Эффективность процесса абразивной доводочно-притирочной обработки, включающая качество и производительность, а также влияние остатков микропорошка на износостойкость работы деталей в условиях эксплуатации, зависит от многих факторов. К таким в первую очередь относятся: физико-механические свойства обрабатываемого материала, свойства абразивно-доводочного материала, смазки-разбавители и их количество, одновременно подаваемое в зону резания, материал и форма притира, режимы обработки. Кроме этих факторов, существует еще ряд причин, оказывающих некоторое влияние на эффект обработки.
|
Рис. 27. Схема суперфиниширования наружной цилиндри — ческой поверхности: / — абразивные бруски, 2 — деталь, 3 — специальная головка |
Свойства обрабатываемого материала. Физико-механические свойства оказывают существенное влияние на процесс доводки (рис. 28). С повышением твердости обрабатываемого материала сопротивление процессу резания ‘возрастает, а следовательно, интенсивность процесса доводки снижается. Кроме твердости. на производительность процесса доводки влияют химический состав и’микрострутура материала обрабатываемых деталей. При обработке твердых сплавов производительность процесса доводки наиболее низкая. Шероховатость поверхности, полученная доводкой, при прочих равных условиях соответствует для закаленных сталей 12—13-му классу, для цветных металлов 10—11-му классу и твердых сплавов только 9-му классу чистоты.
Состав абразивно-доводочных материалов. Как известно, абразивно-доводочные материалы изготовляются из абразивов естественного и искусственного происхождения, обладающих неодинаковыми свойствами. Одни из них под действием нагрузок разрушаются быстро, а другие медленно. Особенно ярко проявляется влияние природы абразива на процесс доводки при машинной обработке на станках с непрерывно подаваемой абразивной смесью. Объясняется это тем, что в процессе доводки происходит дробление (разрушение) абразивных зерен, т. е. образуются более мелкие зерна, которые уносятся потоками жидкости из зоны реза
ния. По расходу абразивно-доводочной смеси при этом методе доводки легко заметить влияние природы абразива на процесс доводки, хотя это влияние имеет место и при доводке другими методами.
Притиры, покрытые алмазными порошками или пастами, долговечнее, а процесс при этом протекает более интенсивно. Вместе с тем не всегда применение абразивно-доводочных материалов высокой абразивной способности экономически оправдано. В каждом конкретном случае, определяя целесообразность применения того или иного абразива для доводки, исходят из целого ряда причин,
ОМ о, to 0. п 0,1 в
022
Рис. 28. Зависимость эффективности абразивной доводочно-притироч-
ной обработки от твердости обрабатываемой детали:
а — производительность обработки, б — шероховатость обработанной поверхно-
сти
главными из которых являются качество доводки и производитель — ность. Заметное влияние оказывает количество микропорошка в абразивной смеси, т. е. концентрация (рис. 29). Например, для 14-микронной абразивной смеси микропорошка должно быть 25—35% по отношению к жидкой фазе.
Существенное влияние на процесс доводки оказывает зернистость абразивно-доводочных материалов. С увеличением размера абразивных зерен съем металла повышается, но класс чистоты снижается. Но если рассматривать влияние зернистости абразивно-доводочных материалов для определенного случая, то здесь также существует другая зависимость. Например, при доводке стальных деталей по 12-му классу чистоты притирами с непрерывно подаваемой абразивной смесью производительность процесса обработки будет повышаться прямо пропорционально размеру абразивных зерен до некоторого предела. Превышение этого предела влечет ухудшение качества обработки.
Таким пределом для данного примера является микропорошок М28, а при доводке притирами с шаржированием — микропорошок М7.
Введение в зону резания поверхностно-активных добавок ускоряет процесс обработки. Установлено, что введение в минеральные масла, керосин таких добавок, как олеиновая или стеариновая кислота, канифоль, положительно сказывается на процессе доводки. Чем выше содержание СНг (метиленовая группа) в молекуле поверхностно-активного вещества, т. е. чем длиннее углеродная цепочка, тем большее химическое воздействие оно оказывает на
|
Рис. 29. Зависимость эффективности абразивно-доводочной обработки от концентрации микропорошка в абразивной смеси: а — производительность обработки, б — шероховатость обработанной поверхности |
механические свойства металла. По данным С. М. Кедрова, наибольшее влияние оказывают поверхностно-активные добавки при доводке цветных металлов. Величина этих добавок составляет 2,5%. Опыт завода «Калибр» показывает, что переход с доводки твердосплавных деталей с применением керосина и парафина на доводку с маслом и добавками олеиновой кислоты ведет к повышению производительности в 1,5—2,5 раза.
Вязкость жидких сред оказывает влияние на процесс доводки. При доводке плоскостей, например, оптимальной вязкостью абразивной прослойки является смесь касторового масла и дибутнлфта — лата (1:1). Если абразивно-доводочные материалы слишком густы, то затруднено перемещение абразивных зерен на притире. При правильном подборе вязкости абразивно-доводочной смеси производительность труда резко повышается при заметном уменьшении шероховатости обработанной поверхности.
Материал притира. Относительно недавно учеными было обосновано влияние материала притира на процесс доводки. Пссле — дования проводились на большой группе металлов и неметаллов (чугуне твердостью от НВ160 и выше, сталях, цветных металлах, пластмассах, зеркальном стекле). Установлено, что в пределах одной группы металлов понижение твердости притиров приводит к повышению производительности лишь при доводке микропорош — ками от МІ до М28; при более крупнозернистых абразивах этой разницы не наблюдается. По опытным данным заводов топливной аппаратуры, в целом производительность доводки при работе стальными притирами несколько выше, чем при доводке чугунными, но класс чистоты обработанной поверхности для стальных притиров ниже. В литературе имеются данные, что производительность при работе притирами из цветных металлов с применением абразивов зернистостью до М20 такая же, что и при работе притирами из чугуна, и несколько выше с применением более крупнозернистых абразивов.
Текстолитовые и оргстеклянные притиры, по данным С. М. Кедрова, уступают как по производительности, так и по качеству обработки притирам, изготовленным из других материалов. Притиры, изготовленные из стали и зеркального стекла, всех лучше сохраняют свою форму, а притиры из чугуна дают высокое качество обработки.
Режим обработки. К режимам доводки относятся давление притира на абразивные зерна, скорости относительного перемещения и продолжительность обработки.
Давление притира на зерна абразивно-доводочного материала. Одним из основных факторов, влияющих на производительность процесса доводки и качество обработанной поверхности, является давление притира на зерна абразивно-доводочного материала.
С увеличением давления интенсивность процесса доводки повышается до некоторых пределов, а при дальнейшем увеличении давления снижается не только производительность доводки, но и ухудшается шероховатость обработанной поверхности. Это объясняется тем, что при оптимальном давлении притира на зерна происходит равномерное скалывание абразивов, т. е. происходит как бы самозатачивание зерен, в результате чего осуществляется более интенсивное и равномерное сглаживание микронеровностей. А при превышении оптимального давления притира зерна начинают интенсивно изнашиваться и разрушаться, постепенно утрачивая свою работоспособность. С одной стороны, при этом увеличивается сброс абразивов, уносимых из зоны резания химически активными веществами, что снижает интенсивность процесса доводки; с другой стороны, наличие в зоне резания абразивных зерен разной крупности ухудшает качество обработки, так как появляются неодинаковой глубины риски.
Итак, выбору оптимальных давлений притира, как и других элементов режима обработки, следует уделять большое внимание. Они должны назначаться в зависимости от требуемого качества
обработки, твердости материала и размеров обрабатываемой детали, а также с учетом обеспечения максимальной производительности. Некоторые данные по режимам доводки приведены в главах при рассмотрении технологии и обработки различных видов поверхностей.
Скорость относительного движения в процессе доводки. Как известно, чем быстрее будет перемещаться режущий инструмент по отношению к обрабатываемой детали, тем быстрее она будет обработана. Однако слишком высокие скорости имеют свои отрицательные стороны: во-первых, стойкость режущего инструмента снижается; во-вторых, происходит более интенсивное выделение тепла. Все эти явления могут вызвать интенсивное выделение тепла, ухудшение качества обработки, а в некоторых случаях — производственный брак. Кроме того, в процессе доводки на универсальных доводочных станках, вследствие больших окружных скоростей (до 300 м/мин), в более отдаленных точках дисков — притиров скапливаются крупные абразивные зерна, что также является одной из причин, вызывающих нарушение правильной формы обрабатываемых деталей.
Продолжительность об работки. Время, необходимое для выполнения доводки, тесно связано с качеством обработки и производительностью. Оптимальная продолжительность доводки устанавливается пока только опытным путем. Увеличением времени машинной обработки без внесения в зону доводки новых абразивно — доводочных материалов невозможно достигнуть повышения качества обработки. Это, как указывалось выше, связано с разрушением и образованием разных по размеру абразивных зерен, вследствие чего появляются глубокие риски. Например, при доводке плунжера на универсальном доводочном станке в течение 4 мин достигался Ив класс. Если же при этих условиях удлиняли машинную обработку до 5 мин, то получался 11а—10в классы.
Другие факторы в меньшей мере оказывают влияние на процесс доводки.
Контрольные вопросы
1. В чем состоит сущность абразивной доводочно-притирочной обработки?
2. Какое основное отличие доводки от других методов механической обработки?
3. Какие разновидности абразивной доводочно-притирочной обработки вы знаете? Охарактеризуйте их.
4. Перечислите технологические факторы, оказывающие существенное влияние на эффективность доводки свободным зерном.
5. Что понимают под эффективностью процессов абразивной доводочно-притирочной обработки?
6. Как вы понимаете влияние природы, концентрации, зернового состава на эффективность обработки?
7. Что такое абразивно-доводочная прослойка и как она влияет па обработку?
8. Почему нельзя применять слишком малые и большие сдельные давления притира?
9. Что понимают под режимом абразивной доводочно-притирочной обработки?