Материал: Технология машиностроения. Пачевский В.М

При наружном бесцентровом шлифовании обрабатываемую заго­товку, лежащую на направляющем ноже, пропускают между двумя абразивными кругами: шлифующим (рабочим) и ведущим. Поворот оси ведущего круга на определенный угол в вертикальной плоскости обеспечивает перемещение обрабатываемой заготовки вдоль оси шли­фующего круга при одновременном вращении заготовки вокруг своей оси.

Применяют также метод бесцентрового шлифования с поперечной подачей шлифующего круга. В этом случае оси шлифующего и ведущего круга строго горизонтальны.

Преимуществом бесцентрового шлифования является его высокая производительность, превышающая в несколько раз производительность центровых круглошлифовальных станков. Однако наряду с этим переналадка бесцентрового станка для шлифования других размеров требует значительного времени, поэтому его выгодно применять в условиях крупносерийного производства. Кроме того, при наружном бесцентровом шлифовании деталей с обработанным отверстием нельзя добиться концентричности внешней поверхности к внутренней.

При черновом шлифовании наружных поверхностей тел вращения заготовок из стали при _в ≤ 80 кгс/мм² рекомендуют скорость резания 25 ÷ 30 м/с, а при _в > 80 кгс/мм² и заготовок из чугуна и бронзы - 15 ÷ 20 м/с; при шлифовании алюминия - 45 ÷ 50 м/с.

В качестве смазывающих и охлаждающих средств при шлифовании абразивной лентой применяют минеральные масла, керосин, эмульсии, а также жировые пасты.

3.1.3. Отделочные виды обработки

Основными операциями доводочной обработки являются притирка, хонингование, доводка.

Притирка. Для притирки применяют притиры, изготовленные из мягких материалов: чугуна, цветных металлов и сплавов, пласт­масс, зеркального стекла и др. Притирка делится на грубую, среднюю и тонкую. Грубая притирка обеспечивает шероховатость поверхности Ra = 0,32-0,63 мкм, средняя Ra = 0,16-0,32 мкм и тонкая Ra = 0,025-0,16 мкм.

К основным притирочным материалам относятся: корунд естественный, электрокорунд нормальный и белый, карбид кремния, окись хрома, порошки алмаза и карбида бора. Размеры абразивных зерен или микропорошков влияют на съем металла и чистоту поверхности в процессе притирки и доводки, поэтому выбор притирочных материалов зависит от заданных требований.

Притирку производят свободным абразивом, внедряющимся в процессе обработки в поверхность притира в результате трения с некоторым давлением обрабатываемой поверхности и поверхности притира; предварительно внедренным в поверхность притира абразивом; свободным невнедряющимся абразивом при применении относительно мягкого абразивного материала (например, венской известью, окисью хрома и др.); химическими пастами (например, ГОИ) в среде керосина для снятия окислов с обрабатываемой поверхности. В качестве смазывающей жидкости применяют керосин, бензин и машинное масло.

Наряду с машинной применяют и ручную притирку (например, одновременную обработку парных сопрягаемых деталей). В этом случае сопряженные поверхности двух деталей взаимно притираются одна к другой, выполняя функции притиров.

Припуски для притирки поверхностей тел вращения составляют 0,05 ÷ 0,1 мм по диаметру. Притирка обеспечивает получение точности размеров по 6-му квалитету и шероховатость поверхности 0,08 мкм.

Хонингование (шлифование брусками). Этот вид обработки применяют преимущественно для отделки отверстий, однако в практике он встречается и при отделке наружных поверхностей тел вращения, в частности шеек коленчатых валов. Хонинговальное устройство (рис. 3.7) состоит из разжимных скоб 4 и 5 и инструмента - абразивной головки, представляющей собой разрезанный полый цилиндр, - колодок 3 и 6, вдоль образующих которых укреплены абразивные бруски 1, 2, 7 и 8.

При вращении заготовок обрабатываемая поверхность охватывается разжимными скобами, которые прижимают колодки с брусками к шейкам коленчатого вала, осуществляя этим самым их обработку.

Рис. 3.7. Схема конструкции хонинговального

устройства для обработки шеек вала

При хонинговании применяют бруски из карбида кремния зернистостью 12 ÷ 30 (в зависимости от заданного класса чистоты поверхности). В качестве охлаждающей жидкости применяют водно-мыльные растворы или керосин.

Тонкая доводка (суперфиниш) предназначена для обработки поверхности любых форм и в отличие от хонингования допускает только небольшие припуски. При этом шероховатость поверхности Ra = 0,025-0,16 мкм. Следует учитывать, что тонкая доводка не может обеспечить исправления геометрической формы поверхностей.

Доводку осуществляют абразивным брус­ком, совершающим колебательные возвратно-поступательные движения с большой частотой (от 200 до 1000 в минуту) и малой амплитудой (ход брусков от 2 до 6 мм) по поверхности вращающейся заготовки при скорости резания от 0,05 до 2,5 м/с. В результате колебатель­ного движения абразивного бруска по обрабатываемой поверхности гребешки неровно­стей срезаются, и поверхность становится более гладкой и ровной.

На рис. 3.8, а показана схема тонкой доводки шейки коленчатого вала. Абразивная головка 1 с двумя брусками 2 совершает возвратно-поступательное движение по шейке вращающегося коленчатого вала с частотой 450 колебаний в минуту и с ходом 2 ÷ 3 мм, в результате чего поверхность шейки вала доводится до нужных пределов чистоты.

Рис. 3.8. Схемы суперфиниширования

На рис. 3.8, б приведена схема доводки кулачков распределительного вала. В данном случае абразивным инструментом служит шлифовальный круг, который во время работы находится в контакте с поверхностью кулачка распределительного вала. Распределительный вал совершает одновременно вращательное и колебательное движения, а также поступательное вдоль образующей, благодаря чему и осуществляется тонкая доводка обрабатываемой поверхности.

На рис. 3.8, е изображена схема тонкой доводки наружной поверхности поршня, находящегося только во вращательном движении.

Абразивная головка 1 совершает здесь возвратно-поступательное движение с несколько большим ходом, чем в предыдущих случаях, осуществляя доводку наружной поверхности поршня.

3.1.4. Приспособления для токарных и шлифовальных

работ при обработке наружных цилиндрических

поверхностей

Наиболее широко распространенными приспособлениями для токарных и шлифовальных работ являются кулачковые и цанговые патроны, которые применяют также и при других работах (например, сверлильных).

Чтобы предотвратить прогиб обрабатываемых нежестких заготовок валов, в качестве дополнительных опор применяют люнеты подвижного или неподвижного типа.

Из патронов, применяющихся для установки и закрепления заготовок на токарных станках, наиболее распространены самоцентрирующие трехкулачковые патроны.

Для закрепления несимметричных заготовок применяют обычно четырехкулачковые патроны с независимым перемещением каждого кулачка с помощью винта.

При базировании обрабатываемой заготовки по внутренней поверхности применяют разжимные оправки с пневматическим приводом.

Наиболее характерной конструкцией пневматического поводкового патрона является патрон, приведенный на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Пневматический поводковый патрон

3.2. Обработка внутренних поверхностей тел вращения (отверстий)

3.2.1. Виды отверстий и способы их обработки

Обработка отверстий, занимающая в общем объеме механической обработки значительное место, осуществляется при вращательном и поступательном движении инструмента или заготовки.

Отверстия по способам обработки подразделяют на:

- крепежные отверстия в различных деталях (отверстия для крепежных болтов, винтов, шпилек, заклепок и т. п.). Точность изготовления таких отверстий невысокая. Такие отверстия обычно сверлят на одно- или многошпиндельных сверлильных станках;

- ступенчатые или гладкие отверстия различной конфигурации и точности в деталях, представляющих собой тела вращения. Их обрабатывают сверлом (в ряде случаев с последующим зенкерованием или развертыванием) или резцом совместно с токарной обработкой наружных цилиндрических поверхностей;

- ответственные отверстия в корпусных деталях, точность обработки которых определяет правильность работы и долговечность узлов машины (например, редуктора) или качество работы всей машины (например, отверстия для шпинделей в корпусных деталях станков и т. п.). Точность изготовления таких отверстий обычно 7-го квалитета и точнее. Обрабатывают такие отверстия на различных станках универсальных или специального назначения;

- глубокие отверстия с отношением длины l к диаметру d больше пяти, например отверстия шпинделей станков, пустотелых валов и т. п. Эти отверстия обрабатывают на станках специального назначения;

- конические и фасонные (с криволинейной образующей) отверстия, которые обрабатывают инструментом с коническими или криволинейными режущими кромками либо растачиванием с копирным приспособлением;

- профильные (не круглого сечения) отверстия обрабатывают протягиванием, прошиванием и долблением.

В зависимости от назначения отверстий к ним могут предъявляться следующие требования: выдерживание размера отверстия по диаметру с заданной точностью; прямолинейность оси отверстия и образующей его поверхности; правильность цилиндрической формы отверстия (отсутствие конусности, овальности и огранки); перпендикулярность к торцевым поверхностям детали.

Обработка отверстий круглого сечения производится на сверлильных, расточных, токарных, карусельных, револьверных станках, токарно-револьверных полуавтоматах и автоматах, протяжных и шлифовальных станках.

Обработка точных отверстий всегда требует больших затрат станочного времени и средств на инструмент, чем аналогичная обработка одинаковой по размерам наружной поверхности с той же степенью точности, так как режущий инструмент для обработки отверстий не обладает такой же жесткостью конструкции, особенно конструкции его крепления (расточные оправки - борштанги, длинные расточные резцы и т. п.), как инструмент для обработки наружных цилиндрических поверхностей.

Для достижения точности при обработке отверстий применяют увеличенное число проходов, чтобы таким образом постепенно довести погрешности первоначальной обработки до допустимых размеров. Так, если для обтачивания гладкого вала по 3-му классу точности достаточно два прохода, то для обработки отверстия того же диаметра и с той же точностью понадобится не менее четырех операций или переходов: сверление двумя сверлами, зенкерование и одно- или двукратное развертывание.

При обработке отверстий даже с относительно большим числом переходов в обычных условиях не удается достигнуть высокой точности по соосности обрабатываемого отверстия и какой-либо наружной цилиндрической поверхности обрабатываемой заготовки. Поэтому, когда требуется обеспечить соосность отверстия с другими поверхностями с высокой сте-пенью точности, необходимо сначала окончательно обработать отверстие, а затем, установив заготовку этим отверстием на точную оправку, обработать окончательно поверхности заготовки.

Отверстия диаметром до 80 мм в сплошном металле сверлят спиральными сверлами на сверлильных станках, а также на различного вида станках токарной группы.

Для сверления отверстий диаметром свыше 80 мм применяют сверлильные головки специальных конструкций; эту операцию, как правило, выполняют на расточных станках.