Text
УДК 621.923:621.922.024 Шлифование и полирование хромированных деталей гибкими бесконечными алмазными лентами В настоящее время для обработ- ки деталей на финишных опера- циях все чаще применяют абразив- ные инструменты с упругим эла- стичным основанием, что позволяет расширить технологические воз- Особенностями рассматриваемо- го метода являются: использова- ние дополнительных колебатель- ных движений инструмента для восстановления режущих свойств абразивных зерен, очистки режу- щего слоя от стружки и продук- тов износа и создания сетчатого микрорельефа на обрабатываемой поверхности; возможность регули- рования усилий контакта лент с обрабатываемой поверхностью; од- новременное использование двух алмазных леит с различными ре- жущими свойствами; возможность обработки ступенчатых деталей; подача в зону резания СОЖ тонкой фильтрации. Эластичные алмазные и кубони- товые ленты изготовляют из шлиф- порошков зернистостью 250/200 — 50/40 и микропорошков зернисто- стью 60/40—1/0. Абразивные лен- ты, установленные на лентопротяж- ных механизмах в шлифовальной головке, совершают колебательные движения вокруг вертикальной осн с регулируемыми частотой и ам- плитудой колебаний. В результате колебательного движения инструмента происходит переориентация режущих граней абразивных зерен относительно об- рабатываемого материала, их само- затачивание и очистка площадок износа от наплывов металла [1]. Колебательное движение лент спо- собствует равномерной обработке деталей и создает на обрабаты- ваемой поверхности пересекаю- щийся сетчатый микрорельеф. Нормальная сила резания и ко- личество участвующих в резании абразивных зерен регулируются из- менением натяжения ленты н угла охвата лентой обрабатываемой де- тали. При необходимости увеличе- ния нормальной составляющей си- лы резання в лентопротяжные ме- ханизмы устанавливают контакт- ные ролики с регулируемой силой прижатия ленты к обрабатываемой поверхности. Для сохранения постоянства дав- ления ленты на обрабатываемую деталь во время ее колебаний натяжение ленты периодически усиливается или ослабляется с помощью механизма со сменным кулачком [2, 3], кинематически связанного с поворотным устрой- ством шлифовальной головки. Для увеличения производитель- ности шлифования и управления качеством обработанной поверх- Канд. техн, наук В. А. МОРОЗОВ можностн шлифования и полирова- ния поверхностей деталей машин и приборов. В НПО «РостНИИТМ» разрабо- тан метод шлифования и полирова- ния высокотвердых поверхностей ности в шлифовальной головке смонтированы два лентопротяжных механизма, на которые устанавли- ваются ленты одинаковой или раз- ной зернистости. При обработке криволинейных поверхностей слож- ной формы в полировальную го- ловку можно устанавливать до- полнительные отклоняющие и про- филирующие ролики [4]. При подходе к лейте другой детали или участка детали друго- го диаметра контактный датчик да- ет сигнал гидравлическому приво- ду на быстрый подъем или опуска- ние опорных роликов и контакт- ного горизонтального участка лен- ты иа расстояние до 30 мм. Прн бесцентровой подаче заготовок для преодоления силы резаиия н увели- чения силы трения с ведущими роликами в зоне резания установ- лены два прижимных ролика, кото- рые автоматически поднимаются и опускаются на обрабатываемую де- таль по сигналу контактного датчи- ка. СОЖ подается в зону резания одновременно на две ленты. Для очистки СОЖ предусмотрены от- стойники с магнитными улавлива- телями и скоростная центрифуга со степенью фильтрации СОЖ 10 мкм или фильтр-транспортер. При приложении нормальной на- грузки к ленте твердые алмазные зерна внедряются в более мягкий материал обрабатываемой детали. Перемещаясь вместе с лентой в тангенциальном направлении, внедрившиеся зерна деформируют материал и совершают микрореза- ние [5]. Графики зависимости шерохова- тости поверхности от силы при- жима ленты к детали приведены иа рис. 1. Исходная шероховатость поверхности с увеличением силы прижима к обрабатываемой по- верхности леит зернистостью АСМ 40/28 (кривая /) и АСМ 20/14 (кривая 2) снижается и достигает значений /?а=0,16 мкм при силе 50—70 Н. При обработке лентой АСМ 40/28 шероховатость более интенсивно снижается в начальный период. Дальнейшее увеличение нормальной силы существенно не изменяет шероховатость поверх- ности, стойкость ленты с увеличе- нием прилагаемых к ней нагрузок снижается. Увеличение скорости поступа- тельного движения обрабатывае- мых деталей относительно инстру- деталей машин на финишных опе- рациях гибкими бесконечными аб- разивными лентами из синтетиче ских сверхтвердых материалов (СТМ), движущимися со ско ростью 30 м/с. мента повышает производитель- ность обработки. Однако с увели- чением скорости движения деталей сокращается время контакта ленты с обрабатываемой поверхностью, меньшее количество зерен прини- мает участие в микрорезании и исходный микрорельеф поверхно- сти не успевает полностью сме- ниться новым. Шероховатость об- рабатываемой поверхности увели- чивается пропорционально скоро- сти поступательного движения де- талей. На графике приведены сред- ние значения шероховатости по- верхности большого числа деталей, обработанных лентой АСМ 40/28 при принятых подачах (рис. 2). В процессе шлифования и поли- рования алмазными лентами интен- сивное уменьшение шероховатости отмечается в первоначальный пе- риод взаимодействия ленты с об- рабатываемой поверхностью. Так, за первые 2—4 с обработки лен- тами АСО 80/63 (кривая /) и АСМ 40/28 (кривая 2) исход- ная шероховатость поверхности уменьшилась в 3—4 раза (с Ra= =0,75 до /?а=0,164-0,20 мкм) рис. 3. При дальнейшем увеличе- нии времени обработки шерохо- ватость поверхности постелейио снижается до /?а=0,14-0,16 мкм. Обработка лентами АСМ 40/28 в течение 8 мин снижает шерохо- ватость поверхности до Ra= =0,05 мкм. Цикл обработки целе- сообразно ограничить периодом ин- тенсивного уменьшения шерохова- тости. Кривые 3 и 4 характери- зуют изменение шероховатости по-
Рис. 3 верхности, обработанной соответ- ственно лентами АСМ 20/14 н АСМ 10/7. Проведенное экспериментальное исследование позволило устано- вить оптимальный режим шлифо- вания и полирования бесконечны- ми алмазными лентами для полу- чения шероховатости хромирован- ных поверхностей деталей Ra— =0,084-0,16 мкм и разработать приспособление и станки для обра- ботки деталей в различных усло- виях производства. Для шлифования и полирова- ния деталей в единичном и мелко- серийном производстве используют универсальные токарные станкн. Приспособление с лентопротяжны- ми механизмами и электроприво- дом крепят на суппорте станка с возможностью перемещения вдоль обрабатываемой детали с регулируемой скоростью. Обраба- тываемую деталь устанавливают в центры станка и приводят во вращение с регулируемой частотой. Быстрый подвод инструмента и настройка угла охвата детали лен- той осуществляется с помощью по- перечной подачи суппорта. Натя- жение лент регулируется и изме- ряется тарированными пружинны- ми устройствами. В серийном и массовом произ- водстве применяют высокопроиз- водительные ленточно-шлифоваль- ные станки мод. 381Л и бес- центровые ленточно-шлифоваль- ные станки мод. 381ЛБ. В стан- ках обеих моделей используют уни- фицированные шлифовальные го- ловки с гибкими бесконечными ал- мазными лентами и системы подачн и фильтрации СОЖ. На станке мод. 381Л заготовка подается гидравлическим манипу- лятором с двумя соосными штанга- ми н установочными призмами на линию центров и поджимается вращающимся центром задней баб- кн к поводковому центру приводной бабки. Заготовка вращается от приводной бабки, а шлифовальная головка совершает поступательное движение вдоль заготовки и коле- бательное движение вокруг верти- кальной оси с регулируемыми ско- ростью, частотой и амплитудой ко- лебаний. На разгрузочной позиции обработанная деталь снимается с установочных призм манипулятора н укладывается в кассету. На бесцентровом ленточно-шли- фовальиом станке мод. 381ЛБ за- готовки автоматически укладыва- ются загрузочным устройством с накопителем на рольганг с привод- ными и ведомыми обрезиненными роликами, развернутыми один отно- сительного другого иа регулируе- мый угол. Обрабатываемые детали получают вращательное и бесцент- ровое поступательное движения от эластичных приводных роликов, а шлифовальная головка соверша- ет только колебательное движение с регулируемыми частотой и ампли- тудой колебаний. Скорость посту- пательного движения обрабатывае- мых деталей н частота их враще- ния регулируются изменением’уг- лов разворота приводных и под- держивающих роликов, а высота расположения осей деталей над станиной устанавливается измене- нием расстояния между роликами. Внедрение и испытание станков позволило количественно оценить основные показатели эффективно- сти использования метода в про- мышленности. Средняя производи- тельность станков при шлифовании и полировании хромированных штоков гидроцилиндров длиной 0,3—1,2 м составляет 136 шт/ч, илн 7,5 м2/ч при скорости посту- пательного движения деталей 72 м/ч. Толщина удаленного слоя металла, что особенно важно при обработке дорогостоящих по- крытий, не превышает 3 мкм. Масса удаленного металла с единицы пло- щади обработанной поверхности, определенная расчетным и грави- метрическим методами, составляет 10,8 г/м2. Стойкость алмазной ленты АЛШБ Р4 100% АСМ 40/28 производства опытного завода ИСМ АН УССР составляет 80 ч машинного времени, или 67 ч вре- мени непосредственного контакта ленты с обрабатываемой поверх- ностью. Расход алмазов на поли- рование одного штока длиной .0,56 м с площадью поверхности 0,055 м2 составляет 7,4- 10 4 s карат. После шлифования и полирова- ния штоков на ленточно-шлифо- вальных станках получается каче- ственная поверхность с пересекаю- щимся сетчатым микрорельефом, способствующим распределению и удержанию смазочного материала на поверхности, с шероховатостью /?а=0,084-0,16 мкм, без шлифовоч- ных прижогов и трещин с хромо- вым покрытием. Получаемое каче- ство поверхности обеспечивает улучшение эксплуатационных свойств деталей и узлов машин. Ре- сурсные испытания гидроцилинд- ров, оснащенных полированными штоками и измененными уплотни- телями, показали снижение силы трення при страгнвании, уменьше- ние износа уплотнителей из эла- стичных материалов и повышение герметичности уплотняемых под- вижных соединений. Ресурс усовер шенствованных гидроцилиндров увеличился в 1,5 раза. Экономический эффект в сфере производства получается за счет увеличения производительности станков, повышения стойкости ин- струмента, снижения трудоемкости механической обработки деталей на финишных операциях, в сфере эксплуатации — в результате повы- шения качества и надежности ма- шин. Внедрение технологии обра- ботки штоков гидроцилиндров и двух бесцентровых ленточно-шли- фовальных станков на специализи- рованном заводе «Лиепайсельмаш» позволило получить экономический эффект 1,6 млн. руб. с высво- бождением более 100 человек ре- монтно-эксплуатационного персо- нала и сэкономить 760 т металл i. Разработанные технологию и ленточно-шлифовальные полуавто- маты можно использовать в гиб- ких производственных системах механической обработки высоко- прочных деталей типа тел враще- ния иа финишных операциях. В перспективе рассмотренный метСд намечается применить при обработке штоков гидроцилиндров н при обработке плунжеров и што- ков гидравлических шахтных кре- пей. Список литературы 1. Чеповецкий И. X. Основы фи- нишной алмазной обработки. Киев: Наукова думка, 1980. 2. Способ отделочной обработки: А. с. 755523 СССР: МКРР В 24 В 21/02. 3. Устройство для ленточного шлифования. А. с. 757303 СССР: МКИ3 В 24 В 21/02. 4. Паньков Л. А., Костии Н. В. Ленточное шлифование высоко- прочных материалов. М.: Машино- строение, 1978. 5. Крагельский И. В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968.