ПРИТИРКА НАРУЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Технологические особенности и станки. Наружные цилиндри­ческие поверхности можно обрабатывать до методу круглой при­тирки — копирования и по методу бесцентровой притирки—обка­тывания. Метод круглой притирки наружных поверхностей нашел широкое применение при машинно-ручной обработке и осуществляется на доводочных бабках или токарных станках. Обрабатываемую деталь закрепляют в приспособлениях, уста­новленных на шпинделе станка (рис. 33); при этом осущест­вляются: а) вращение детали — главное движение, обеспечивае­мое кинематикой станка; б) возвратно-поступательное движение притира вдоль оси — продольная подача (вручную); в) попереч­ок 67

пая подача с целью создания необходимого натяга между рабо­чей поверхностью притира и обрабатываемой поверхностью (вручную).

Притирку по методу копирования используют для достижения более высокой точности геометрической формы деталей (точ-

ность размеров и формы деталей до 0,5—2 мкм, шероховатость Ra — 0,02 — г 0,04_мкм и Rz — 0,025-^0,1 мкм). Наиболее совер­шенным и производительным методом является бесцентровая притирка обкатыванием, производимая на универсальных и спе­циальных притирочных станках. Бесцентровая притирка осуще­ствляется двумя способами (рис. 34):

Рис. 34. Схемы бесцентро-
вой притирки по методам
поперечного (а) и продоль-
ного (б) проходов:

/ — обрабатываемая деталь; 2 — верхний притир; 3 — сочл- ратор; 4 — нижний притир; Сі — ведущий валок; 6 — прг — жимной нож; 7 — ирнтир-валок

1) врезная притирка с поперечным проходом (подачей) на всю ширину обрабатываемой поверхности (торцом притиров) применяется на вертикально-двухдисковых притирочных стан­ках в сепараторах с эксцентричной наладкой (рис. 34, а) 2) при­тирка с продольным проходом на проход (рис. 34, б) применяет­ся на бесцентрово-притирочных станках. При притирке торцом притиров обрабатываемые детали помещают (в пазах сепарато­ра) между двумя плоскими притирами.

В зависимости от типа станка рабочее движение осуществля­ется: 1) со встречным вращением, но различной частотой враще­ния притиров и проворачиванием сепаратора (без принудитель­ного вращения) вследствие перекатывания деталей по притиру, имеющему меньшую частоту вращения; 2) со встречным и оди­наковым вращением притиров и принудительным вращением сепаратора относительно оси эксцентрика; 3) с вращением толь­

ко нижнего притира и вращением сепаратора относительно оси эксцентрика.

, Вследствие разности скоростей движения притиров (или при­тиров и сепаратора) обрабатываемые детали, вращаясь, сколь­зят по рабочим поверхностям притиров, чем и обусловлен съем металла. Расположение сепаратора относительно притиров с эксцентриситетом позволяет детали совершать также возвратно — поступательное движение (продольное скольжение) вдоль своих осей, что способствует увеличению съема металла и более рав­номерному износу притиров. Это достигается установлением соответствующей величины эксцентриситета, которую выбирают в зависимости от длины детали и ширины рабочей поверхности притира. Для уменьшения искажения геометрической формы об­рабатываемой детали величина эксцентриситета должна обеспе­чить перебег детали за края притира на 0,3—0,2 ее длины.

Для повышения скорости скольжения детали на поверхности притира располагают под некоторым углом (5—30°). При этом вектор суммарной скорости v должен направляться по касатель­ной к окружности, на которой располагаются точки средних уча­стков деталей, и совпадать с. направление вращения сепара тора.

Для получения высокой точности и качества поверхности при притирке торцами притиров, наряду с обеспечением равномер­ной нагрузки на обрабатываемую поверхность и интенсивного пересечения штрихов, наносимых отдельньши абразивными зер­нами, необходимо также обеспечить равную скорость перемеще­ния всех точек обрабатываемой поверхности относительно при­тиров. Нагрузка на деталь будет обратно пропорциональна ра­диусу расположения детали на нижнем притире [22]. Вследствие этого и расположения детали на поверхности притиров с эксцен­триситетом наблюдается повышенный износ внутренних участ­ков нижнего притира. Поэтому рекомендуется выбрать соответ­ствующий кинематический режим, обеспечивающий направлен­ность износа притиров к периферии за счет большей длины участков контакта на периферии, что достигается также противо­положным направлением вращения нижнего притира и вала экс­центрика при соответствующем отношении их частоты вращения

Например, при притирке гладкой цилиндрической детали (<і=12мм, /дет=35 мм) на притире с шириной рабочего кольца b = 40 мм при противоположном направлении вращения верхнего и нижнего притиров, эксцентриситете е = 10 мм и при і = —0, 375 получен минимальный неравномерный износ притира по сравнению с износом притира при і = —3,5. Однако при уве­личении і от—0,2 до—3,5 погрешность геометрической формы де­тали в осевом сечении уменьшается в 1,5—2 раза. Погрешность геометрической формы детали в осевом сечении уменьшается при увеличении угла наклона оси детали к радиусу сепаратора от

6 до 18° в 1,1—1,5 раза. Лучшая точность притирки получается на режимах со встречным направлением вращения нижнего при­тира и вала эксцентрика. При этом угол наклона пазов сепара­тора должен быть направлен по ходу вращения нижнего прити­ра. При предварительной притирке наружных цилиндрических поверхностей отношение частоты вращения нижнего прцтира и вала эксцентрика (при их встречном вращении) должно быть і = (—0,3) ч — (—0,4); верхний и нижний притиры должны вра­щаться в противоположном направлении с равными скоростями. Для окончательной притирки один из притиров (преимуществен­но верхний) должен оставаться неподвижным и отношение частот вращения подвижного притира и вала эксцентрика при их встречном вращении должно быть і—(—3,5) Ч — (—1,2).

Рассмотрим некоторые явления, происходящие при притирке цилиндрических деталей, когда верхний притир неподвижен, а нижний вращается. При этом сепаратор поворачивается вследст­вие перекатывания деталей по неподвижному притиру, что по­зволяет обрабатываемой детали скользить по притиру в попереч­ном и продольном направлениях. В этом случае скорости попе­речного скольжения vn по верхнему и нижнему притирам одина­ковы и отличаются только направлением [5].

Поперечные скорости скольжения увеличпйаются пропорцио­нально расстоянию от края до середины детали и достигают мак — ‘ симального значения в крайних точках А в В детали (рис. 35, а). :

В отличие от скорости поперечного скольжения детали, скорости продольного скольжения и„р одинаковы для всех точек лилии, контакта детали с притирами (рис. 35, б).

Изменение скорости скольжения Vв и ее проекций по верхнему! притиру в точках А и В в зависимости от угла поворота ирити-; раемой детали показано на рис. 36. Чем больше угол поворота1 детали а, тем больше скорость скольжения ув и тем меньше угол*[

О между ее направлением и осью z (см рис. 35). Аналогичное по­ложение наблюдается и на нижнем притире, только направление скорости vH противоположное. Максимальная скорость будет в крайних точках А и В (см. рис. 35), минимальная — в средней точке С притираемой поверхности.

Рис. 36. Изменение скорости скольжения но верхнему притиру в точ-
ках А и В в зависимости от угла попорота обрабатываемой детали

Если_с. равнить направленйе поперечных составляющих ско­ростей и v“ на удаленном конце детали с направлением уг­ловой скорости, то обнаружится, что вращение детали направ­лено навстречу движению притиров (рис. 37). Это способствует

Рис. 37. Схема направления
скоростей на верхнем и нижнем
притирах; конец детали:

а — дальний от центра детали:
О — ближний к центру детали

захватыванию зерен абразива, свободно лежащих на притирах, и накапливанию их перед деталью, что приводит к повышению съема металла с поверхности детали. Такое явление наблюдается на всех участках между точками В и С притираемой поверхности на линиях контакта детали с притирами (см. рис. 35). Однако ин­тенсивность притирки непрерывно уменьшается от точки В к точ­ке С, так как пути, проходимые различными точками в единицу времени, пропорциональны скоростям V* и у". На другом кон­це обрабатываемой детали направление вращения соответствует направлению поперечных составляющих и а" и способству­ет отталкиванию зерен абразива в направлении скольжения де­тали. Зерна, заклинивающиеся между поверхностью детали и притирами, могут быть выброшены назад, если они имеют округ­

лую форму и не удерживаются притиром. Только зерна плоской формы, не способные перекатываться, и зерна, углубленные в притир и удерживаемые им, пройдут под деталью и окажут аб­разивное действие на всей длине контакта с нею.

Таким образом, на ближнем к центру притира конце детали при движении ее по притирам происходит распыление абразив­ного слоя, приводящее к уменьшению съема металла с притирае­мой поверхности. Это разрежение тем сильнее, чем больше отно­сительная скорость скольжения детали по притирам, поэтому наименьший съем металла будет в точке А. Подобное явление происходит во всех точках детали, причем абразивный эффект все время непрерывно и плавно уменьшается от точки С к точ­ке А. Изменение скоростей и распределение зерен на притирах показывает, что в результате притирки форма детали должна по­лучиться бочкообразной, однако практика этого не подтверж­дает.

В процессе притирки цилиндрических поверхностей на стан­ках ЗА 184 с нижними вращающимися притирами обработанная поверхность получает незначительную конусность. При этом наи­меньший диаметр притираемой детали будет в точке Б (см. рис. 35) ближе к периферии притира [5].

Шероховатость поверхности по длине летали также имеет различную структуру [22]. При этом большие микронеровности образуются у торца детали, более удаленного от оси притиров, что связано [22] с различием характера работы абразивных зерен в середине детали в условиях качания и на периферии—в усло­виях скольжения детали. Кроме того, под действием центробеж­ных сил в местах притира, удаленных от оси вращения, скапли­ваются более крупные зерна, что приводит к более интенсивному съему металла и соответственно к возникновению конусности у детали. Для устранения этой погрешности положение деталей периодически изменяют на 180°.

Точность обработки зависит от расположения деталей, раз­личающихся диаметром, по окружности притира. Если обработку производить по способу трех «ведущих» деталей, то погрешности обработки наименьшие. Сущность этого способа заключается в том, что три детали, диаметры которых превышают диаметры остальных на 1—2 мкм, располагают в гнездах сепаратора под углом 120°. При этом в процессе обработки верхний притир рав­номерно нагружает все три детали. По мере уменьшения диамет­ра ведущих деталей верхний притир начинает касаться остальных деталей. В результате уменьшаются вибрации в процессе обра­ботки, что позволяет несколько уменьшить погрешность геомет­рической формы деталей.

При врезной притирке с поперечной подачей достигается точ­ность размеров и некоторых параметров геометрической формы 0,1 мкм, а шероховатость обработанной поверхности до Rz= = 0,05 — j- 0,1 мкм. Однако при этом некоторые погрешности гео-

метрической формы (огранка, овальность) практически не уст­раняются.

При притирке периферией притиров обрабатываемую деталь устанавливают между ведущим и притирочным валками и при­жимают к их поверхностям с помощью ножа, расположенного сверху (см. рис. 34, б). Детали сообщаются вращательное и про­дольное перемещения — движение подачи (рис. 38). Продольное перемещение осущест­вляется • вследствие :.v&, v

■ разворота ведущего валка относительно оси притирочного валка на • угол у. Подача (CKO — 1, рость продольного пе — ,]• ремещения) детали за­висит от скорости вра­щения ведущего валка •|и его угла наклона:

;■ Vn = vB |i0 sin а, где vB— скорость вращения ве­дущего валка, м/мин;

Ґрс = 0,44-^0,48 — коэффициент проскальзывания заготовки по »ведущему валку. Окружная скорость детали Уд=ув cosy.

Для устранения погрешности геометрической формы (гран — юности) рекомендуется в процессе обработки располагать деталь выше центров валков. При бесцентровой притирке наружных ци­линдрических поверхностей режим обработки характеризуется ■давлением, измеряемым нагрузкой на единицу погонной длины обработанной детали:

где Рп — нормальная нагрузка на контактной поверхности, кге; U — длина і-й детали, мм; п — количество одновременно обраба­тываемых деталей.

В отличие от бесцентровой врезной притирки на двухдисковых вертикально-притирочных станках притирка с продольной по­дачей на проход устраняет погрешность геометрической формы цилиндрических деталей в поперечном сечении. Этот метод при­тирки осуществляют на станке ВЕ-33, предназначенном для окон­чательной обработки высокоточных наружных цилиндрических поверхностей и, в частности, игл распылителей, роликов точных подшипников и других изделий [20]. Станок позволяет автомати­зировать операцию «устранение гранности», широко применяе­мую при обработке наружных цилиндрических поверхностей пре-

цизионных деталей. На станке обрабатывают детали диаметром от 4 до 11 мм и длиной 4—60 мм.

Кинематическая схема станка приведена на рис. 39. От элек­тродвигателя 1 через ременную передачу 2, червячный редук­тор 3, ременные передачи 4 и 5 вращение передается ведущему 6 и притирочному 7 валам. Винты 8 и 9 служат для осуществления

разворота валков. При­жим обрабатываемых де­талей к поверхностям ва­лов осуществляется при­жимным ножом, располо­женным сверху. Обраба­тываемая деталь получа­ет вращательное и посту­пательное движения. По­ступательное движение детали осуществляется не только в горизонтальной, но и в вертикальной плос­костях. Поэтому прижим­ной нож выполняют из отдельных секций, что позволяет копировать криволинейную траекторию движения детали. Сила прижима отдельных секций ножа определяет величину съема металла. Если нецилиндрич — ность необработанных деталей составляет не более 0,0015 мм, а некруглость не более 0,001 мм, то после притирки на станке ВЕ-33 достигается нецилиндричность деталей не более 0,001 мм, некруглость не более 0,0002 мм и шероховатость обработанной поверхности /?а=0,04~0,08 мкм (v 11).

Притиры и установочные приспособления. В качестве инстру­мента для притирки наружных цилиндрических поверхностей применяют: кольца-притиры, диски-притиры, плиты-притиры и валы-притиры (при бесцентровой притирке). Рабочая поверх­ность отверстия кольца-притира имеет цилиндрическую форму; диаметр кольца-притира для черновой обработки на 0,1—0,15 мм, а для чистовой обработки — на 0,03—0,08 мм больше диаметра обрабатываемой цилиндрической поверхности детали [14]. При­меняют кольца-притиры двух видов: разрезные (регулируемые) и неразрезные (нерегулируемые). Разрезные притиры (рис. 40) имеют устройство для изменения внутреннего диаметра. Кольца — притиры, применяемые для черновой обработки, на рабочих по­верхностях имеют спиральные канавки (правая и левая) глуби­нок 0,3 мм и шириной 0,5 мм. Канавки служат накопителями, в которых удерживается абразивная паста, постепенно поступаю­щая на рабочую поверхность притира. Неразрезные притиры про­сты но конструкции и применяются главным образом при окон­чательной обработке деталей. В группу неразрезных притиров входят также алмазные кольца-притиры (алмазные гильзы).

I-

I По форме диски-притиры и плиты-притиры не отличаются от (притиров, применяемых при обработке плоских поверхностей. і;Рабочие поверхности притиров для обработки цилиндрических ((наружных поверхностей выполняют гладкими или с канавками :В виде двойной насечки под углом 30—45°.

*) . 6) Рис. 40. Разрезные (регулируемые) кольца-притиры: ! а — для притирки длинных деталей; 6 — дли притирки коротких детален; / — кольцо-притир; 2 ~ державка; 3 — регулировочный винт

! Валы-притиры применяют при обработке цилиндрических де­талей на бесцентрово-доводоч’ных станках и представляют собой •обычные валы. При работе с валами-притирами точность обра — j Іботкн зависит от точности изготовления их рабочих поверхно — ! ;СТеЙ.

1 Для установки и закрепления инструмента и обрабатываемых ; деталей при притирке наружных цилиндрических поверхностей I на станках применяют различные приспособления. К приспособ­лениям для установки и крепления обрабатываемых деталей от — I носятся центра, поводки, оправки, цанговые патроны, сенарато — ; ‘ры, прижимные ножи и др. Для крепления инструментов приме­няют кольца-держатели, хомутики и т. д.

Толщину диска сепаратора (рис. 41) выбирают несколько •меньше диаметра обрабатываемой детали, чтобы в процессе при­тирки диск не касался притиров. Для размещения деталей диск !;сепаратора имеет гнезда, форма которых соответствует форме обрабатываемой детали. Количество гнезд рекомендуется при­нимать нс менее шести [14].