Області застосування операції суперфінішування
Суперфінішування застосовують як фі-нішной операції, в основному при обробці зовнішніх поверхонь деталей, що експлуатуються в умовах тертя ковзання або кочення; в ряді випадків супер-фінішуванні обробляють також внутрішні і торцеві поверхні, наприклад дорожкікаченія на-ружной кілець радіальних і наполегливих підшипників кочення. Як правило, суперфінішірованіе вироб-дять після операцій шліфування, а для нетермообрабо-працьованих деталей - після операцій тонкого точіння. Суперфінішування піддаються поверхні де-талей, встановлених як в центрах (рис. 1.7, а), так і на опорних валках, т. Е. Без центрів методом (рис. 1.7,6). Можна суперфінішіровать пологі ко-нические поверхні, для чого при центровий обра-лення головка з бруском розгортається на необхідний кут, а при Бесцентровой - використовуються спеціальні профільні опорні валки. Для суперфінішування внутрішніх поверхонь (отворів) невеликої довжини (рис. 1.7, б) деталь встановлюють в патроні, а брусок закріплюють у спеціальній державке, яку вводять в оброблюваний отвір. При суперфінішуванні внутрішніх сферичних поверхонь (рис. 1.7, г), головним чином жолобів кілець шарикопідшипників, деталь обертається, а брусок здійснює коливальний рух відносно центру хитань, обраного так, щоб радіус хитань збігався з радіусом жолоби. Суперфінішування плоских торцевих поверхонь (рис. \ .7, д) виконується за допомогою обертового • шліфувального круга, шпиндель якого може з-вершать також коливальний рух. Ось обертаючись-ня кола, як правило, зміщена але відношенню до осі
Мал. 1.7. Схеми суперфінішування деталей різної конфігурація-ції: а-циліндричних і конічних (в центрах), б-циліндричних і пологих конічних (на опорних валках); в-отворі; г-внутрішніх сферичних поверхонь; д - плоских торцевих поверхонь, е - опуклих торцевих поверхонь
деталі. При обробці опуклих торцевих поверх-ностей (рис. 1.7, е) вісь обертання кола нахиляється по відношенню до осі деталі під деяким кутом.
Широке поширення суперфінішірованіе по-одержало в виробництві підшипників для доведення до-ріжок кочення кілець і роликів. В автомобільній і тракторній промисловості Суперфінішування обробляють шийки колінчастих і розподільних валів, поршневі пальці, вали коробок передач, штоки амортизаторів. У верстатобудуванні суперфініш-ють шпинделі і пінолі, в інших галузях машино-будови - гладкі і ступінчасті вали, осі, ротори, калібри і інші деталі.
Вибір брусків для суперфінішування
Однією з умов найбільш ефективного вико-ня операції суперфінішування є правильний вибір розмірів брусків. Робочу ширину бруска В (рис. 4.1, а) вибирають в залежності від діаметра обраба-Тива деталі D, т. Е.
Мал. 4.1.Форма і розміри брусків для суперфінішування
ІЧЕНЬ діаметра деталі відношення B / D зменшується. При використанні надмірно широких брусків не можуть доступ мастильно-охолоджувальної рідини в зону обробки і видалення відходів, що призводить до погіршення якості
поверхні деталі. Крім того, при дуже великій дузі контакту бруска з деталлю спостерігається обламування крайок бруска, особливо в на-чале обробки, коли зусилля різання різко змінюються під впливом похибок геометричної форми де-талі.
Вибір ширини і числа брусків для суперфінішування
Д
Довжина бруска L со-ставлять 1,5-3 його ширина-ни В. При більшій довжині можливий перекіс бруска по відношенню до осі дета-чи, що призводить до його НЕ-рівномірному зношуючись-нию і погіршення якості поверхні деталі.Прі обробці корот -ких відкритих ділянок де-талей без поздовжньої по-дачі довжина бруска мусить бути дорівнює довжині оброблюваної поверхні, що спо-собствует отримання правильної геометричної форми деталі (рис. 4.1,<9), так как при более коротком бруске образуются вогнутые (рис. 4.1,е), а при более длинном бруске — выпуклые (рис. 4.1, ж) краевые зоны, что неже-лательно.
Обробку без поздовжньої подачі коротких ділянок, обмежених буртиками і уступами, виробляють брус-ками, довжина яких
де / об - довжина оброблюваної поверхні; а - раз-мах коливань бруска.
У ряді випадків для підвищення точності геометрічес-кой форми деталі в середній частині робочої поверхні бруска роблять вирізи (рис. 4.1, з, і).
При суперфінішуванні доріжок кочення кілець шарикопідшипників обробку виробляють торцевої по-поверхнею бруска, який робить коливання (кочення) щодо геометричній осі жолоба. У цьому слу-чаї висоту бруска Н вибирають рівній ширині дорож-ки кочення. Зменшення висоти бруска призводить до того, що краю жолоба залишаються необробленими, а збільшен-ня - сприяє більш інтенсивному зніманню металу по краях жолоба і спотворення його профілю. Ширина бруска В == (1-1,3) Н для радіальних і В = (0,8-1) Н для наполегливих підшипників; зменшення ширини бруска може привести до того, що в процес суперфінішування не буде в повній мірі виправлено вихідна хвилястість деталі, а збільшення - до спотворення профілю жолоба.
Загальний підхід до вибору ширини і довжини бруска дол-дружин ґрунтуватися на тому, що для виправлення хвилясто-сти і огранки, що утворилися на поверхні деталі пос-ле попередньої Суперфінішування обробки, що не-обходимо, щоб довжина і ширина робочої поверхні бруска були більше довжини хвилі відповідно в про-частинні та поперечному перетинах деталі.
Оброблювані деталі надходять для суперфініш-вання, як правило, після операцій шліфування. У деяких випадках, наприклад при обробці кольорових металів, суперфінішірованіе виробляють після тонкого точіння. Оскільки суперфінішірованіе незначно виправляє овальність деталей, а виправлення конус-образності, седлообразно, бочкоподібності пов'язано
з великими витратами часу, то досягати необхідної точності обробки слід на попередніх операціях
Припуск / 7сф, що знімається при суперфінішуванні, визначається з наступних співвідношень:
при обробці поверхонь обертання
при обробці торцевих поверхонь
де /? "1" = (8- 10) /? а-параметр шорсткості поверх-ності деталі після попередньої обробки; верб - максимальна висота хвилі після попередньої обра-лення.
У табл. 4.8 наведені значення припусків на супер-финиширование в залежності від вихідних волнистости і шорсткості. При необхідності видалення дефектного шару металу, що перевершує висоту нерівностей Шеро-Ховатія, припуск слід збільшити на глибину цього шару.
Розмірна точність деталі, досягнута передують-щей обробкою, як правило, зберігається при супер-фінішуванні, т. Е. Зняття припуску відбувається в пре-справах допуску на розмір. Тому доцільно через готовлять деталі, що підлягають Суперфінішування, по верхньому граничному розміру.
Для отримання високої якості поверхні слід забезпечити найменше биття деталі, що досягається шляхом ретельної обробки її центрових отворів і центрів суперфінішне верстата, а також за рахунок наибо-леї якісного виконання операції шліфування. Зна-ве биття деталі при високих окружних швидкостях, що застосовуються на заключних переходах операції су-перфінішірованія, може стати причиною ударів бруска по оброблюваної поверхні, що погіршує її якість. Неякісно виконані термообробка і шліфування деталей є причиною утворення при суперфінішуванні дрібних тріщин і так званих комет, які являють собою поглиблення (пороки металу) з розбіжними пучками глибоких рисок, що утворилися при попаданні в ці поглиблення свобод-них абразивних частинок.
Як абразивного інструменту для Суперфін-шірованія використовують дрібнозернисті бруски, пре-майново на керамічній зв'язці. Такі бруски виготовляють методом пресування або лиття. На опера-ціях безцентрового суперфінішування часто примі-няют бруски на бакелітовій зв'язці з графітовим напол нітелей (на останній стадії обробки). При супер-фінішуванні пресовані бруски мають обмежений-ве застосування. Зазвичай їх використовують для відносно грубої обробки, коли параметр /? Д становить 0,2 мкм і більше. При цьому використовують, як правило, бруски зер-ністостей М40-М28. У всіх інших випадках (більш низька шорсткість, відсутність одиничних дефектів) застосовують литі бруски, що володіють більш однорідною структурою, ніж пресовані, вони швидше прірабати-ються до поверхні деталі і стійко працюють в режимі заточування. Тому використання литих брусків дозволяє збільшити з'їм металу в 1,6-2,8 рази і зменшити шорсткість обробленої поверхні в 1,2-3 рази.
Вибір абразивного матеріалу брусків визначається матеріалом оброблюваної деталі. 'Суперфінішіро-вання термооброблених конструкційних сталей твер-дост 56-64 НКСе виробляють брусками з біло-го електрокорунду і зеленого карбіду кремнію. При цьому, як правило, бруски з білого електрокорунду використовують на попередніх операціях (переходах) для забезпечення інтенсивного знімання металу, а з зеле-ного карбіду кремнію - на чистових операціях (переходах) для забезпечення необхідної шорсткості. Крім того, при обробці деталей, що мають пре-ривістую поверхню (отвори, масляні кишені, шліцьові пази і т. Д.), Краще використовувати бруски з електрокорунду 24А, так як він менш крихкий матеріал, ніж зелений карбід кремнію, і краще протистоїть ударним навантажень.
Бруски з ельбор слід використовувати при супер-фінішуванні деталей з важкооброблюваних сталей і сплавів, таких, як швидкорізальні стали Р9Ф5 і Р12Ф5 (975-985 НУ), жароміцні сплави ЕІ347 (847 НУ) і ЕІ992 (192 НУ), корозійностійкої сталі 9х18 (824 НУ) та ін. Дослідження, про-ведені у ВНІІАШе, показали, що при обробці загартованих важкооброблюваних матеріалів ельбор забезпечує значно більшу продуктивність, ніж карбід кремнію і алмаз. Так, при суперфінішірова-ванні стали ЕІ347 інтенсивність знімання металу ельборнимі брусками в 1,4-1,5 рази вище, ніж брусками з зеленого карбіду кремнію, а при обробці бистрорежу-чих сталей - в 5-7 разів.
ПРОГРЕСИВНІ ПРОЦЕСИ Суперфінішування
Суперфінішування з накладенням ультразвукових коливань
Одним із способів інтенсифікації процесу супер-финиширования є накладень на брусок ультра-звукових коливань. Пристрій, що забезпечує цей метод обробки, наведено на рис. 5.1 і являє собою акустичний вузол, що складається з магнітостріктора 4 і концентратора 5, який перетворює електричні коливання ультразвукового генератора в механічні. Вузол кріпиться до доводочной голівці '3. Брусок /, приклейте-енний до оправці 2, кріпиться до концентратора 5, який повідомляє йому ультразвукові коливання.
Використання ультразвуку створює більш сприятливими-ні умови для зрізання і подрібнення стружки, видалення відходів із зони різання, сприяє поліпшенню усло-вий самозатачіванія бруска і усунення налипнув на його робочої поверхні. Зазначене явище добре іл-люстріруется на прикладі вивчення сил різання при супер-фінішуванні. Як видно з рис. 5.2, накладення на брусок ультразвукових коливань при однакових умовах обробки (іок- = 120 м / хв, ПБР = 7 Гц, брусок 63СМ10)
Мал. 5.1. Пристрій для обробки доріжки якост-ня кільця Шарикопідши-пніка з накладенням на брусок ультразвукових ко-лебанія
знижує питому тангенціальну со-складову сили різання Рг в 1,3- 2 рази.
Збільшення амплітуди ультразвукових коливань сприяє зниженню навантаження на ріжучі кромки бруска. Так, для випадку суперфінішування з постійного-ної інтенсивністю знімання металу, що дорівнює 0,8 мм ^ с, мають місце такі співвідношення між амплітудою ультразвукових коливань Оуз і питомої тангенціаль-ної складової сили різання Рг: при йуз = 2. мкм Р, = 42,5 Н / см 2; при Оуз == 3 мкм Р, = 25,7 Н / см 2; при а "= 4 мкм А = 23,1 Н / см 2
Рис 5.2. Залежність питомої-ної тангенціальної складової сили різання Р, від тиску бруска р-
1 - суперфінішірованіе за звичайною схемою, 2 - суперфінішірованіе з ультразвуковими коливаннями
Той факт, що накладення на брусок ультразвукових ко-лебанія полегшує умови різання і покращує самозата-чування бруска, вказує на доцільність викорис-тання цього методу обробки при суперфінішуванні деталей з важкооброблюваних матеріалів, що мають низьку твердість і високу пластичність (кольорові, титанові, жароміцні сплави , корозійно-стійкі сталі та ін.). Основною проблемою при суперфінішірова-ванні цих матеріалів за звичайною схемою є образо-вання налипнув металу на ріжучої поверхні бруска, які призводять до погіршення якості оброблюваної поверхні внаслідок появи на ній від-