Суперфиниширование (стр. 2 из 3)

поверхности детали. Кроме того, при очень большой дуге контакта бруска с деталью наблюдается обламывание кромок бруска, особенно в начале обработки, когда усилия резания резко изменяются под влиянием погрешностей геометрической формы детали.

Таблица 4.7 Выбор ширины и числа брусков для суперфиниширования

Для обработки деталей больших диаметров следует применять два бруска (рис. 4.1, б) и более, используя для этого специальные державки. В табл. 4.7 приведены данные по выбору оптимальных ширины и числа брусков при суперфинишировании в зависимости от диаметра детали. При обработке деталей со шпоночными канавками, пазами, окнами ширина бруска должна быть не менее полуторной ширины канавки или паза (рис. 4.1, в), а при обработке разверток (рис. 4.1, г) под бруском должно одновременно находиться не менее трех зубьев.

Длина бруска L составляет 1,5—3 его ширины В. При большей длине возможен перекос бруска по отношению к оси детали, что приводит к его неравномерному изнашиванию и ухудшению качества поверхности детали. При обработке коротких открытых участков деталей без продольной подачи длина бруска должна быть равной длине обрабатываемой поверхности, что способствует получению правильной геометрической формы детали (рис. 4.1,<9), так как при более коротком бруске образуются вогнутые (рис. 4.1,е), а при более длинном бруске — выпуклые (рис. 4.1, ж) краевые зоны, что нежелательно.

Обработку без продольной подачи коротких участков, ограниченных буртиками и уступами, производят брусками, длина которых

1==1об— а,

где /об — длина обрабатываемой поверхности; а — размах колебаний бруска.

В ряде случаев для повышения точности геометрической формы детали в средней части рабочей поверхности бруска делают вырезы (рис. 4.1,з, и).

При суперфинишировании дорожек качения колец шарикоподшипников обработку производят торцовой поверхностью бруска, который совершает колебания (качения) относительно геометрической оси желоба. В этом случае высоту бруска Н выбирают равной ширине дорожки качения. Уменьшение высоты бруска приводит к тому, что края желоба остаются необработанными, а увеличение — способствует более интенсивному съему металла по краям желоба и искажению его профиля. Ширина бруска В ==(1—1,3) Н для радиальных и В =(0,8—1) Н для упорных подшипников; уменьшение ширины бруска может привести к тому, что в процесс суперфиниширования не будет в полной мере исправлена исходная волнистость детали, а увеличение — к искажению профиля желоба.

Общий подход к выбору ширины и длины бруска должен основываться на том, что для исправления волнистости и огранки, образовавшихся на поверхности детали после предшествующей суперфинишированию обработки, необходимо, чтобы длина и ширина рабочей поверхности бруска были больше длины волны соответственно в продольном и поперечном сечениях детали.

Обрабатываемые детали поступают для суперфиниширования, как правило, после операций шлифования. В некоторых случаях, например при обработке цветных металлов, суперфиниширование производят после тонкого точения. Поскольку суперфиниширование незначительно исправляет овальность деталей, а исправление конусо-образности, седлообразности, бочкообразности связано

с большими затратами времени, то достигать требуемой точности обработки следует на предшествующих операциях

Припуск /7сф, снимаемый при суперфинишировании, определяется из следующих соотношений:

при обработке поверхностей вращения

/7сф==2(/?„,„+Ав);

при обработке торцовых поверхностей

Ясф =/?,„+ Ив,

где /?„1„= (8— 10)/?а—параметр шероховатости поверхности детали после предшествующей обработки; ив — максимальная высота волны после предшествующей обработки.

В табл. 4.8 приведены значения припусков на суперфиниширование в зависимости от исходных волнистости и шероховатости. При необходимости удаления дефектного слоя металла, превосходящего высоту неровностей шероховатости, припуск следует увеличить на глубину этого слоя.

Размерная точность детали, достигнутая предшествующей обработкой, как правило, сохраняется при суперфинишировании, т. е. снятие припуска происходит в пределах допуска на размер. Поэтому целесообразно изготовлять детали, подлежащие суперфинишированию, по верхнему предельному размеру.

Для получения высокого качества поверхности следует обеспечить наименьшее биение детали, что достигается путем тщательной обработки ее центровых отверстий и центров суперфинишного станка, а также за счет наиболее качественного выполнения операции шлифования. Значительное биение детали при высоких окружных скоростях, применяемых на заключительных переходах операции суперфиниширования, может явиться причиной ударов бруска по обрабатываемой поверхности, что ухудшает ее качество. Некачественно выполненные термообработка и шлифование деталей являются причиной образования при суперфинишировании мелких трещин и так называемых комет, которые представляют собой углубления (пороки металла) с расходящимися пучками глубоких рисок, образовавшихся при попадании в эти углубления свободных абразивных частиц.

В качестве абразивного инструмента для суперфиниширования используют мелкозернистые бруски, преимущественно на керамической связке. Такие бруски изготовляют методом прессования или литья. На операциях бесцентрового суперфиниширования часто применяют бруски на бакелитовой связке с графитовым наполнителем (на последней стадии обработки). При суперфинишировании прессованные бруски имеют ограниченное применение. Обычно их используют для относительно грубой обработки, когда параметр /?д составляет 0,2 мкм и более. При этом используют, как правило, бруски зер-нистостей М40—М28. Во всех остальных случаях (более низкая шероховатость, отсутствие единичных дефектов) применяют литые бруски, обладающие более однородной структурой, чем прессованные, они быстрее прирабатываются к поверхности детали и устойчиво работают в режиме затачивания. Поэтому использование литых брусков позволяет увеличить съем металла в 1,6—2,8 раза и уменьшить шероховатость обработанной поверхности в 1,2—3 раза.

Выбор абразивного материала брусков определяется материалом обрабатываемой детали. 'Суперфиниширование термообработанных конструкционных сталей твердостью 56—64 НКСэ производят брусками из белого электрокорунда и зеленого карбида кремния. При этом, как правило, бруски из белого электрокорунда используют на предварительных операциях (переходах) для обеспечения интенсивного съема металла, а из зеленого карбида кремния — на чистовых операциях (переходах) для обеспечения требуемой шероховатости. Кроме того, при обработке деталей, имеющих прерывистую поверхность (отверстия, масляные карманы, шлицевые пазы и т. д.), предпочтительнее использовать бруски из электрокорунда 24А, так как он менее хрупкий материал, чем зеленый карбид кремния, и лучше противостоит ударным нагрузкам.

Бруски из эльбора следует использовать при суперфинишировании деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов, таких, как быстрорежущие стали Р9Ф5 и Р12Ф5 (975—985 НУ), жаропрочные сплавы ЭИ347 (847 НУ) и ЭИ992 (192 НУ), коррозионно-стойкой стали 9Х18 (824 НУ) и пр. Исследования, проведенные во ВНИИАШе, показали, что при обработке закаленных труднообрабатываемых материалов эльбор обеспечивает значительно большую производительность, чем карбид кремния и алмаз. Так, при суперфинишировании стали ЭИ347 интенсивность съема металла эльборными брусками в 1,4—1,5 раза выше, чем брусками из зеленого карбида кремния, а при обработке быстрорежущих сталей — в 5—7 раз.

ПРОГРЕССИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ

Суперфиниширование с наложением ультразвуковых колебаний

Одним из способов интенсификации процесса суперфиниширования является наложений на брусок ультразвуковых колебаний. Устройство, обеспечивающее этот метод обработки, приведено на рис. 5.1 и представляет собой акустический узел, состоящий из магнитостриктора 4 и концентратора 5, который преобразует электрические колебания ультразвукового генератора в механические. Узел крепится к доводочной головке' 3. Брусок /, приклеенный к оправке 2, крепится к концентратору 5, который сообщает ему ультразвуковые колебания.

Использование ультразвука создает более благоприятные условия для срезания и дробления стружки, удаления отходов из зоны резания, способствует улучшению условий самозатачивания бруска и устранению налипов на его рабочей поверхности. Указанное явление хорошо иллюстрируется на примере изучения сил резания при суперфинишировании. Как видно из рис. 5.2, наложение на брусок ультразвуковых колебаний при одинаковых условиях обработки (иок-=120 м/мин, Пбр=7 Гц, брусок 63СМ10)

Рис. 5.1. Устройство для обработки дорожки качения кольца шарикоподшипника с наложением на брусок ультразвуковых колебании

снижает удельную тангенциальную составляющую силы резания Рг в 1,3— 2 раза.

Увеличение амплитуды ультразвуковых колебаний способствует снижению нагрузки на режущие кромки бруска. Так, для случая суперфиниширования с постоянной интенсивностью съема металла, равной 0,8 мм^с, имеют место следующие соотношения между амплитудой ультразвуковых колебаний Оуз и удельной тангенциальной составляющей силы резания Рг: при йуз=2. мкм Р,=42,5 Н/см²; при Оуз==3 мкм Р,=25,7 Н/см²; при а„=4 мкм А=23,1 Н/см²