискровой метод обработки. Однако механическая обработка ультразвуковыми колебаниями и электро­