СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

By | 17 августа, 2011

Суперфиниширование — это отделочная обработка поверхностей деталей мелкозернистыми абразивными брусками, совершающими колебательные движения амплитудой 2—5 мм с частотой от 500 до 2000 дв. ход./мин.

В большинстве случаев суперфиниширование применяют для финишной обработки трущихся контактирующих поверхностей после шлифования, когда необходимо существенно повысить эксплуатационные свойства деталей. Это достигается благодаря обеспечению малой шероховатости поверхности (0,6—0,05 мкм), удалению ее волнистости и других дефектов, образовавшихся при шлифовании, значительному уменьшению огранки (до 0,3—0,5 мкм), формированию упорядоченного поверхностного слоя без каких-либо структурных изменений. При суперфинишировании также могут быть уменьшены такие погрешности формы, как овальность, седлообразность, конусообразность, бочкообразность. Кроме того, этот процесс позволяет управлять направлением и формой микронеровностей, что очень важно для повышения эксплуатационных качеств таких ответственных деталей машин, как шпиндели и пиноли станков, коленчатые и распределительные валы, поршневые пальцы, клапаны и др.

К преимуществам суперфиниширования по сравнению с другими методами финишной обработки относятся: простота применяемого оборудования; возможность использования универсальных (токарных, шлифовальных) станков с помощью головок-вибраторов; высокая производительность, в особенности при бесцентровой обработке на проход при многобрусковых наладках; высокое качество получаемых поверхностей без структурных изменений металла поверхностного слоя, что связано с низкими давлениями (250—300 Н) и скоростями резания (10—100 м/мин); возможность работы по автоматическому циклу с механической загрузкой деталей и активным контролем их размеров. К этому следует добавить, что получаемые поверхности надежно удерживают смазку и имеют значительно большую, чем при шлифовании, фактическую опорную площадь (до 95% номинальной площади).

Сущность процесса суперфиниширования состоит в микрорезании поверхности металла одновременно большим количеством (102—104 зерен/мм2) мельчайших абразивных зерен. При этом резание со снятием тончайших стружек (0,1—0,5 мкм) сочетается с трением и пластическим оттеснением металла.

Наиболее интенсивное резание происходит при удалении слоя металла исходной шероховатости, полученного на предшествующей операции. После его удаления интенсивность процесса снижается примерно вдвое. Однако соответствующим выбором условий суперфиниширования (характеристики брусков, режимов обработки, смазочно-охлаждающих средств) можно обеспечить интенсивное резание в течение длительного времени. При этом скорость съема металла достигает 1—1,5 мкм/с.

После полного удаления следов предыдущей операции (шлифования, тонкого точения) необходимо обеспечить переход от резания к трению, при котором брусок полирует обрабатываемую поверхность. Такой переход может быть осуществлен изменением кинематики процесса — значительным увеличением отношения окружной скорости к скорости колебательного движения, что достигается повышением частоты вращения заготовки: она должна быть в 3—10 раз выше, чем на первом этапе процесса. Для этого применяют более мягкие бруски, обладающие высокой режущей способностью. Увеличение частоты вращения заготовки приводит к уменьшению числа эффективно работающих вершин и граней зерен. Большинство зерен не режет металл, а только пластически деформирует его, при этом происходит сглаживание неровностей поверхности и она получает зеркальный блеск.

Такой метод регулирования процесса суперфиниширования обеспечивает стабильные и высокие показатели качества деталей.

В последние годы для расширения технологических возможностей процесса суперфиниширования разработаны конструкции станков с жестким прижимом брусков к обрабатываемой поверхности. В применяемых до недавнего времени схемах суперфиниширования осуществлялся упругий прижим бруска 2 (рис. 3.1, а) к детали 4 пружиной 1, пневмоцилиндром либо гидроцилиндром через пружину, в результате чего исправление таких погрешностей, как огранка и овальность, было затруднено.

По новой схеме суперфиниширования (рис. 3.1,6) брусок 2 прижимается к детали 4 непосредственно гидроцилиндром либо через промежуточные жесткие звенья 3, например клинорычажный механизм. При таком жестком прижиме бруска возможно в значительной степени исправить погрешности цилиндрических заготовок как в поперечном, так и в продольном сечении.

 

 СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Основными рабочими движениями при суперфинишировании являются (рис. 3.2): вращение заготовки с окружной скоростью; возвратно-поступательное (колебательное) движение бруска со скоростью. Кроме основных иногда применяют дополнительные движения, например наложение ультразвуковых колебаний на брусок или деталь. Увеличение числа движений при суперфинишировании позволяет лучше использовать режущую способность абразивных зерен, поскольку в этих условиях они режут различными гранями, а перемещение их в различных направлениях способствует освобождению бруска от отходов обработки.

В машиностроении наиболее распространены следующие виды суперфиниширования: центровое, бесцентровое, торцевое плоских и сферических поверхностей.

При центровом суперфинишировании деталь может обрабатываться как с продольной подачей, так и врезанием. При первом способе используются все три вида рабочих движений — вращение детали со скоростью, возвратно-поступательное движение бруска со скоростью и продольное перемещение со скоростью. При втором — только два вида рабочих движений — вращение детали и возвратно-поступательное движение бруска, что несколько ухудшает условия обработки. При этом способе длина бруска должна быть равна длине обрабатываемой детали, либо короче ее на величину амплитуды колебаний.

 

 СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Рис. 3.3. Схема обработки плоских (а) и сферических (б) поверхностей.

 

При бесцентровом суперфинишировании детали устанавливают на вращающихся валках, которые обеспечивают два рабочих движения— вращательное со скоростью и продольное перемещение. Третье — возвратно-поступателыюе со скоростью «кол — обеспечивает суперфинишная головка. Возможность последовательной установки в головке брусков различной зернистости делает бесцентровое суперфиниширование высокопроизводительным процессом. Детали с уступами или буртиками обрабатывают методом врезания, где используются два рабочих движения— вращательное и возвратно-поступательное.

При торцевом суперфинишировании плоские поверхности чаще обрабатывают не бруском, а торцем чашечного круга (рис. 3.3,с). Круг вращается и одновременно совершает круговое движение около оси, не совпадающее с осью шпинделя круга; кроме этого, круг имеет и колебательное движение.

Сферические поверхности можно обрабатывать вращающимся чашечным кругом 1, ось которого наклонена под углом к оси вращающейся детали (рис. 3.3,6).

При обработке тороидальных поверхностей (желобов колец подшипников) осуществляют наружное (рис. 3.4, а) и внутреннее (рис. 3.4,6) суперфиниширование.

При всех видах суперфиниширования абразивный инструмент с определенным усилием Р прижимается к обрабатываемой поверхности. Величина этого усилия назначается в зависимости от требований к качеству поверхности и производительности обработки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *