УТП - Практическая технология

Различают следующие основные виды абразивных инструментов:

-шлифовальный круг – инструмент в виде твердого тела вращения с центральным сквозным отверстием для его крепления;

-шлифовальная головка инструмент различной формы с глухим отверстием для крепления;

-шлифовальный сегмент – составная часть сборного шлифовального круга;

-шлифовальная шкурка (или лента) – инструмент на гибкой основе с нанесенным на нее одним или несколькими слоями абразивного материала, закрепленного связкой;

-абразивный брусок – инструмент в виде твердого тела, как правило, прямоугольной формы.

Эти инструменты используют при шлифовании на станках и при выполнении слесарных видов работа.

Режущим инструментом на шлифовальных станках являются шлифовальные круги различных форм, рабочая поверхность которых состоит из множества абразивных зерен произвольной формы, соединенных связкой, с наличием пор между зернами. Абразивными зернами называют частицы абразивного материала в виде монокристаллов, поликристаллов или их осколков. Твердость зерен намного превышает твердость обрабатываемого материала.

Характеристики шлифовального круга (абразивный материал, зернистость, связка, твердость, структура, форма и размеры) выбирают в соответствии с механическими свойствами материала заготовки, требуемой шероховатостью и другими параметрами. Маркировку, отражающую характеристики круга, в виде условных обозначений наносят на торцовую поверхность круга.

Для инструментов используют природные и искусственные абразивные материалы. К ним относятся электрокорунды Al2O3 разных марок, карбид кремния SiC, алмаз и эльбор.

Зернистость определяет размеры зерен абразивного материала. По размеру зерен ее можно условно разделить на следующие группы:

-шлифзерно (с размерами от 2000 до 160 мкм);

-шлифпорошки (с размерами от 125 до 40 мкм);

-микропорошки (с размерами от 63 до 14 мкм).

От размера зерна зависит шероховатость обработанной поверхности. Связка соединяет абразивные зерна в геометрическое тело

определенной формы. Чаще всего применяют керамическую (К), бакелитовую (Б) и вулканитовую (В) связки.

Твердостью шлифовального круга называют сопротивление связки вырыванию абразивных зерен с поверхности инструмента под действием

сил резания. Различают восемь степеней твердости абразивного инструмента: весьма мягкие (ВМ), мягкие (М), среднемягкие (СМ), средние (С), среднетвердые (СТ), твердые (Т), весьма твердые (ВТ) и чрезвычайно твердые (ЧТ).

Обдирочное и черновое шлифование выполняют более твердыми кругами (например, Т, ВТ, ЧТ). Кругами средней твердости и твердыми (например, С, СТ и др.) шлифуют незакаленные стали, чугуны и другие материалы. Мягкие круги (ВМ, М, СМ) служат для чистового шлифования, а также для шлифования цветных и труднообрабатываемых материалов.

Структура – это соотношение объемов зерен, связки и пор шлифовального круга. Используют три группы структур: закрытая (№ 1…5), открытая (№6…10) и высокопористая (№11…18). Круги с закрытой плотной структурой изготовляют на связке Б, другие – на К.

По форме шлифовальные круги бывают (см. рис. 9.1): прямого профиля (ПП) – а, б, в, с выточкой (ПВ), конические – г, фасонные – д, чашечные цилиндрические (ЧЦ) и чашечные конические (ЧК) – е, тарельчатые (Т), отрезные и др.

9.5. Способы установки и закрепления заготовок

На круглошлифовальном станке применяют несколько способов установки и закрепления заготовок: в центрах, на оправках, в патронах различных конструкций и в специальных приспособлениях. Заготовки (типа вала), имеющие на торцах центровые отверстия, устанавливают в центрах. В этом случае вращение заготовке передается с помощью поводкового патрона и хомутика (см. рис. 9.1) со стороны передней бабки станка. Заготовки (типа втулки), имеющие центральное сквозное отверстие, при обработке устанавливают на оправках разных конструкций. В других случаях для установки заготовок используют специальные приспособления или крепление с помощью патронов.

На плоскошлифовальном станке заготовки устанавливаю (см. рис. 9.2, а) на электромагнитные и магнитные плиты (для заготовок из магнитных материалов), в машинные тиски и специальные приспособления (для заготовок из немагнитных материалов или заготовок больших размеров и сложной формы).

9.6. Схемы шлифования

На круглошлифовальном станке цилиндрические и конические поверхности относительно длинных заготовок шлифуют с продольной подачей кругами прямого профиля (ПП) (см. рис. 9.1, а, б). Для обработки конической поверхности заготовки с углом конуса 2α ≤ 30o, установленной в центрах, открепляют верхний стол 3 (см. рис. 9.1, б), поворачивают его

относительно нижнего 2 на угол и закрепляют. Угол поворота отсчитывают по шкале на нижнем столе.

Шлифование с поперечной подачей (врезное шлифование) выполняют для обработки коротких поверхностей, длина которых l меньше ширины круга В (см. рис. 9.1, в – е). Цилиндрические поверхности шлифуют кругами плоского прямого профиля (ПП), конические поверхности – плоскими коническими кругами, фасонные поверхности – фасонными кругами, торцовые поверхности – кругами чашечно – конической формы (ЧК).

На плоскошлифовальном станке плоские поверхности шлифуют кругами формы ПП с продольной и поперечной подачами (см. рис. 9.2, а), если ширина заготовки B3 больше ширины круга B. Вертикальные поверхности шлифуют кругами формы ЧК (см. рис. 9.2, б), фасонные поверхности фасонными кругами (см. рис. 9.2, в).

Вопросы для самопроверки

1.Какую обработку называют шлифованием?

2.Какой инструмент применяют при шлифовании?

3.Какие движения необходимы для формообразования поверхностей на круглошлифовальном и плоскошлифовальном станках?

4.Назовите основные узлы кругло- и плоскошлифовального станков и объясните их назначение.

5.Какие элементы входят в маркировку шлифовального круга?

6.Какие способы установки и закрепления заготовок применяют на кругло- и плоскошлифовальных станках?

7.Какие поверхности обрабатывают на круглошлифовальном станке с продольной подачей и какие поверхности – с поперечной подачей?

8.Какие поверхности обрабатывают на плоскошлифовальных стан-

ках?

9.От каких параметров зависит выбор твердости шлифовального

круга?

Т е м а 10. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК МЕТОДАМИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Цель – изучение технологических возможностей методов поверхностного пластического деформирования (ППД) накатыванием, используемого оборудования, инструментов и контрольно-измерительных приборов; приобретение практических навыков наладки оборудования, настройки приборов и работы с ними.

Содержание

10.1. Краткие теоретические сведения

10.2. Назначение и характеристика методов ППД накатыванием

10.3. Технологическое оборудование и средства контроля

10.4. Рабочий инструмент при накатывании

10.5. Работа с профилометр-профилографом

10.6. Расчет силы накатывания и ожидаемой шероховатости поверхности

10.7. Пример расчета параметров процесса обкатывания поверхности заготовки.

Вопросы для самопроверки

10.1. Краткие теоретические сведения

Обработка методами поверхностного пластического деформирования осуществляется без снятия стружки. Методы такой обработки основаны на использовании пластических свойств черных и цветных металлов (легированных и углеродистых сталей, меди, латуни, дюралюминия и др.). При этом пластически деформируется только поверхностный слой обрабатываемого материала. Обработке подвергается заготовка в холодном состоянии.

При накатывании поверхностное пластическое деформирование происходит при качении свободновращающегося инструмента по поверхности деформируемого материала (рис. 10.1).

Рис. 10.1

Накатывание сглаживанием выполняется в целях уменьшения шероховатости поверхности (рис. 10.2). Обработка происходит под действием нормальной Pн и тангенциальной Pт сил, приложенных со стороны инструмента 1 к поверхности заготовки 2 (см. рис. 10.2, а).

Рис. 10.2

В результате на поверхности контакта m-m инструмента и заготовки (см. рис. 10.2, б) возникают нормальные напряжения , прямо пропорциональные равнодействующей силе P (см. рис. 10.2, а), и касательные напряжения . Это приводит к сглаживанию микронеровностей поверхностного слоя путем смятия микровыступов и заполнения этим материалом микровпадин.

При формообразовании накатыванием фасонных поверхностей

(например, рифлений) заданный профиль получают вдавливанием выступов инструмента (рис. 10.3) в обрабатываемую поверхность заготовки. В результате перераспределения элементарных объемов

материала поверхность приобретает, требуемые профиль и размеры. При этом общий объем материала заготовки остается постоянным.

Рис. 10.3

10.2. Назначение и характеристика методов ППД накатыванием

Методы ППД накатыванием используют для упрочнения, уменьшения шероховатости и формообразования поверхностей.

Накатывание подразделяют на обкатывание (накатывание плоской или выпуклой наружных поверхностей) и раскатывание (накатывание отверстия или вогнутой поверхности). Его применяют для упрочняющей обработки и уменьшения шероховатости наружных цилиндрических, конических, плоских и фасонных поверхностей.

При упрочняющем накатывании повышаются физико-механические свойства материала поверхностного слоя заготовки, ее твердость. Например, твердость поверхностного слоя может увеличиваться в 1,5 – 2 раза по сравнению с твердостью основного материала заготовки.

При сглаживающем накатывании шероховатость поверхности может достигать значений Ra = 0,02… 1,6 мкм. Шероховатость зависит от материала заготовки, шероховатости поверхности до обработки и режима обработки: усилия обкатывания (давления в зоне обработки), числа проходов, подачи и скорости обработки.

Основным параметром режима ППД является давление в зоне обработки. Давление определяет характер обработки: при упрочняющем обкатывании давление больше, чем при сглаживающем. Рекомендуемые давления при сглаживающем обкатывании поверхности инструментомроликом для некоторых материалов представлены в табл. 10.1.

Формообразующее накатывание применяют для получения рифлений, клейм, резьб, шлицев и зубьев зубчатых колес. Холодным накатыванием в настоящее время изготавливают зубчатые колеса с прямым и винтовым зубом с модулем до 1,5 мм, мелкие шлицевые поверхности и крепежные

резьбы. Перед накатыванием поверхность заготовки предварительно подвергают чистовой лезвийной обработке, выбирая вид обработки из схемы соответствия (рис. 10.4). Для уменьшения трения в зону обработки вводят веретенное масло или керосин.

Примечание. При выполнении расчетов для всех приведенных в таблице материалов E 2,1 105 МПа; q 1,8...2,1 Т ; подача S 0,1b, мм/об; скорость обкатывания v =

0,3… 0,5, м/с; число проходов i = 1… 3.

Виды обработки

10.3. Технологическое оборудование и средства контроля

При выполнении ППД накатыванием используется универсальный токарно-винторезный станок (см. тему 2).

Оценка шероховатости поверхности по параметру Ra (среднее арифметическое отклонение микронеровностей от средней линии профиля) после обкатывания выполняют профилометре-профилографе модели 20I(ПП). Прибор позволяет измерять Ra в диапазоне значений 5… 0,02 мкм. Длина трассы при измерении может составлять 6,0; 3,2 или 1,6 мм. Значения микронеровностей отсчитывают по шкале прибора, соответствующей установленному вертикальному увеличению. Оцифровка шкалы соответствует увеличениям: 1, 2, 4 тыс. – МI:I; 10, 20; 40 тыс. –

МI:I0; 100 тыс. – МI:I00.

10.4. Рабочий инструмент при накатывании

Для накатывания применяют стандартные шарики или ролики различной конструкции и профиля. Материалом для них служат подшипниковые стали (ШХ15), инструментальные быстрорежущие стали (Р6М5), легированные стали (9ХС) и другие материалы, твердостью 60...

62 HRC.

Для сглаживающего и упрочняющего накатывания применяют инструмент с гладкой рабочей поверхностью.

Для формообразующего накатывания используют инструмент, рабочая часть которого имеет форму обратную обрабатываемому профилю на детали. Например, для образования на обработанной поверхности детали прямых, угловых или сетчатых рифлений инструментом служат рифленые ролики. Прямые и угловые рифления выполняют одним роликом, сетчатое рифления – двумя роликами со встречным расположением рифлений. Необходимая глубина рифления достигается за несколько проходов.

10.5. Работа с профилометр-профилографом

Порядок работы с прибором (рис. 10.5–10.7) при измерении шероховатости:

1)прогреть прибор в течение 20 мин (при этом датчик должен находится в рабочем положении);

2)установить деталь в приспособлении;

3)задать предел измерения от 8 до 0,06 мм поворотом переключателя

7 (см. рис. 10.5);

4)включить на ПП переключатель 3 (см. рис. 10.6);

5)перевести датчик в левое положение поворотом рычага 2 (см. рис. 10.6). При этом стрелка показывающего прибора (см. рис. 10.5) должна возвратиться на ноль шкалы (установку на ноль проводят рукояткой 5);

6)установить датчик на исследуемую поверхность (вертикальным перемещением мотопривода), вращая маховик 1 (см. рис. 10.7), пока стрелка прибора 1 (см. рис. 10.5) не будет на участке нижнего прямоугольника. Переключатель 7 перевести в положение ВЫХОД УСИЛИТЕЛЯ;

7)повернуть переключатель 1 мотопривода так, чтобы стрелка указывала

на индекс ПП. При этом должна автоматически установиться скорость 0,7 мм/с для показывающего прибора;

8)установить переключатель 1 (см. рис. 10.6) в положение выбранной длины трассы;

9)установить в положение ПП переключатель 6 (см. рис. 10.5);

10)установить переключатель 2 в положение, соответствующее выбранной длине трассы;

11)задать шаг (0,08, 0,25, 0,8, 2,5 мм) переключателем 3 (см. рис. 10.5);

12)зафиксировать положение каретки поворотом маховика 2 (см. рис.

10.7);

13)включить движение датчика, отводя рычаг 2 (см. рис. 10.6) вправо до упора. Параллельность движения устанавливают маховиком 1 (см. рис. 10.7). Контроль параллельности осуществляется по прибору 1 (см. рис.

10.5);