2.3.3 Виды окончательной обработки валов

Шлифование является одним из видов обработки металлов резанием, причем, в отличие от точения при шлифовании металл срезается абразивными инструментами. Шлифование обеспечивает высокую точность и низкую шероховатость обработанной поверхности.

В зависимости от формы обрабатываемых деталей различают следующие виды шлифования: круглое (наружное или внутреннее), плоское и бесцентровое. Шлифование валов выполняют круглым или бесцентровым способами, причем подача может быть продольной или поперечной. Продольная подача применяется для шлифования длинных валов, а поперечная - для коротких.

Притирка поверхностей осуществляется притирами - чугунными или бронзовыми брусками, насыщенными абразивными порошками (наждак, окись хрома, корунд, карборунд и др.), смешанными, как правило, с маслом. Иногда вместо порошков применяют притирочные пасты. Притирка - очень точный способ обработки поверхностей.

Обработка происходит в результате относительного перемещения детали по отношению притира при небольших скоростях. Притирами служат вращающиеся диски, плиты, бруски, кольца и т.п., между которыми помещают обрабатываемую деталь. Притирка осуществляется на универсальных, специальных станках или вручную.

Накатывание и обкатывание применяют с целью поверхностного упрочнения наружных поверхностей деталей. Упрочнение стальными роликами шейки вала выполняется обкаткой обработанной части роликом, укрепленным в резцедержателе токарного станка с подачей подобно работе обыкновенного резца. Два-три прохода ролика по шейке вала дает значительное повышение твёрдости, снижает шероховатость поверхности и образует упрочненный слой в 0,25 мм.

Полирование - отделочная операция, которая выполняется эластичными кругами на полировальных станках. На рабочую поверхность кругов наносятся полировальные или шлифовальные пасты, а иногда абразивные порошки. Чаще всего применяются пасты ГОИ (Государственный оптической институт). Быстровращающиеся круги (15 - 35 м/с) полируют поверхности либо как окончательный процесс или же как подготовительный процесс перед химико-термическими операциями (хромирование, никелирование и т.п.).

2.3.4 Обработка отверстий

В машиностроении для соединения деталей между собой применяются различные детали с отверстиями.

Отверстия по форме бывают цилиндрические, конические, квадратные, прямоугольные, центровые, ступенчатые, глубокие, глухие, шлицевые и пазовые,

Ступенчатые - это отверстия с общей осью и разными последовательно расположенными диаметрами. Глубокими называются отверстия, у которых диаметр значительно меньше длины, приблизительно в 5 раз и более. Отверстия, открытые с одной стороны, называются глухими, а с трех сторон - пазами. Фасонные отверстия бывают квадратными, шестигранными, многогранными, шлицевыми и т.д.

К обработке отверстий предъявляются следующие технические требования:

а) размеры должны удовлетворять заданным классам точности и чистоты;

б) ось внутренних поверхностей должна быть прямолинейной;

в) поверхность должна соответствовать чертежу по всей длине;

г) должна быть соблюдена соосность поверхностей;

д) расстояния между осями поверхностей и от заданных баз должны быть выдержаны в пределах допусков.

2.3.5 Сверление, зенкерование, развертывание и зенкование отверстий. Наиболее распространенным способом образования отверстий является сверление при помощи, специального инструмента - сверла. Сверло, как и другие режущие инструменты, работает по принципу клина. Для осуществления процесса резания ему необходимо сообщать одновременно два движения: вращательное - относительно его геометрической оси, которое является рабочим движением, и поступательное - вдоль оси, являющееся подачей (рисунок 2.9,а).

Точность сверления отверстий невысока и равна для небольших диаметров приблизительно 0,1 мм, а для больших - около 0,25 мм. Чтобы просверленные отверстия были более точными, а также чтобы придать им специальную форму, применяют дополнительную обработку - зенкерование, развертывание и зенкование.

Зенкерование выполняют при помощи специальных многолезвийных инструментов - зенкеров (рисунок 2.9,б).

Развертыванием называется чистовая обработка резанием отверстий для придания им высокой точности и низкой шероховатости. Развертыванием обрабатывают обычно цилиндрические отверстия и реже - конические. Выполняют развертывание при помощи специальных инструментов - разверток. По форме развертка напоминает зенкер. Характер ее работы такой же, как и зенкера, но точность обработки получается намного выше благодаря наличию большого количества режущих лезвий.

а - сверление; б - зенкерованием; в - зенкованием

Рисунок 2.9. Обработка отверстий

Зенкованием называется обработка резанием входной части отверстия, в результате чего образуется углубление необходимой формы и размеров. Обычно углубления делают конической или цилиндрической формы для размещения в них головок болтов, заклепок и других деталей. Зенкование выполняют при помощи многолезвийного режущего инструмента - зенковки (рисунок 2.9,в).

Растачивание отверстий выполняется расточными резцами на токарных и расточных станках. На рисунке 2.10 показаны установка резца и последовательность растачивания отверстия. Необходимо помнить, что после растачивания отверстия резец следует перемещать к центру отверстия, чтобы между вершиной резца и обрабатываемой поверхностью образовался зазор. Это необходимо для того, чтобы не поцарапать резцом обработанную поверхность. Продольное перемещение суппорта при обработке глубоких отверстий можно определить, помечая мелом на стержне резца длину растачиваемого, отверстия. Продольное перемещение резца останавливают при совпадении пометки с торцом заготовки. Глубина резания при растачивании определяется так же, как и при обработке наружных поверхностей.

Протягивание отверстий. Протягивание - производительный метод обработки отверстий с помощью протяжки или прошивки. Протяжки и прошивки - это многорезцовые инструменты в виде стержней или полос, на поверхности которых располагаются зубья с постепенно увеличивающейся высотой их от зуба к зубу. В результате при прямолинейном движении протяжки припуск снимается каждым зубом равномерными слоями за один ход или оборот.

Название инструменты получили от способа воздействия на них при обработке. Так, протяжку протягивают через отверстие (рисунок 2.11,а), а прошивкой (рисунок 2.11,б) как бы пробивают отверстие наподобие кузнечной обработки.

Протягиванием обрабатываются отверстия различных профилей (рисунок 2.12) на горизонтальных и вертикальных станках. Производительность процесса обработки в 8 - 9 раз выше, чем при развертывании отверстий.

К недостаткам протягивания относится высокая стоимость протяжек, значительная сила резания, деформирующая тонкостенные детали, невозможность обработки деталей значительных размеров, трудность точно координировать положение оси обрабатываемого отверстия относительно других поверхностей.

в - установка резца; б - растачивание отверстий: в - подрезка уступа

Рисунок 2.10. Установка резца и последовательность операций при растачивании отверстий

а - протяжкой; б - прошивкой

Рисунок 2.11. Схема обработки отверстия протягиванием

а - круглое; б - трехгранное; в - квадратное; г - шестигранное;

д - прямоугольное; е - фасонное (сочетание дуг окружности и плоскости);

ж - круглое с выступом; з - круглое со шпоночной канавкой;

и - круглое с двумя выступами; к - шлицевое; л - зубчатые колеса с внутренним зацеплением; м и н - фасонное; о - зев гаечного ключа

Рисунок 2.12. Отверстия, обработанные протягиванием

Внутреннее круглое шлифование. Шлифование применяют в основном для окончательной обработки отверстий в закаленных деталях и деталях с поверхностями неравномерной твердости, когда отверстие нельзя обработать другим способом (тонкостенные детали, глухие отверстия, шлицевые и шпоночные канавки и т.п.).

Различается шлифование отверстий во вращающейся детали (рисунок 2.13), в неподвижной и бесцентровое шлифование. Сущность процесса ясна из рисунка и заключается в относительном перемещении детали или вращающегося шлифовального круга в продольном и поперечном направлении и снятии при этом слоя стружки с внутренних поверхностей обрабатываемых деталей.

а - во вращающейся детали; б - во вращающейся детали с врезанием;

в - с планетарным движением шлифовального круга

Рисунок 2.13. Обработка отверстий шлифованием

В случаях, когда по техническим условиям требуется высокая точность и класс чистоты поверхности, когда ее невозможно достичь способами шлифования, прибегают к отделочно-доводочным операциям: притирке, хонингованию, полированию и т.п.

Притиркой называется доводочная операция, применяя которую можно получить очень высокие чистоту поверхности и точность изготовления. Сущность процесса заключается в удалении шероховатостей притиром в присутствии абразивного материала. Притир - это чугунные или медные бруски, насаженные на оправку. Бруски могут разжиматься с помощью пружин или конусов. При подготовке притира к работе рабочие поверхности брусков "насыщаются" (шаржируются) абразивным мелким порошком, смешанным со смазкой (масло, керосин и др.). Можно также наносить слой абразива в виде пасты (60 - 70 % карбида бора и 40 - 30 % парафина). Для окончательной доводки применяют пасты ГОИ, состоящие из окиси хрома (74 - 81 %).

Оправку с подготовленными к притирке брусками помещают в обрабатываемое отверстие, сообщая ему вращательное и возвратно-поступательное движение. Процесс резания осуществляется на доводочных станках и сводится к истиранию слоя металла отверстия зернами притира. Притирка отверстий из-за низкой производительности применяется редко.

Хонингование. Для окончательной обработки отверстий в точном машиностроении применяется более производительный способ - хонингование. Это отделочная обработка отверстий на хонинговальных станках раздвижными абразивными брусками, встроенными в хон.

Хон (хонинговальная головка) состоит из стального корпуса (рисунок 2.14) с механизмом для подачи абразивных брусков. Хон может быть с ручной, механической и гидравлической подачей. Шесть или девять брусков находятся в разжимной головке в колодках, которые принудительно раздвигаются двумя конусами с помощью пластин.

Рисунок 2.14. Хонинговальная головка

В процессе хонингования хон вводят в отверстие. Хон, вращаясь, производит перекрестно переменно-возвратное винтовое движение резания, обеспечивая высокую точность обработки и нужную шероховатость. Хонингование применяется для получения высокой точности отверстий, что способствует повышению надежности и долговечности деталей машин.

Для предохранения поверхностей от ржавления, повышения долговечности, придания высокого класса чистоты, блеска и красоты внешнему виду производится полирование вращающимися мягкими полировальными кругами или лентами на полировальных станках.