Суперфиниширование и микрофиниширование, понятие процессов


Книги по ремонту автомобилей в электронном виде

Суперфиниширование, как и хонингование, является процессом прецизионной обработки поверхностей мелкозернистыми абразивными брусками, которые совершают сложные колебательные движения с амплитудой 2-5 мм и частотой 500-2 000 дв. х./мин.

Суперфиниширование и микрофиниширование, понятие и особенности процессов, основные движения и наиболее распространенные схемы суперфиниширования.

Само суперфиниширование обычно применяют для финишной обработки трущихся поверхностей (цилиндрических, конических, плоских и пр.) после операции шлифования с целью повышения эксплуатационных свойств деталей.

Возможность использования для суперфиниширования универсальных токарных или шлифовальных станков, головок-вибраторов и простой технологической оснастки позволяет применять суперфиниширование в условиях авторемонтного производства.

Сущность процесса суперфиниширования состоит в микрорезании обрабатываемой поверхности одновременно большим количеством (100-10 000 зерен/мм2) мельчайших абразивных зерен. Съем металла происходит в виде тончайшей стружки (0,1-0,5 мкм). Скорость съема достигает 1,0-1,5 мкм/с.

После полного удаления следов предыдущей обработки (точения, шлифования) переходят от резания к трению. При котором брусок полирует обрабатываемую поверхность. Для этого меняют режимы обработки и используют более мягкие бруски. Увеличение частоты вращения детали в 3-10 раз приводит к уменьшению числа эффективно работающих вершин и граней зерен.

Большинство зерен не режет, а только пластически деформирует металл. Это ведет к сглаживанию неровностей поверхности до зеркального блеска. При таком регулировании процесса суперфиниширования обеспечивается стабильно высокое качество обработки.

Суперфиниширование, типовая схема и основные движения.

Суперфиниширование относится к области безразмерной обработки. В применяемых до недавнего времени схемах его реализации использовался упругий прижим бруска 2 к детали 3 пружиной 1. Это значительно снижало исправляющий эффект процесса в части уменьшения огранки и овальности обрабатываемой детали.

В последние годы разработаны конструкции станков с жестким прижимом бруска 2 к детали 3 непосредственно гидроцилиндром через промежуточные жесткие элементы 4 клинорычажного механизма. Это позволило в значительной степени расширить технологические возможности процесса суперфиниширования. Успешно исправлять погрешности цилиндрических деталей как в поперечном, так и в продольном сечениях.

Основными рабочими движениями являются вращение детали (Dокр), возвратно-поступательное (колебательное) движение бруска (Dкол) и движение продольной подачи (Dпр). Иногда бруску сообщают дополнительные ультразвуковые колебания. Это позволяет полнее использовать режущую способность абразивных зерен. Поскольку в этих условиях они режут различными гранями, а перемещение их в разных направлениях способствует самозатачиванию брусков.

Наиболее распространенные схемы суперфиниширования поверхности детали.

При обработке шеек коленчатых, кулачковых и других ответственных валов, когда одновременно с повышением качества поверхности необходимо исправить погрешности формы, на микрофинишных станках используются трехбрусковые головки. Режущие бруски 3 в них расположены под углом 120 градусов относительно друг друга, обеспечивая трехсторонний охват обрабатываемой шейки.

Верхняя державка 1 с бруском связана с цилиндром радиальной подачи, остальные две державки (2 и 4) с брусками получают синхронное с верхней державкой перемещение с помощью шестеренчато-реечной передачи 5. До недавнего времени считалось, что суперфиниширование, протекающее при низких скоростях резания и малых усилиях прижима бруска, не изменяет поверхностный слой обработанных деталей.

Однако, как показали исследования, при суперфинишировании в поверхностном слое происходит значительное дробление кристаллических блоков, возникают остаточные напряжения I и II рода, увеличивается плотность дислокаций. Фазовых изменений в поверхностном слое не наблюдается. Исследованиями также установлено, что при суперфиниширование производит напряжения сжатия (700-900 МПа). Наибольшие значения которых наблюдаются в слое глубиной 1,0-1,5 мкм.

Наличие таких напряжений свидетельствует об интенсивном пластическом деформировании металла и о незначительном выделении тепла при данном методе обработки. Таким образом, суперфиниширование формирует поверхностный слой металла, упрочняет его на 15-40 % и способствует образованию в нем остаточных напряжений сжатия. Они благоприятно влияют на износостойкость и усталостную прочность деталей.

Микрофиниширование, понятие и особенности процесса, схема трехбрусковой головки для микрофиниширования.

Микрофиниширование получило широкое распространение в автомобильной промышленности при обработке шеек коленчатых и распределительных валов, тормозных барабанов, поршневых пальцев, плунжеров, валов коробок передач и других деталей автомобиля.

Этот процесс обеспечивает малую шероховатость поверхности (Ra 0,05-0,60 мкм). Уменьшает погрешность формы (волнистость, бочкообразность, седлообразность, огранку) до 0,3 мкм и позволяет управлять направлением и формой микронеровностей. Это очень важно для повышения эксплуатационных качеств деталей.

Схема трехбрусковой головки для микрофиниширования.

Микрофиниширование является разновидностью суперфиниширования, его развитием и характеризуется большим давлением на брусок и жесткой фиксацией брусков. Это значительно повышает исправляющий эффект процесса.

Ширину и количество брусков выбирают в зависимости от диаметра обрабатываемой детали. При небольших диаметрах ширина бруска не должна превышать половины диаметра детали. А при обработке деталей со шпоночной канавкой ширина бруска должна быть не менее полуторной ширины шпоночной канавки. При обработке шлицевой детали ширина бруска должна охватывать не менее двух шлицов.

Детали диаметром более 60 мм обрабатывают двумя — четырьмя брусками, закрепленными по два на каждой державке. В среднем угол охвата брусками составляет 60-75 градусов.

По материалам книги «Технологические процессы ремонта автомобилей».


Виноградов В. М.


Книги по ремонту автомобилей в электронном виде