А320201-"Технология машиностроения и оборудования" Рабочая программа по предмету «Управление качеством в машиностроении» для магистрантов основана на требованиях

11-лекция

Тема. Современные методы обработки.

План:


1. Пути совершенствования методов абразивной обработки.
2. Абразивный инструмент.
3. Методы обработки свободным абразивом.


Абразивная обработка является древнейшим процессом обработки материалов. Еще в глубокой древности человек применял естественные шлифующие породы (песчаники и др.) для заточки орудий своего труда (каменных топоров, ножей, копий, стрел и т.д.). Интенсивное развитие абразивной обработки началось со второй половины XIX в., когда перед машиностроением была поставлена задача производительно и экономично
изготовлять точные изделия в больших количествах. Развитию шлифования во многом способствовало изобретение в 1859 г. искусственного шлифовального круга и в 1860 г. первых универсально-шлифовальных станков
с механическим приводом.
Многочисленные современные методы абразивной обработки могут
быть классифицированы по целому ряду признаков:
1. По типу обрабатываемых поверхностей:
— наружных поверхностей тел вращения (цилиндрических, конических, фасонных);
— внутренних поверхностей тел вращения (цилиндрических, конических, фасонных);
— линейчатых поверхностей (плоских, фасонных).
2. По виду агрегатного состояния абразивного инструмента:
— связанным абразивом (кругами, брусками, сегментами);
— свободным абразивом.
Автоматизация процесса шлифования. Автоматизация абразивной обработки развивается поэтапно, начиная от автоматизации рабочих циклов шлифовальных станков и кончая комплексной автоматизацией, охватывающей активный контроль, правку с компенсацией износа абразивного инструмента, автоматическое поддержание режимов резания, смену обрабатываемой детали, балансировку круга непосредственно на станке, самонастраивание наладки. Завершающим этапом автоматизации является включение шлифовальных станков в автоматические линии.
Автоматизация рабочего цикла. Рабочий цикл шлифования состоит выхаживания из 4-х этапов: врезания (т1), чернового съема(т2), чистового съема (т3) и выхаживания (т4). В связи с наличием упругих, отжатий в технологической системе (особенно на этапах т1 и т2) фактический съем металла не соответствует величине подачи на глубину шлифования. Это приво дит к удлинению цикла шлифования на каждом этапе и, главным образом, к нестабильному (по точности и шероховатости поверхности) качеству обработки.



Абразивный инструмент
Эффективность процесса абразивной обработки во многом определяется качеством абразивного инструмента и его соответствием условиям
выполнения конкретной операции. В свою очередь, качество абразивного
инструмента зависит от качества абразивного материала, связки, структуры и ряда других характеристик (твердости, прочности, пористости и др.).
Абразивные материалы. Абразивной промышленностью выпускается
и в практике обработки используется свыше 30 видов абразивных материалов
, что позволяет производить абразивную обработку всего спектра машиностроительных материалов, используемых в народном хозяйстве . Так,
для интенсификации процесса силового шлифования эффективно использование хромистого электрокорунда (ЗЗА, 34А); титанистый элекгрокорунд (37А) позволяет на 30 % повысить производительность при шлифовании шеек коленчатых валов и при внутреннем шлифовании; инструменты на основе циркониевого электрокорунда (38А) эффективны при обработке деталей из жаропрочных сталей и т.д.
Представляет практический интерес использование при обработке
труднообрабатываемых материалов так называемых двухабразивных кругов
, режущими элементами которых являются, например, смесь зерен электрокорунда и карбида кремния. Взаимно компенсируя недостатки друг друга (S1C более твердый, но и более хрупкий по сравнению с А1203), комбинации этих зерен в теле круга позволяют существенно повысить эффективность обработки жаропрочных сплавов (повышение производительности и стойкости в 2,5 раза, снижение на 25...35 % температур, остаточных напряжений, ликвидация брака из-за трещин и т.д.).
Широкое распространение в современном машиностроении получили абразивные инструменты, режущими элементами которых являются
синтетические сверхтвердые материалы: алмаз, эльбор и их разновидности (более 20 видов) [4]. Алмаз и эльбор в 3...4 раза превосходят по твердости и износостойкости обычные абразивные материалы, поэтому их в основном применяют для абразивной обработки высокотвердых и трудношлифуемых металлических и неметаллических материалов.
Алмазными кругами эффективно обрабатываются твердые сплавы,
труднообрабатываемые стали, чугуны, цветные металлы и сплавы, керамика, ферриты, фарфор, кремний, германий, стекло, гранит и другие
материалы, применяемые в различных отраслях промышленности. Эльборовые круги успешно используются при шлифовании высоколегированных конструкционных, инструментальных, быстрорежущих, нержавеющих и жаропрочных сталей, а также труднообрабатываемых сплавов. Высокие прочностные свойства алмазов и эльбора позволяют при их использовании существенно повысить эффективность технологических процессов.
Так, при алмазном хонинговании стальных закаленных отверстий шесте -
рен исходная нецилиндричность отверстий уменьшается с 10...70 до
2,5...5,0 мкм, шероховатость снижается от Ra = 5...10 до Ra — 0,5...1,2 мкм,
а относительная опорная длина профиля t50 достигает 60...80 %. Такие выходные показатели процесса и возможность съема повышенных (до 0,3
мм) припусков при алмазном хонинговании позволяют, например, исключить из технологического процесса трудоемкую операцию внутреннего шлифования отверстий деталей.
Существенный интерес представляет также использование для чистовой обработки зубьев шестерен, закаленных до твердости 50...60 HRC,
специальных шеверов, режущими элементами которых являются алмазные зерна, закрепляемые в металлической связке.
Широкое применение находят зерна из синтетических сверхтвердых
материалов при изготовлении правящих роликов для профилирования абразивных кругов.
Методы обработки свободным абразивом
Абразивная обработка в струе жидкости. Суть процесса состоит в том,
что поверхность (рис. 3.19) обрабатываемой детали 1 подвергается воздействию струи жидкости, содержащей абразивные частицы и направляемой под определенным углом а и с определенным давлением на обрабатываемую поверхность.
Для увеличения скорости истечения суспензии из сопла 2струя обычно
подвергается воздействию сжатого воздуха ( Р — 0,5...0,6 МПа), который
подается в струйный аппарат по отдельному трубопроводу. Струя жидкости сообщает абразивным частицам высокую кинетическую энергию, в
результате чего при ударе о поверхность они оказывают абразивное воздействие, т.е. осуществляют микрорезание , упругое и пластическое деформирование. При оптимальных режимах обработки достигается шероховатость поверхности Rа=2,0...0,5 мкм (при исходной Rа=10...1 мкм), на обработанной матовой поверхности отсутствуют направленные риски, характерные для многих других методов обработки. Рациональные области
применения струйного абразивно-жидкостного метода следующие :
1) обработка деталей сложной формы, в том числе внутренних полостей под антикоррозионные и декоративные покрытия;
2) обработка металлорежущего инструмента, деталей пресс-форм и
штампов, имеющих сложную форму;
3) обработка зубьев зубчатых колес, в том числе для снятия заусенцев;
4) очистка различных деталей от окалины, заусенцев, различного рода
загрязнений и т.д.
При использовании этого метода не только снижается шероховатость
поверхности, но и улучшаются ее физико-механические характеристики.

Финишная обработка деталей уплотненным потоком свободного абразива* Для практической реализации этого метода при обработке наружных, внутренних и плоских поверхностей разработан ряд устройств, обеспечивающих формирование уплотненного слоя абразива и возможность контактирования его с поверхностью обрабатываемой детали. Метод определяется состоянием абразивных зерен и их воздействием на обрабатываемую поверхность. Абразивное воздействие осуществляется свободными абразивными зернами, находящимися в суспензии в уплотненном состоянии под действием центробежных сил, в процессе их перемещения относительно обрабатываемой поверхности при определенном контактном давлении на нее [4].
Обработка наружных поверхностей вращения производится путем погружения детали в уплотненный центробежными силами поток свободного
абразива, который формируется во вращающемся барабане . Установка состоит из четырех основных частей: контейнера, механизма для закрепления
и вращения обрабатываемой детали, барабана и механизма для его враще -
ния и устройства для подачи абразивной суспензии. Абразивная суспензия
отбрасывается под действием центробежных сил к боковой поверхности
барабана и образует уплотненное абразивное кольцо, которое , вращаясь
вместе с барабаном, полирует поверхность погруженной в него детали.