Оздоблювальні види обробки
СОДЕРЖАНИЕ: Чистове обточування, точіння алмазними різцями або різцями, обладнаними твердими сплавами. Швидкісне шліфування, притирка, хонінгування, суперфінішування, полірування та обкатування поверхонь. Фізико-хімічні та електрохімічні методи обробки матеріалів.
Оздоблювальні види обробки
1.Чистове обточування . Застосовують два види обточування: з малою подачею звичайними чистовими різцями і великою подачею широкими різцями. Найбільше розповсюдження отримало обточування з малою подачею звичайними чистовими різцями. При цьому не виникає великих зусиль різання і досягається висока точність обробки. Недоліком першого методу є його низька продуктивність.
Обточування широкими різцями з великими подачами в десятки разів продуктивніше, ніж при звичайному чистовому точінні.
Отримання якісної поверхні оброблюваної деталі вимагає дотримання наступних умов:
• Леза різця повинні бути ретельно наточені.
• Головне лезо різця, яке встановлене на верстаті, треба розташувати паралельно осі обертання заготовки.
• Довжина головного леза широких різців, що залежить від подачі, повинна бути не менш двох подач .
2. Тонке (алмазне) точіння. Здійснюється алмазними різцями або різцями, обладнаними твердими сплавами чи керамікою, при високих швидкостях різання, малій подачі та малій глибині різання.
Швидкісні верстати з частотою обертання шпинделя 1000-8000 об/хв, що застосовуються для тонкого точіння, мають відрізнятися високою точністю та жорсткістю. На цих верстатах не рекомендується виконувати інші операції. Виконуючи роботу твердосплавними різцями, застосовують змащувально-охолоджуючу рідину, яка подається великим неперервним потоком. Це робиться для запобігання розтріскуванню пластинок твердого сплаву. Для охолодження і видалення дрібної стружки обдувають зону різання стисненим повітрям.
Говорячи про алмазні різці, слід сказати, що ними обробляють здебільшого сплави з кольорових металів і сплавів (міді, бронзи, латуні, пластмаси тощо), при яких швидко засалюється шліфувальний круг. В наші часи алмазні різці застосовуються і для обробки чорних металів.
3. Швидкісне шліфування. Здійснюється м’якими дрібнозернистими шліфувальними кругами при великій робочій швидкості (більше 40 м/с), малій коловій швидкості оброблюваної деталі (до 10 м/хв), а також при малій глибині різання (до 5 мкм). Шліфування супроводжується підсиленим охолодженням деталі, яка піддається обробці.
4. Притирка. Застосовують для кінцевого оздоблення попередньо відшліфованих поверхонь деталей. Притирання зовнішніх циліндричних поверхонь здійснюють притирами, чавунними, мідними, бронзовими або свинцевими втулками, внутрішні діаметри яких мають бути більші за діаметр поверхні, що притирається, на 0,15 мм при чорновій і на 0,5 мм при чистовій. При притирці втулками їх змащують рівним тонким шаром дрібного абразивного порошку з мастилом чи доводочною пастою.
Операцію по притиранню зовнішніх циліндричних поверхонь в одиничному виробництві здійснюють на звичайних токарних верстатах, а в крупносерійному і масовому – на спеціальних притиральних верстатах.
Як абразивний порошок використовують корунд, окис хрому, окис заліза тощо. Пасти складаються з абразивних порошків, хімічно активних речовин і мають різний склад.
5. Хонінгування. Застосовують для механічної доводки попередньо розгорнутого, шліфованого або розточеного отвору. Оброблюючим інструментом слугує особлива головка, яка обертається, – хон зі встановленими по колу шістьма та більше абразивними чи алмазними брусками. Бруски закріплені в металевих колодках і за допомогою особливого механізму можуть розтискатися в радіальному напрямку.
Головку зв’язують зі шпінделем хонінгувального верстата не жорстко, а шарнірно, так, щоб вона могла самовстановлюватися по отвору деталі, яка обробляється. Деталь при цьому закріплена на столі верстата. Для хонінгування виготовляють одно- та багатошпіндельні верстати з гідравлічною подачею.
Під час обробки застосовується охолодження оздоблюваної поверхні сумішшю керосину з мінеральним мастилом. Це охолодження сприяє також видаленню абразивних зерен з оброблюваної поверхні.
6. Суперфінішування. Процес “наддоводки” чи суперфінішування провадять для зменшення і без того малої шорсткості поверхні, отриманої після шліфування. Оздоблення поверхні проводиться головкою з шліфувальними брусками, які коливаються. Швидкість різання при цьому невелика – 0,05-2 м/с; тиск брусків на поверхню деталі теж незначний – 0,005-0,2 МПа.
Суперфінішування виконують на особливих верстатах або на верстаті загального призначення (наприклад, токарному) за допомогою оздоблюваної головки. Більша жорсткість встановлення, тиск брусків на поверхню протягом одного оберту деталі дозволяють не тільки зменшити шорсткість, а й деякою мірою покращити точність форми поверхні.
7. Полірування. Процес полірування полягає в чистовій обробці для отримання якісних гладеньких поверхонь, які мають блискучий, дзеркальний вигляд. Поліруванням не покращують недоліки геометричної форми поверхні і не забезпечують високої точності розмірів. Перед поліруванням грубо оброблені поверхні деталі попередньо обробляють для наступної зачистки. Полірування здійснюють або вручну шліфувальною шкуркою, або за допомогою особливих головок, на які встановлюють м’який полірувальний круг з нанесеним на нього дрібнозернистим абразивним порошком, змішаним з мастилом. Матеріалом для полірувальних кругів слугує повсть, фетр, парусина, шкіра. Шліфувальні шкурки виготовляють з шліфзерна та шліфпорошків, які наклеюються на папір чи на тканину.
Для надання зачищуваній поверхні блиску її трохи змащують машинним мастилом чи керосином з доданням 2,5% олеїнової кислоти або застосовують особливі полірувальні пасти.
У крупносерійному та масовому виробництві полірування проводять в багатошпіндельних полірувальних автоматах.
8. Обкатування поверхонь. Обкатування поверхонь заготовки роликами, що вільно обертаються, або кульками є різновидом оздоблювальної обробки, яка полягає в пластичному деформуванні поверхневого шару заготовки, згладжуванні його нерівностей і зміцненні. Операцію по обкатуванню проводять на токарних верстатах, після чистової обробки поверхні.
Ця операція замінює зачистку шліфувальною шкуркою або шліфування. Державки, які застосовуються при обкатуванні, закріплюються в різцетримачах токарного верстата. Конусність та еліптичність поверхонь при обкатуванні не змінюються. Обкатування є більш продуктивним та менш трудомістким способом, на відміну від шліфування.
9. Ультразвукова абразивна обробка (УАО). Її сутність полягає у зміні форми, розмірів, шорсткості і властивостей поверхонь заготовок і деталей, які обробляються, за рахунок знімання матеріалу припуску крихким сколюванням мікро обсягів при імпульсному силовому впливі абразивного інструменту з ультразвуковою частотою, тобто при обробці використовується енергія ультразвукових коливань.
УАО є ефективною при обробці заготівок із конструкційних матеріалів, які мають низьку оброблюваність різанням, електрофізичним і електрохімічним методами обробки (заготівки з крихких, твердих і хімічно нестійких матеріалів, таких як: скло, алмаз, кварц, напівпровідники тощо).
Особливістю УАО є те, що перед обробкою заготівки із твердих чи крихких матеріалів приклеюють до підкладки з віконного скла, що попереджує появу на них сколювань.
УАО використовують у наступних технологічних операціях:
• Ультразвукова вирізка використовують для формоутворення заготівок по зовнішньому контуру (наприклад при виготовленні годинників та електронної апаратури).
• Ультразвукова шліфовка використовується переважно для чистої обробки пласких зовнішніх поверхонь замість шліфування алмазним інструментом, при цьому виключаються такі дефекти, як тріщини, знижується шорсткість поверхонь і підвищується продуктивність (приблизно у два рази), а також досягається висока точність оброблюваної поверхні.
Ультразвукове видалення заусенців засновано на абразивному руйнуванні заусенців. При цьому способі УАО обробка проводиться у робочій рідині, де заготівки обробляються ультразвуком. Такий вид обробки заусенців успішно використовується при їх усуненні на металічних деталях, які отримані при штампуванні методами вирубки, на литих деталях із пластмас.
Суттєвим недоліком УАО є швидке зношення абразивного інструменту, особливо його торця. Для усунення цього недоліку інструмент виготовляють із пластичних, але при цьому достатньо твердих відпечених сталей чи із латуні (для інструменту складної форми робочої частини).
Фізико-хімічні методи обробки матеріалів (ФХО) відносять методи, які забезпечують знімання матеріалу, що обробляється в результаті фізико-хімічних процесів.
Методи ФХО застосовують при наступних операціях:
• калібрування (електрохімічне і електрофізичне): виконують після механічної обробки шнеків, при цьому точність деталей збільшується, а шорсткість – зменшується;
• оздоблювальні операції: видалення заусенець (ФХО дозволяє видаляти їх у важкодоступних місцях) і полірування поверхонь;
• полірування (електрохімічне і електрофізичне): поліпшує мікро геометрію деталей, знижує її шорсткість (в середньому на 2-3 класи), надає їй дзеркального блиску.
10. Електрохімічне полірування. Широко застосовують два види обробки деталей після механічної обробки та холодної штамповки для надання їх поверхням блиску. Електрохімічне полірування проводять в електрохімічній ванні. Поміщена у ванну деталь слугує анодом. Серйозними недоліками електрохімічного полірування є складність забезпечення рівномірного зняття металу з різних ділянок деталі, мала точність обробки і незначне зменшення розмірів великих нерівностей у погано оброблених поверхонь.
11. Анодна електорохімічна обробка (ЕХО) . Анодна ЕХО відбувається в результаті анодного розчинення металу. Її доцільно застосовувати для важко оброблювальних механічними методами матеріалів. Цей процес відбувається за відсутністю контакту між заготовкою та інструментом, що робить його придатним і для обробки тонкостінних деталей, які легко деформуються при механічній обробці; а також деталей з крихкого матеріалу, що схильні до утворення тріщин і, внаслідок цього, погіршення експлуатаційних якостей деталей.
Перевагами анодної ЕХО можна вважати:
• практичну відсутність зносу інструменту;
• поліпшення якості поверхні деталі;
• підвищену точність обробки.
Суттєвим недоліком методу є те, що висока електропровідність розчинів електролітів призводить до низької локалізації процесу знімання металу і розчинення металу не тільки в призначеній зоні, а й у прилеглих до неї дільницях поверхні деталі.
12. Катодна ЕХО. Катодна ЕХО характеризується процесом протікання електричного струму у електрохімічній системі, при цьому іони металу із розчину виділяються на катоді (катодом є форма). Після утворення на формі шару металу необхідної товщини копію відділяють від форми і отримують деталь.
Переваги катодної ЕХО:
• вона має високу точність відтворення геометричної форми моделі і точним копіюванням рельєфу поверхні;
• цей вид ЕХО дозволяє знизити трудомісткість виготовлення деталей в порівнянні з традиційними механічними методами обробки, скоротити чисельність робітників.
Суттєвим недоліком можна вважати те, що при проведенні процесу у стаціонарних гальванічних ваннах цей процес є вельми тривалим, до того ж за таких умов великою є можливість виникнення шорсткостей.
На відміну від електрохімічного полірування електрохімічна
обробка в проточному електроліті (ЕХО) відрізняється більшою інтенсивністю зняття металу, яка досягається збільшенням у кілька сот разів густини струму (до 300 А/см2) та енергійним змиванням з оброблюваної поверхні оксидної плівки, яка утворюється в процесі роботи. Катоду-інструменту при даному методі обробки надається форма оброблюваної поверхні деталі-анода, і в малий зазор між ними (0,25-0,06 мм) з великою швидкістю (25-40 м/с) насосом прокачується електроліт. Через свою високу продуктивність та економічність метод ЕХО витіснив механічну обробку в операціях по оздобленню деталей в крупносерійному та масовому виробництві.
13. Плазмова обробка. При її використанні відбуваються фізичні процеси, завдяки яким в результаті впливу низькотемпературної плазми виникають зміни складу, структури або фізичного стану матеріалу, який обробляється, що в свою чергу призводить до зміни форми чи геометричних розмірів заготівки. Для плазмової в якості робочого інструменту також використовують спеціальні установки – плазмотрони (генератори низькотемпературної плазми).
Плазмову обробку застосовують для наступних операцій:
• випал та модифікація поверхні матеріалу;
• плазмове напилення та наплавлення;
• закалювання ;
• карбідізація;
• лазурування тощо.
14. Лазерна обробка. Цей вид обробки заснований на впливі на матеріал заготівки сфокусованого поліхроматичного (монохроматичного) випромінювання, яке викликає нагрівання, плавлення та (або) випарування матеріалу, який обробляється. Для цього виду обробки використовуються спеціальні установки, в якості робочого інструменту, такі як: газові або гелій-неонові лазери.
Лазерну обробку використовують для таких операцій:
• вирізання заготівок;
• модифікація поверхні матеріалу
• нанесення маркування;
• локальне легування;
• пайка тощо.
Перелік використаної літератури
1. Технология производства ЭВМ / А.П. Достанко, М.И. Пикуль, А.А. Хмыль: Учеб. – Мн. Выш. Школа, 2004 – 347с.
2. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дольский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под ред. А.М. Дольского. – М.: Машиностроение, 2005. – 448с.
3. Основи матеріалознавства і технологія конструкційних матеріалів./ В.М. Мартин, І.Й. Бочар. Тернопіль, 2003.