При выборе суперфиниширования в качестве окончательной операции необходимо иметь полное представление как о преимуществах, так и о недостатках этого способа обработки.
Выбор припуска под суперфиниширование зависит от исходной и требуемой шероховатости поверхности заготовки (табл. 2.11). При обработке стальных закаленных заготовок с предварительно шлифованной поверхностью припуск составляет 5-8 мкм, что обычно укладывается в пределы допуска на размер, поэтому особого припуска на суперфиниширование в этом случае не оставляют. Если заготовки предварительно обработаны по верхнему предельному размеру, то точность диаметра после суперфиниширования сохраняется. После суперфиниширования значительные дефекты предшествующей обработки: вы — рывы, срезы, грубые абразивные царапины — выявляются и становятся особенно заметными.
Припуски на суперфиниширование
|
Таблица 2.11
|
Разноразмерность диаметров заготовок, поступающих на бесцентровое суперфиниширование, не должна превышать 3-4 мкм. В противном случае заготовки меньших размеров будут лишь частично обработаны, а на заготовках больших размеров будут образованы завалы кромок. Кроме того, обработка разноразмерных заготовок тормозит их продвижение под брусками и вызывает повышенный износ брусков.
Технологический режим при бесцентровом суперфинишировании определяется: окружной скоростью заготовки, частотой колебательного движения бруска, скоростью продольной подачи заготовки и давлением бруска.
Наибольшее влияние на производительность и качество обработанной поверхности при суперфинишировании оказывает траектория движения абразивных зерен, характеризующаяся углом а сетки рисок (формула (1.4)). Оптимальное значение режущей способности шлифовального бруска получают при угле а = 40…50°.
Экспериментально установлено, что высокого качества поверхности и наименьшего времени обработки заготовки одним бруском достигают при ступенчатом процессе, который регулируют углом а. Изменение режима обработки производят путем увеличения частоты вращения заготовки в конце процесса в 6-10 раз при постоянной частоте колебания бруска. Кинематика современных суперфинишных станков обеспечивает обработку в автоматическом цикле на двух режимах: черновом и чистовом. При черновом режиме производят снятие основного припуска, а при чистовом получают наименьшую шероховатость. При суперфинишировании брусками из эльбора с увеличением окружной скорости заготовки не наблюдается перехода от резания к полированию. Однако во избежание образования налипов металла на рабочей поверхности бруска окружная скорость заготовки не должна превышать 0,6 м/с.
Увеличение частоты колебания брусков при прочих равных условиях приводит к интенсификации съема металла и сокращению времени обработки. Экспериментально получены следующие коэффициенты, характеризующие изменение времени цикла обработки с увеличением частоты колебания брусков при постоянном угле сетки рисок (табл. 2.12).
Зависимость времени обработки
от частоты колебаний бруска
|
Частота колебаний бруска, дв. ход/мин |
400 |
500 |
600 |
800 |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
4000 |
|
Коэффи циент времени обработки |
1,15 |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
0,43 |
0,4 |
0,35 |
Эффективность процесса суперфиниширования зависит также от давления бруска. С повышением давления (до определенного предела) съем металла увеличивается, а шероховатость снижается. При дальнейшем увеличении давления съем металла может уменьшиться, а шероховатость увеличиться. Давление выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и его твердости. При суперфинишировании сталей давление принимают в пределах 0,14-0,45 МПа, а при обработке очень твердых материалов оно может достигать 0,6-0,8 МПа, при суперфинишировании серого чугуна составляет 0,14-0,25 МПа, цветных металлов — 0,1-0,2 МПа, легких металлов и сплавов — 0,3-0,5 МПа. Оптимальным давлением при суперфинишировании брусками из эльбора считают давление 0,25-0,3 МПа.
Ориентировочные скорости продольной подачи при бесцентровом суперфинишировании стальных закаленных заготовок даны в табл. 2.13. Скорость продольной подачи при суперфинишировании бомбинированных роликов уменьшают в два раза.
|
Таблица 2.13 Зависимость скорости продольной подачи от диаметра заготовки
|
Износ брусков зависит от режимов суперфиниширования, характеристики инструмента и материала детали (табл. 2.14).
Износ брусков при бесцентровом суперфинишировании
на проход [24]
|
Таблица 2.14
|
При бесцентровой обработке на проход коротких деталей износ деталей увеличивается за счет прохождения под бруском большего числа кромок. Период стойкости шлифовальных брусков, пропитанных серой, в четыре раза больше периода стойкости обычных брусков той же характеристики.
|
Таблица 2.15 Данные по выбору брусков и параметров суперфиниширования подшипниковых сталей (Vr = 8,4 м/мин) [5]
|
При назначении основных параметров процесса алмазного суперфиниширования необходимо руководствоваться двумя показателями: производительностью и износом инструмента [24]. Повышение производительности при одной и той же зернистости и концентрации алмаза в большинстве случаев вызывает повышенный износ алмазных брусков. Поэтому оптимальными следует считать такие параметры процесса, при которых обеспечивается наибольшая производительность при заданной стойкости алмазного бруска.
Износ алмазных брусков зависит от физико-механических свойств связки инструмента и обрабатываемого материала детали. При прочих равных условиях металлосиликатные и металлические связки характеризуются наименьшим износом, органические — наибольшим. При обработке деталей из стали ЭИ347 наибольший период стойкости имеют алмазные бруски на металлической связке МО 18.
Применение эльборовых брусков при суперфинишировании колец и роликов из стали ЭИ347 позволяет увеличить производительность обработки в 3-4 раза, стойкость — в 20-30 раз по сравнению с брусками из абразивных материалов [15]. Высокоэффективен эльборовый инструмент также при суперфинишировании колец приборных подшипников из стали ШХ15 (табл. 2.15).