Вибрационная обработка. Вибрационное полирование

Вибрационная обработка

 

В настоящее время в машиностроении довольно широко распространена обработка с наложением вибраций, особенно при выполнении отделочных операций — хонингования, суперфиниширования, доводки — притирки и полирования. Это такие процессы, как виброгалтовка, виброполирование, которые относят к так называемой виброабразивной обработке.

Вибрационная обработка деталей в абразивной среде представляет собой механический или химико-механический процесс съема материала с обрабатываемой поверхности частицами (гранулами, зернами) рабочей среды. Частицы рабочей среды совершают колебания, вызываемые действием вибраций. Схема установки для вибрационной обработки приведена на рис. 5.23.

 

 

 

 

Обрабатываемые детали 1 загружаются в рабочую камеру 2, заполненную рабочей средой. Эта камера, смонтированная на пружинах 3, может колебаться в различных направлениях. От инерционного вибратора (от вращающегося вала 4 с несбалансированными грузами 5) она подвергается вибрации с частотой 900— 3000 кол./мин и амплитудой от 0,5 до 5—9 мм. Рабочая среда и детали при этом перемещаются, совершая два вида движений — колебание и медленное вращение всей массы. Детали занимают различные положения в рабочей среде, что обеспечивает достаточно равномерную обработку всех их поверхностей. Большое количество микроударов, действующих на детали одновременно в различных направлениях, способствует удержанию их во взвешенном состоянии и исключает образование грубых забоин и повреждений на поверхностях.

Процесс обработки может протекать всухую или с периодической и непрерывной подачей жидкого раствора. Большинство операций осуществляется с подачей жидкого раствора, который обеспечивает удаление продуктов износа с поверхности деталей и частиц рабочей среды, смачивание деталей, равномерное распределение их в среде. В состав раствора могут вводиться различного рода химические добавки со специальными свойствами.

Интенсивность вибрационной обработки зависит от ее продолжительности и режима, характеристик и размеров частиц рабочей среды, объема камеры и степени ее заполнения, механических свойств материала деталей и других параметров. Основными показателями рассматриваемого процесса являются характер и скорость движения рабочей камеры и частиц рабочей среды, сила микроударов, контактные давления, напряжения и температуры, возникающие в зоне действия микроударов, средняя температура в рабочей камере.

ВИБРАЦИОННОЕ ПОЛИРОВАНИЕ

Конструкция оборудования для вибрационной обработки позволяет размещать и применять различные твердые, жидкие и смешанные составы рабочих сред. Это создает условия для протекания процессов как механической обработки (микрорезания и пластического деформирования), так и физико-химических (химических реакций, диффузий, адгезии, адсорбции) и их совмещения путем введения в состав рабочей среды соответствующих порошкообразных материалов, растворов, суспензий, электролитов.

Новые виды вибрационной обработки созданы путем введения в рабочую зону магнитного и теплового полей, элзктрохимического процесса и сообщения обрабатываемым деталям дополнительных движений. На этой основе созданы шпиндельная вибрационная, виброабразивная электрохимическая, магнитновиброабразивная, вибрационная механотермическая виды обработки.

Установки для вибрационного полирования имеют различные конструкции. По способу крепления контейнеров они могут быть со съемными, опрокидывающимися и со стационарными контейнерами. По методу создания вибраций различают установки, где вибрации создаются механическим путем — с помощью вращающихся неуравновешенных масс или «кривошипно-шатунных механизмов и где они создаются с помощью электромагнитов. По характеру вибраций различают установки с двухкомпонентной и с трехкомпонентной вибрацией — направленной в двух и трех направлениях.

Простейшими по конструкции и наиболее распространенными являются установки, в которых возмущающие силы, приводящие систему в колебание, создаются за счет неуравновешенности (дисбаланса) вращающихся масс. Такие установки обеспечивают получение двухкомпонентной вибрации, необходимой для создания круговых траекторий о: носитель ного перемещения частиц рабочей среды и деталей.

Схема установки вибрационного полирования показана на рис. 5.24. Контейнер 1 жестко связан с платформой 2, установленной на пружинах 3, опирающихся на основание 4. Платформа соединена с источником возбуждения колебаний—вибратором 5 Возмущающая сила Fy, возникающая при вращении неуравновешенных масс т., равнаВИБРАЦИОННОЕ ПОЛИРОВАНИЕ

ВИБРАЦИОННОЕ ПОЛИРОВАНИЕ

Рис. 5.24 Схема установки с вибратором.

 

где m — масса неуравновешенных грузов; г расстояние от оси вращения до центра тяжести; w— угловая частота вибрации.

По современным представлениям, на 1 кВт мощности двигателя привода вибратора приходится примерно 50 л объема рабочей камеры. По мере увеличения объема камеры удельные мощности установки снижаются, достигая 100—200 4 на 1 кВт. Для полирования применяют одно- или многокамерные установки с объемом камер от 5 до 28000 л.

ВИБРАЦИОННОЕ ПОЛИРОВАНИЕ

Рис. 5.25. Установка модели УВГ-4ХЮ.

 

Установка мод. УВГ-4ХЮ приведена на рис. 5.25. На ее основании 1 смонтирована подмоторная рама 2 для закрепления электродвигателя 5 и промежуточная опора 3 с валом 4, который передает вращение от электродвигателя 5 через две эластичные муфты валу вибратора 7, расположенному под виброплощадкой 9. Вибратор изготовлен сварным в виде отдельного узла. На виброплощадке закреплены четыре рабочие камеры 8, где производится обработка деталей. Для разгрузки или замены рабочие камеры с виброплощадки снимаются.

Виброплощадка подвешена (установлена) на восьми цилиндрических и четырех С-образных пружинах: Вся виброустановка закрыта звукопоглощающим кожухом б.

Сверху кожух имеет две створки, открываемые при Обслуживании установки. В створках сделаны окна для наблюдения за протеканием процесса при закрытом кожухе. Установка закреплена на подставке, внутри которой размещен бак-отстойник 10.

Установка модели УВГ-100 с объемом рабочей камеры 100 л предназначена для обработки сравнительно мелких деталей — массой до 1 кг. Отличительной особенностью ее является возможность компоновки в трех исполнениях: 4X25, 2×50 и 100 л. Рабочие камеры установлены на кронштейнах, разгрузка их производится опрокидыванием на сито или сепаратор. Установка также закрыта, кожухом, причем во время разгрузки передняя стенка кожуха отбрасывается вперед и служит лотком, по которому ссыпается рабочая среда на сепаратор.

Установка УВГ-200 предназначена для обработки деталей массой 3—5 кг.

Мелкие детали обрабатывают в вибрационных установках мод. ПР377, ПР376М и ПР355М, имеющих рабочие камеры цилиндрической формы со сферическим дном и вертикальное расположение оси цилиндра. Вибратор расположен в поворотном кронштейне под виброплощадкой и может изменять положение своей оси относительно рабочей камеры, что позволяет изменять направление циркуляции рабочей среды.

На практике применяется двухкамерная вибрационная установка 2×60. л. Одна из особенностей ее конструкции — упругие опоры в виде пневматических резинокордных баллонов вместо спиральных пружин. Давление в баллонах может регулироваться. Установка имеет ступенчато регулируемую частоту колебаний (1140, 1440 и 3000 кол ./мин).

Для обработки деталей небольшими партиями используют и многосекционные (разделенные перегородками на несколько секций) рабочие камеры.

Выпускаются вибрационные установки с рабочей камерой кольцевого типа, которая опирается на пружины, расположенные по окружности основания установки. Такие установки компактны, работа их протекает более равномерно и с меньшим шумом, а кольцевая форма камеры способствует более рациональному распределению плоских деталей в рабочей среде, что повышает равномерность их обработки. Установки изготовляют рабочими камерами объемом от 40 до 28 000 л.

Шпиндельная вибрационная обработка предназначена для полирования деталей тел вращения — колец, втулок, шестерен и др. Операция осуществляется на металлорежущих — сверлильных и токарных — либо на специальных станках. Рабочую камеру устанавливают на столе станка либо на специальной подставке. Деталь закрепляют на шпинделе станка.

Рабочие среды. В состав рабочей среды входят: твердый наполнитель в виде абразивных (абразивной крошки, шлифзерна, гальки, известняка, гранита и т. п.) и неабразивных (предметов различной формы из металлов, древесины, пластмассы, войлока, кожи, резины и т. д.) материалов; жидкий наполнитель в виде водных растворов с различного рода добавками с необходимыми свойствами (моющими, разделяющими, травящими, пассивирующими, блескобразующими и т. п.), циркулирующий через рабочую камеру непрерывно или сменяемый периодически (при сухом способе для регенерации рабочей среды применяют сжатый воздух).

Для вибрационной обработки используют искусственные и естественные абразивные материалы. Выбор их зернистости зависит от исходной и требуемой шероховатости поверхности. В качестве твердого наполнителя применяют абразивную крошку на различных связках, стальные полированные шарики, древесную крошку, войлочные, кожаные или фетровые обрезки с нанесением на них слоя полировальной пасты. При использовании в качестве твердого наполнителя войлочных, кожаных или фетровых обрезков со слоем пасты и введении химических веществ процесс полирования осуществляется Всухую.

Жидкий наполнитель используют при работе мелкозернистой абразивной крошкой и стальными или стеклянными шариками. При обработке деталей из черных и некоторых цветных металлов широко применяется мыльный или мыльно-содовый раствор. Для уменьшения шероховатости поверхности в него добавляют 0,5— 1 % олеиновой кислоты.

Для полирования меди и ее сплавов служит водный раствор зеленого мыла со стеариновой кислотой. Для отделки деталей из серебра используют пасту из смеси одной части отмученного мыла и пяти частей ортохлорбензола. На поверхность мягких полирующих материалов наносят пасты ГОИ, а также пасты, состоящие из различных порошков (окиси хрома, крокуса, венской извести, диатомита), растворенных в керосине, скипидаре, водном растворе аммиака.

 

ВИБРАЦИОННОЕ ПОЛИРОВАНИЕ

Составы рабочих сред для виброабразивной обработки представлены в табл. 5.4.

К новым способам виброабразивной обработки относятся электрохимическая, магнитновиброабразивная и ‘вибромеханическая.

 

Технология вибрационной обработки.

На многих предприятиях вибрационное полирование производится с целью уменьшения шероховатости поверхностей деталей после их механической обработки — точения, фрезерования и других операций. Обрабатываются заготовки, полученные литьем под давлением, штамповкой с шероховатостью поверхностей не ниже Ra=5 мкм

Вибрационное полирование обычно производят последовательно в трех-четырех средах, каждый раз изменяя величину зернистости применяемого абразива. Так, детали из конструкционной стали и чугуна с исходной шероховатостью поверхностей Rz=40—20 мкм обрабатывают по следующей технологии:

1) черновое шлифование. Состав рабочей среды: обкатанные куски шлифовальных кругов згрнистзстью 60—10, твердостью ВТ, крупностью 25—30 мм и 2%-  раствор кальцинированной соды. Режим обработки: частота колебаний в 1 мин — 1500— 2000 с амплитудой 5—6 мм. Детали непрерывно обрабатываются 120— 300 мин с промывкой 2%-ным содовым раствором до получения шероховатости Ra=2,5—1,25 мкм;

2)      чистовое шлифование. Состав рабочей среды- абразивная крошка, бей керамических кругов из электрокорунда, карбидов кремния зернистостью 8—4,твердостью ВТ—ЧТ, крупностью 25—30 мм. Контейнер заполняют рабочей средой до 0,5 его объема, а затем до 0,75 объема деталями с исходной шероховатостью Rz= 10—6,3 мкм. Режим обработки: частота колебаний в 1 мин — 2000 с амплитудой 4 мм. Детали непрерывно обрабатываются 120—300 мин с промывкой 2%-ным содовым раствором до получения шероховатости Ra = = 0,63—0 32 мк ;

3)      полирование. Состав рабочей среды: абразивная крошка и бой керамических кругов из белого элёктрокорунда и зеленого, карбида кремния зернистостью 3—Л428, твердостью СТ—ВТ и крупностью 25—30 мм. Контейнер загружают рабочей средой до 0,5 его объема, а затем деталями до 0.75 объема. Исходная шероховатость их поверхностей =1,25—0;63 мкм Режим обработки: частота колебаний в 1 мин — 2000 с амплитудой 2,5—3 мм. Детали непрерывно обрабатываются

120—360 мин с промывкой 2%-ным содовым раствором до получения шероховатости Ra=0,32—0,08 мкм;

4) окончательное полирование. Состав рабочей среды: войлочные пыжи и обрезки отходов войлочных кругов размерами 10X10 мм, шаржированные порошком абразива. Контейнер загружают рабочей средой до 0,6 его объема, а затем деталями до 0,75 объема. Исходная шероховатость их поверхностей Ra = 0,08—0,04 мкм. Режим обработки: частота колебаний в 1 мин — 2000 с амплитудой 2,5—3 мм. Детали обрабатываются 120— 360 мин до получения на их поверхности зеркального блеска.

 

Вибрационное  полирование

 

При полировании деталей из бронзы, меди и латуни в качестве рабочей среды применяют бой абразивных кругов различной зернистости и твердости на керамической связке. При исходной шероховатости Ra=2,5— 1,25 мкм и требуемой Ra = 1,25—0,63 применяют абразивную среду зернистостью 16, а для последующего полирования до Ra=0,63—0,32 мкм — зернистостью 4—6. Для обработки до получения шероховатости Ra—0,32— 0,16 мкм используют деревянные кубики со слоем пасты ГОИ. Режим обработки: частота колебаний в 1 мин— 2500—2700 с амплитудой 1 мм.

Вибрационное полирование весьма эффективно при обработке деталей сложной формы, например лопаток газовых турбин. Детали поступают на виброотделку после фрезерных, токарных и шлифовальных операций, обеспечивающих получение окончательных размеров и формы. Виброотделку применяют для улучшения шероховатости поверхностей с Ra~2,b до Ra=0,63 мкм, удаления заусенцев н скругления острых кромок. Длина обрабатываемых деталей — от 30 до 120 мм, материал— жаропрочная сталь марок 1Х12В2МФ и 15Х12ВМФ. Обработка производится в вибрационной установке с объемом рабочей камеры 100 л. Одновременно могут загружаться от 50 до 700 деталей.

Рабочей средой служит мелкозернистая абразивная крошка черного карбида кремния зернистостью 6 и размерами 10—20 мм с непрерывной промывкой содовым раствором. Режим обработки: частота колебаний в 1 мин— 1500 с амплитудой 3 мм. Время обработки — 180 мин. В рабочую камеру детали загружаются с помощью подъемного устройства, а после обработки они выгружаются на разделительное сито.

Шпиндельному виброполированию часто подвергают и такие детали, как кольца роликовых подшипников.

Заготовки колец получают из стальных толстостенных труб. Они последовательно проходят ряд токарных и шлифовальных операций, в результате которых приобретают близкую к окончательной форму с припуском на шлифование всех поверхностей (за исключением фасок) после термической обработки. Затем производятся виброабразивная очистка их от окалины, бесцентровое шлифование наружных и внутренних поверхностей и шлифование торцев. Шероховатость поверхностей деталей после окончательного шлифования Ra—0,63 мкм.

Виброполирование деталей производится на многошпиндельном полировально-отделочном станке с виброустановкой, имеющей соответствующие размеры рабочей камеры. На каждом шпинделе закрепляется по три детали. Инструментом для обработки отверстий наружных колец является оправка с двумя прямыми лопастями. В качестве рабочей среды применяется шлифзерно КЗ зернистостью 40 и 32, увлажненное 3%-ным раствором кальцинированной соды, а также мелкогрз- купированная абразивная крошка зернистостью 6- Режим обработки: частота вращения шпинделя — 3000 об/мин; частота колебаний в 1 мин — 2000 с амплитудой 1,5 мм. Время обработки — 5 мин. В результате виброполирования шероховатость поверхности Ra = 0,16—0,08 мкм, осуществлены скругление и полирование кромок, очистка канавок и фасок от остатков трудноотделяемой окалины. После этого детали поступают на моечную операцию, а затем на окончательный контроль, сортировку и сборку.

Шпиндельное виброполирование применяют также для скругления и отделки кромок зубьев шестерен, полирования прядильных колец после операций точения, термической обработки и шлифования. Процесс осуществляется на специальных многошпиндельных станках.

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий