книги / Финишная обработка лепестковыми кругами
..pdfпри 6 = 0 ,9 5 мм. |
Д ля |
получения Ra - 0,5 мкм имеется два варианта: |
|
зернистость круга |
14А8, в = |
1,25 мм; зернистость круга 14А12, S = |
|
= 0 ,8 мм. При первом |
варианте СЛ = 0,0125 коп/мм3, а по второму - |
||
|
3 |
Таким |
** |
CQ = 0*^187 коп/м м . |
образом, условия первого варианта полу |
чения Ra = 0 ,5 мкм являются более экономичными. В рассмотренном примере условия обработки оптимизировали по параметру Ra. Анало гичным образом,, используя данные табл. 9 и 10, можно устанавливать оптимальные условия для обеспечения других параметре» шерохова тости.
Результаты аналогичного анализа, проведенного для других мате риалов и размеров инструмента, легли в основу практических реко мендаций по выбору оптимальных режиме» наружного круглого полиро вания Л КП . Рекомендации в табл. 11.
Ш ероховатость поверхности при обработке ЛКП из алмазных лент. Высокоэффективными инструментами для финишной обработки являются бесконечные и конечные алмазные ленты на каучукосодержащей связке. Было исследовано влияние технологических факторов на параметры ше роховатости поверхности при наружном круглом полировании ЛКП с ле пестками из алмазных лент АС2 50/40 - Р4-100 % . Их выбор основы-
Рнс. 3 9 . Зависимости параметров обработки от деформации круга для
определения оптимальных режимов наружного круглого полирования ЛКП диаметром 600 мм заготовок из чугуна СЧ20
81
/ / . |
Оптимальные режимы обработки |
ф |
|
|
|
|
|
|||||||
на наружном круглом полировании ЛКП |
|
|
|
|
|
|||||||||
Материал |
Требуемые пара- |
|
Диаметр |
Зернис |
|
V |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
заготовок |
метры шерохом- |
|
ЛКП . мм |
тость |
|
м/с |
|
|
мм |
|||||
|
|
тостн |
поверхно |
|
|
|
лепестков |
|
|
|
|
|
||
|
|
сти Ra, |
мкм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 ,1 6 |
- 0 ,3 2 * * |
|
|
|
14А4 |
|
|
|
|
1 ,0 |
||
|
|
0 .3 2 |
- |
0 ,6 3 |
|
|
300 |
|
14А8 |
|
30 |
|
|
1 .2 |
|
|
0 ,6 3 |
- |
1 .25 |
|
|
|
|
14А12 |
|
|
|
|
1 .3 |
Сталь 45 |
0 .0 8 |
- |
0 ,1 6 |
ффф |
|
|
14А4 |
|
|
|
|
1 .2 |
||
закален- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ф ф ф ф |
0 ,1 6 |
- |
0 .3 2 |
|
|
600 |
|
14А4 |
|
35 |
|
|
1 .2 |
|
ная |
и |
|
|
|
|
|
|
|||||||
нормализо |
0 ,3 2 |
- |
0 ,6 3 |
|
|
|
|
14А8 |
|
|
|
|
1 .5 |
|
ванная; |
СЧ20| |
0 ,6 3 |
- |
1.25 |
|
|
|
|
14А12 |
|
|
|
|
1 .5 |
|
|
0 .0 8 |
- 0 ,1 6 * * |
|
|
|
14А4 |
|
|
|
|
1 .5 |
||
|
|
0 ,1 6 |
- |
0 ,3 2 |
|
|
900 |
|
14А8 |
40 - |
45 |
|
2 .0 |
|
|
|
0 ,3 2 |
- |
0 .6 3 |
|
|
|
|
14А12 |
|
|
|
|
2 .0 |
|
|
0 ,1 6 |
- 0 .3 2 * * |
|
|
|
14А4 |
|
|
|
|
0 .8 |
||
Л62 |
|
0 ,3 2 |
- |
0 .6 3 |
|
|
|
|
14А4 |
|
|
|
|
1 .0 |
|
|
0 .6 3 |
- |
1,25 |
|
|
600 |
|
14А8 |
|
30 |
|
|
1 .2 |
|
|
0 ,3 2 |
- 0 ,6 3 * * |
|
|
|
14А4 |
|
|
|
|
0 .6 |
||
АЛ4 |
|
0 ,6 3 |
- |
1.25 |
|
|
|
|
14А4 |
|
|
|
|
0 .8 |
ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для кругов первой стелет эластичности. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
ФФ |
|
пропитаны |
или |
периодически |
шаржируются |
АТС |
с |
зерном |
||||||
Лепестки |
||||||||||||||
24АМ5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФФФ |
Лепестки пропитаны или периодически шаржируются АТС с |
зерном |
||||||||||||
|
||||||||||||||
24АМ5 |
и наклонены |
под углом |
ф - |
4 5 . . . 60 . |
|
|
|
|
|
|||||
ФФФФ |
полировании |
в |
тех |
же |
условиях закаленных |
сталей |
15Х. |
|||||||
|
При |
|||||||||||||
20Х, |
40Х, |
45Г2 |
параметр |
шероховатости |
поверхности |
Ra |
снижается в |
|||||||
1 .2 раза, сталей 18ХГТ. 25ХГТ, ЗОХГТ. |
12Х2Н4А. 20ХГНР, 40X 13. |
|||||||||||||
45ХН2МФА - |
в 1 . 2 . . . 1 ,5 |
раза, |
сталей |
ХВГ. Р6М 5 - |
в |
1 ,5 .. .2 |
раза. |
82
вался на том, что при полировании бесконечными лентами указанной
характеристики достигается параметр шероховатости поверхности стальных деталей Ra = 0 ,3 2 ...0 ,04 мкм [8]. Для экспериментов был изготовлен круг диаметром 300 мм с пластмассовой ступицей, длина лепестков равнялась 60 мм, длина алмазосодержащей части лепестка -
30 |
мм. Этим кругом на станке ЗБ12 обрабатывались образцы диаметром |
|||
50 |
мм |
из стали 45 |
(HRC# 5 2 ...5 4 ). Опыты показали, |
что при обработ |
ке |
без |
охлаж дения |
в связи с размягчением связки |
на поверхности |
образцов появляются пятна размазанной резины. Поэтому исследования проводились с применением GOTO, в качестве которой использовался
5%-ный раствор эмульсола в воде.
Воднофакторных экспериментах изучались зависимости параметра шероховатости поверхности Ra от деформации и скорости ЛКП, скорос ти подачи и окружной скорости заготовки. Результаты экспериментов представлены на рис. 40.
Специальных исследований по изучению динамических, тепловых и других особенностей полирования лепестковыми кругами из алмазных лент не проводилось. Вместе с тем, исходя из предположения об общности основных закономерностей процессов обработки лепестковыми кругами, изготовленными из различных материалов, приведенные ре зультаты можно интерпретировать следующим образом. При обработке
алмазными Л К П , так ж е как и при обработке ЛКП из обычной шлифо-
Ra, мкм
|
0,16 |
|
|
|
|
|
0,П |
|
|
|
|
|
0,12 |
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
0,08 |
|
|
|
|
Рис. |
40. |
Зависимость |
высоты |
микронеровностей от режимов |
полирова |
ния |
образцов диаметром |
50 мм |
из стали 45 (HRC^ 52...54) |
ЛКП диа |
|
метром 300 |
мм с лепестками из алмазных лент |
|
83
вальной шкурки, радиальная составляющая Р силы резания, прижимаю-
щ ая лепестки |
к заготовке, |
складывается из центробежной |
( Р ^ ) |
и |
|||
упругой |
(Ру) |
составляющих. |
Отдельные |
лепестки контактируют |
с |
за |
|
готовкой |
рабочими участками |
длиной |
увеличивающейся |
с |
ростом |
Ру. При увеличении Ру за счет нивелирования разновысотных зерен
возрастает количество контактных зерен г^ на единице поверхности
рабочих участков лепестков.
Зависимость Ra от 5 имеет экстремальный характер (см. рис.39).
Наличие точки перегиба можно объяснить следующим образом. С увели
чением 8 с одной стороны |
возрастает Р , а с |
другой |
- |
повышается |
||
количество контактирующих |
лепестков, а |
такж е |
и |
г^. |
Вероятно, |
|
при изменении 5 от 0 ,5 До |
1 мм гк |
растет |
более |
интенсивно, чем Ру, |
что приводит к снижению толщины среза а , снимаемого одним зерном,
и значение Ra уменьшается. При 8 > 1,25 мм Р |
увеличивается в |
||||
большей степени, чем IР и г к и Ra возрастает. |
Необходимо отметить, |
||||
что при 6 > 1,25 мм наблюдаются чрезмерные нагрузки на лепестки. |
|
||||
С увеличением скорости круга Ру такж е возрастает за счет |
увели |
||||
чения |
центробежной составляющей Руи, вследствие чего зависимость |
||||
Ra от |
(см. рис.39) имеет такой ж е характер, |
как и |
от 8. |
|
|
На |
параметр шероховатости Ra в малой степени |
влияет о |
и |
не |
|
влияет |
(см. рис.39). Это вытекает из того, |
что |
полирование |
ле |
пестковыми кругами можно рассматривать как процесс обработки с постоянной *силой резания (пренебрегая незначительным изменением деформации за цикл), при котором нагрузка на зерно практически не
v и v .
иs
Для получения математико-статистических моделей, отражающих за
висимость параметров |
шероховатости Ra, |
R . |
R |
, S |
т |
и t от техно- |
|
^ |
r |
г |
р |
max |
|
т |
логических факторов при наружном круглом полировании кругами из
алмазных лент, |
приведены полные факторные эксперименты. Н а основа |
нии результатов |
рассмотренных однофакторных экспериментов для этих |
84
ными |
, что снижает вероятность появления вибрации заготовки. |
На качество поверхности заготовок это не оказывает заметного влия ния, так как при обработке лепестковыми кругами оно практически не зависит от окружной скорости заготовки, а определяется продолжи тельностью полирования. При полировании ЛКП силы резания значи тельно меньше, чем при шлифовании. Поэтому для надежного прижатия обрабатываемой заготовки к опорному ножу ее центр целесообразно устанавливать ниже линии центров лепесткового и ведущего кругов.
ВПО "Брянский автомобильный завод” метод бесцентрового полиро вания нашел широкое применение.
Вмассовом производстве на станке ВШ -292 полируются кольца
диаметром 95’0,05 мм, высотой 18 мм из стали 15Х (HRC^ 5 6 ...6 2 ).
Для этого используется набор из двух ЛКП диаметром 600 мм, зернис тостью 14А8 и 14А4, что позволяет повысить производительность об
работки (180 колец в час) и снизить |
затраты на инструмент. |
Стой |
кость кругов на этой операции. 20 .. .25 |
тыс. заготовок, а их |
линей |
ный износ, несмотря на разную зернистость, в течение всего срока службы является одинаковым.
Параметр шероховатости Ra колец после шлифования, предшествую
щего полированию, колеблется в пределах 0,8 ...2,5< .м км . В связи с тем, что грубые исходные микронеровности снимались за цикл полиро вания не полностью, часть заготовок имела завышенное значение Ra и
подвергалась повторному полированию. Решение проблемы способство вало внедрению шаржирования лепестковых кругов АТС с зерном 24АМ 5, это не только уменьшило рассеивание и уровень значений Ra, но и
уменьшило |
зависимость достигаемых значений |
Ra от исходных |
(рис.41). |
|
|
Кольца в |
момент выхода из зоны обработки могут опрокидываться |
|
из-за малой |
высоты, поэтому для полирования их |
устанавливают по |
15 шт. на специальную оправку. М еж ду внутренним |
диаметром колец и |
оправкой в радиальном направлении, а такж е меж |
ду кольцами в осе |
вом направлении имеются небольшие зазоры, обеспечивающие независи мое вращение колец в процессе обработки.
Массивные трубы балансира и цапфы трактора Т-180 |
полируют на |
|
станке. ЗМ185 в условиях крупносерийного производства. |
Используют |
|
ЛКП диаметром 600 мм, высотой 130 мм, зернистостью |
14А8. Трубы |
|
диаметром 115 мм, длиной 250 и 600 мм из стали |
45 (HRC^ 50 m in) |
|
имеют параметр исходной шероховатости Ra = 0 ,8 |
мкм. Полированием |
86
Рнс. |
4 1 . |
Влияние |
высоты |
исходных |
микро- |
Р а , мкм |
|
|||||
неровностей на их достигаемую высоту при |
|
|||||||||||
|
|
|||||||||||
бесцентровом |
полировании |
|
Л КП |
диаметром |
|
|
||||||
600 |
мм |
колец |
из |
стали |
15Х |
(HRC |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
5 6 ... 6 2 ) : |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
/ — без применения |
АТС; |
— с |
шаржирова |
|
|
|||||||
нием кругов |
АТС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
за один рабочий ход обеспечивается Ra - |
|
|
||||||||||
0,4 мкм. Операция внедрена взамен шлифо |
|
|
||||||||||
вания за два рабочих хода. Несмотря на |
|
|
||||||||||
повышенный |
износ |
лепестковых |
кругов, |
|
|
|||||||
обусловленный наличием острых кромок на |
|
|
||||||||||
выточках и поперечных сверлениях труб, |
|
|
||||||||||
затраты на инструмент заметно сократи |
|
|
||||||||||
лись, в 1,5 раза снизилась трудоемкость. |
0,5 1 |
1,5 2 2,5 |
||||||||||
На |
предприятиях, |
выпускающих |
товары |
|||||||||
народного |
потребления, |
для |
декоративной |
|
Раа , т и |
|||||||
|
|
|||||||||||
обработки |
заготовок |
типа |
труб |
(карнизы, |
|
|
заготовки деталей осветительной аппаратуры, детских колясок и ве лосипедов и д р .) используются линии, состоящие из 4 ...6 бесцентро
во-шлифовальных станков. Обработка ведется войлочными кругами, на катанными абразивным зерном, а на последних позициях - шаржируемы
ми пастой |
ГО И . Недостаток процесса - низкая стойкость кругов и, |
|
связанные |
с этим, частые |
остановки линии для их замены, неста |
бильное качество обработки, |
плохие санитарные условия. |
В ПО "Брянский автомобильный завод" подобные заготовки (сталь ные трубы диаметром 12 мм, заготовки из круга диаметром 4, 5, 6, 8 мм, длиной до 1300 мм, идущие на изготовление портативных хозяй ственных тележ ек) полируются за один рабочий ход на бесцентрово шлифовальном станке ЗА184, на шпиндель которого устанавливается набор из двух ЛКП диаметром 500 мм, зернистостью 14А12 и 14А4. При исходном качестве поверхности в состоянии поставки (часто со сле дами коррозии в связи с продолжительным хранением) достигается па раметр шероховатости поверхности трубы Ra = 0 ,2 ...0 ,4 мкм при про изводительности 1 ... 1,5 м/мин.
При практически равной производительности линий, работающих войлочным инструментом, обработка ЛКП обеспечивает значительное сокращение затрат на инструмент и ЛКП, исключает необходимость
87
чэстых остановок оборудования для смены инструмента, стабилизирует качество обработки и улучш ает санитарные условия.
Внедрению процесса предшествовали исследования по выбору соче тания зернистости отдельных кругов в наборах. О ш показали, что
при обработке набором ЛКП зернистостью 14А32 и 14А4 следы коррозии
на |
трубах могут удаляться |
при большей производительности - |
||
2 ...2 ,5 м/мин, однако |
значения |
параметра |
шероховатости поверхности |
|
при |
этом увеличиваются |
до Ra = 0 ,6 3 ... 1,25 |
мкм. Д ля обработки труб |
со значительными следами коррозии может быть рекомендован набор из
трех лепестковых кругов зернистостью 14А4, 14АЮ и 14А32.
Для расчетов производительности обработки, износа инструмента, параметров шероховатости поверхности при бесцентровом полировании с достаточной для практических целей достоверностью могут быть
использованы зависимости (15), |
(16), (17), (18), |
(19), а для |
на |
значения режимов полирования - |
данные табл. 11, |
полученные |
для |
схемы наружного круглого полирования ЛКП .
О бработка на внутрншлнфовальных станках . Внутреннее полирование ЛКП осуществляют на серийных внутришлифовальных станках. Перспек тивно использование лепестковых кругов для обработки отверстий в
заготовках типа колец, втулок, цилиндров на внутренних бесцентро
во-шлифовальных станках и для обработки отверстий в тяжелых и кор пусных заготовках на внутришлифовальных планетарных станках.
При выборе диаметра ЛКП следует руководствоваться рекомендация ми, приведенными в [10] для внутреннего шлифования. При полирова нии напроход высоту круга выбирают возможно большей, при полирова
нии врезанием - равной длине полируемой поверхности.
Примеры финишной обработки ЛКП на внутришлифовальных стан-,
ках. |
Н а |
станках |
ЗК227А |
и ЗК228А ЛКП |
диаметром |
60 |
и |
80 |
мм, |
|||
зернистостью |
Л А А А |
|
|
|
диаметром |
~О *0.042 |
мм, |
|||||
14А4 полируются отверстия |
68 |
|
|
|||||||||
диаметром |
о с «-0,05 |
ряда |
наименовании |
шестерен |
из |
стали |
||||||
об |
|
мм |
||||||||||
|
|
|
+ 0.015 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗОХГТ (HRC |
58 |
дШп). При исходном параметре шероховатости |
по- |
|||||||||
верхности |
Ra = |
0 ,8 мкм |
(после |
шлифования) |
полированием |
дости |
||||||
гается |
Ra = 0,2 мкм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ранее отверстия шестерен после шлифования подвергались чистово му хонингованию на станке 3M 83, которым обеспечивались требуемые параметры шероховатости поверхности. Точность отверстий обеспечи валась предшествующим хонингованию шлифованием. Больш ая номенкла тура шестерен с отличающимися диаметрами и длинами при небольших
88
партиях заготовок требовала частых переналадок хонинговального
станка с заменой инструмента и приспособлений. Это было непроизво дительно и затрудняло получение требуемого качества. После внедре ния обработки отверстий шестерен ЛКП производительность возросла более чем в 2 раза, стабилизировалось качество обработки.
Значительные трудности представляла финишная обработка отверс-
,лс*0,052
тии |
диаметром 105 |
мм тонкостенных пневмоцилиндров из ста |
ли |
45. Требовалось обеспечить параметр шероховатости хромированной |
|
поверхности Ra = 0,1 |
мкм. После алмазного растачивания эту поверх |
ность, имеющую параметр шероховатости Ra = 2 мкм, полировали на токарном станке шлифовальной шкуркой последовательно трех зернис тостей до Ra = 0,1 мкм, затем хромировали и вновь полировали вруч
ную. Процесс был малопроизводительным и не обеспечивал стабильно требуемого качества. Обработка рассматриваемой заготовки извест
ными способами - хонингованием, шлифованием в связи,с малой жест костью заготовки оказалась невозможной. В настоящее время полиро вание отверстий пневмоцилиндров перед хромированием и после него осуществляют на станке ЗК227А ЛКП диаметром 80 мм, зернистостью 14А5 с охлаждением 5 %-ным раствором эмульсола в воде. Последнее
исключает накопление теплоты в заготовке, |
но не оказывает заметно |
го влияния на шероховатость поверхности. |
Припуск при полировании |
поверхности под покрытие = 0 ,0 1 ...0 ,015 мм на сторону, что со
ответствует высоте микронеровностей после алмазного растачивания.
Припуск на обработку после нанесения хрома - Д^ = 0,005 мм на сто рону. Машинное время на предварительное полирование составляет
4 ...5 мин, на окончательное 1__1,5 мин. Параметр шероховатости поверхности Ra после полирования составляет 0,1 мкм. Если в про цессе полирования хромированной поверхности на последних проходах отключить подачу СОТС и шаржировать ЛКП АТС с зерном 24АМ5, то может быть достигнут параметр шероховатости Ra = 0,0 3 ... 0,05 мкм. В связи с высокой эластичностью лепестковых кругов исходная точ ность отверстия, достигнутая на предшествующей операции алмазного растачивания, после полирования сохраняется.
Внутреннему полированию подвергаются также отверстия алюминие вых пневмоцилиндров, бронзовых втулок, корпусных заготовок из чу гуна, азотированных матриц пресс-форм и других заготовок.
Установлены зависимости для расчета производительности, удель ного износа шлифовальной шкурки и параметров шероховатости поверх-
89
ности при внутреннем полировании ЛКП диаметром 60 мм. Д ля этого
были реализованы ПФЭ типа 2 . Технологические факторы и интервалы
их варьирования в этих экспериментах: |
при исследованиях |
на |
образ |
|||||||
цах |
из |
стали 45 |
и |
чугуна СЧ20 |
5 = |
0 ,2 ...0 ,7 |
|
мм, v |
~ 2 5 ,7 ... |
|
45,8м /с; |
на образцах из латуни Л62 и сплава АЛ4 |
8 = 0 ,2 ...0 ,5 мм, |
||||||||
|
= 2 5 ,7 ...4 5 ,8 |
м /с; |
зернистость |
ЛКП |
во всех |
случаях |
изменялась |
|||
от |
14А4 |
до 14А12. Окружная скорость |
заготовки |
и |
скорость |
подачи, |
как не оказывающие заметного влияния на показатели обработки, в экспериментах не изменялись. Полученные зависимости имеют вид
6, К Ь,
Q= 6 8 ‘о 2Ы3
Ок
<Т |
|
Ь\ |
|
= b'Ra |
; |
||
4 F |
О |
н |
’ |
|
С |
С |
С |
я - |
с 8 |
|
3; |
л . |
= c'Ra |
’ |
|
4F |
О |
н |
Ra, R . |
R |
, S . |
t |
p |
max |
m |
m |
dt К
, . 1 2 . , 3
d S v N .
Ок
Значения коэффициентов bQ - b'Q; 6 '; cQ - c^; c '; c '; dQ - d^
приведены в табл. 12 и 13.
В табл. 14 приведены рекомендации по выбору оптимальных режимов
внутреннего полирования ЛКП.
Обработка на плоскошлифовальных станках. Обработка может осу
ществляться торцом и периферией круга.
Полирование торцом круга производится на станках с плоским и круглым столом. Процесс отличается сравнительно высокой производи тельностью, так как в работе одновременно участвует большое коли
чество абразивных зерен. В связи с большой площадью контакта |
круга |
с заготовкой в процессе обработки выделяется значительное |
коли |
чество теплоты, что требует применения охлаждения.
В ПО "Брянский автомобильный завод" в массовом производстве на станке ЗД756 ЛКТ диаметром 500 мм, зернистостью 14А8 полируют пло-
90