Т 15 Способи виробництва довідних робіт

Шорсткість поверхні істотно впливає на експлуатаційні властивості деталей – втомну міцність, зносостійкість, втрати на тертя при русі та ін. Тому для остаточної обробки поверхонь відповідальних деталей застосовують довідні технологічні процеси. До них відносяться хонінгування, притирання, суперфінішування, полірування.

Хонінгування є довідною операцією, що дозволяє отримати високу точність (до 7 квалітету), малий параметр шорсткості (R_a = 0, 3 – 0, 08 мкм), спеціальну сітку мікропрофілю оброблюваної поверхні. Такий мікропрофіль необхідний для утримання на поверхні змащувального матеріалу. Хонінгування частіше застосовують для обробки отворів діаметром 8 – 1000 мм (стінки циліндрів, гільзи ДВЗ і т. п.). Обробка проводиться дрібнозернистими абразивними брусками, закріпленими в хонінгувальній головці – хоні. Хонінгуванням можна виправити невеликі відхилення форми – конусність, овальність та ін. В якості ЗОР застосовують емульсії або гас з веретенним маслом. Тиск брусків на оброблювану поверхню чиниться з використанням гідравлічних, пневматичних або механічних пристроїв. При хонінгуванні внутрішніх поверхонь хоні повідомляється три рухи: обертання Д_Г, зворотно-поступальний рух подачі вздовж осі Д_s і радіальний рух подачі брусків. Сукупність цих трьох рухів створює умову різання і характерний малюнок слідів траєкторії (сітки). Бруски переважно з електрокорунду і карбіду кремнію, а також алмазні, що підвищує продуктивність хонінгування. Оптимальний тиск на бруски 40 – 60 МПа, а при алмазному хонінгуванні 120 – 250 МПа. Число брусків на хонінгувальній головці повинне бути кратне трьом для того, щоб гарантувати можливість виправлення відхилень форми отвору.

Швидкість різання при хонінгуванні чавуна V = 60-75 м/хв., сталі V = 45-60м/хв., бронза і латунь – в 1, 5 – 2 рази більше. Припуск для обробки отвору складає для чавуна 0, 04- 0, 12 мм на діаметр, для сталі 0, 01-0, 05 мм.

Притирання – метод точного доведення інструменту – калібрів, вимірювальних плиток, а також деталей – клапанів, циліндрів, шийок валів, зубів зубчатих коліс та ін. Притирання здійснюється вручну в індивідуальному виробництві і механічно в масовому виробництві на притиральних верстатах. Інструментом для виконання притирання служить притир. Форма притиру залежить від форми деталі, яку притирають. Матеріал притиру повинен бути достатньо твердим, але не твердіше матеріалу деталі. Притири виготовляють з чавуна, червоної міді, м'якої сталі, бронзи та ін. Абразивна паста або порошок, змішаний з мастилом, наноситься на поверхню деталі або притиру. Головний рух – обертання притиру – повинен супроводжуватися невеликим зворотно-поступальним рухом притиру або деталі уздовж своїх осей. Чим більше різних рухів у притиру і виробу, тим продуктивніший і точніший процес притирання.

Припуск під притирання складає 0, 01-0, 04 мм. Підготовка – шліфування. Тиск на притир 2-4 кг/см². Швидкість різання при ручному притиранні 1 – 2 м/хв., а при механічному 30 – 45 м/хв. Шорсткість Ra = 0, 08 мкм. Абразивні порошки – карбід бору, карбід кремнію, електрокорунд, алмазний пил. Пасти – з окису хрому, окису алюмінію. Кращий результат дають пасти ГОИ.

Суперфінішування – це технологічний процес тонкої обробки поверхонь заготовок брусками, виготовленими з різних абразивних матеріалів. Абразивні бруски закріплюють в спеціальній державці; вони здійснюють складні рухи.

Процес суперфінішування складається з наступних рухів:

1) обертальний рух заготовки Д_Г;

2) короткі зворотно-поступальні рухи брусків Д_s вздовж твірної заготовки – осьова подача;

3) вібраційний рух брусків з частотою коливань до 50 Гц і амплітудою L=2-5 мм вздовж осі. В результаті цих рухів шлях зерен по оброблюваній поверхні виходить зигзагоподібним.

Особливість суперфінішування полягає в автоматичному припиненні обробки після видалення гребінців. Між брусками і оброблюваною поверхнею знаходиться плівка рідини, що змащує. Тиск бруска на оброблювану поверхню невеликий, порядку 0, 5 – 3, 0 кг/см². На початку операції процес протікає інтенсивно, контакт брусків з оброблюваною поверхнею малий, питомий тиск порівняно великий, масляна плівка в місцях контакту пробивається, і абразивні зерна зрізають гребінці. Поступово площа контакту збільшується, питомий тиск інструменту зменшується і наступає момент, коли масляна плівка не пробивається, тобто створюються умови роботи підшипника ковзання. В якості робочої рідини застосовують гас (80 – 90 %) з веретенним або турбінним маслом (10 – 20%).

Режими різання: швидкість обертання заготовки (для сталі) м = 30-45 м/хв., осьова подача 0, 1мм/об.деталі, швидкість зворотно-поступального руху брусків 2-6 м/хв. при частоті коливань до 50 Гц і амплітудою 2-5 мм. Шорсткість поверхні до R_a = 0, 16-0, 02 мкм. Відхилення форми не виправляється. Суперфінішуванню піддаються ролики підшипників, шийки валів, поршні, клапани, калібри і т.п. Суперфінішування плоских поверхонь і поверхонь обертання здійснюється на спеціальних верстатах, а також на токарних, шліфувальних верстатах з застосуванням спеціальних пристосувань.

Поліруванню піддають деталі, що мають криволінійні поверхні (канавки свердел, доріжки кочення підшипників та ін.). Воно застосовується також для декоративних цілей (деталі домашнього побуту, автомобілебудування та ін.). Деталям надається дзеркальний блиск, часто при грубій точності. Полірування може проводитися еластичними (повстяними, фетровими та ін.) кругами, абразивними стрічками, абразивно-рідинною суспензією. При поліруванні еластичними кругами їх шаржують абразивними зернами різної зернистості з використанням склеювальних речовин.

Для полірування деталей з кольорових металів застосовують круги з м'якої повсті. Круги шаржують пастами необхідної зернистості. Зв'язуючим матеріалом паст служить віск, парафін, жири з додаванням активних кислот, наприклад в пасту ГОИ – суміш стеаринової і олеїнової кислот.

При ручному поліруванні колова швидкість круга до 30 м/с, при механічному до 50 м/с. В промисловості широко застосовується полірування абразивними стрічками. Абразивна нескінченна стрічка обертається на двох шківах з великою швидкістю. Заготовка притискається до стрічки і переміщається в напрямі, відповідному профілю оброблюваної поверхні. Швидкість стрічки від 10 до 50 м/с. Тиск деталі на стрічку коливається від 3 до 25 МПа. У випадках, коли неможливе полірування кругами або стрічками, застосовують абразивно-рідинне полірування (обробка профільних штампів, декоративне). Абразивно-рідинне полірування заготовок проводиться в спеціальних камерах струменем рідини, насиченої абразивом, з швидкістю близько 50 м/с. Заготовка (або форсунка) має відповідний обертальний або поступальний рух. Абразивно-рідинне полірування не утворює тріщин, припалів, поліпшує зносостійкість в порівнянні з механічними методами полірування і збільшує на 15% втомну міцність.

Обробні операції для зубчатих коліс – шевінгування, шліфування. Для конічних коліс обробні операції – притирання і обкатка (дивіться зубообробку).

Т 16 Технологія виготовлення типових деталей

Обробка валів. Класифікація валів за формою і розмірами показує, що основну масу деталей цього класу представляють гладкі, східчасті і порожнисті вали дрібних, середніх і великих розмірів. Для гладких валів і валів з невеликими перепадами ступенів з діаметром до 150 мм заготовкою служить прокат, забезпечуючий мінімальні припуски на обробку. Для валів з великими перепадами ступенів, а також колінчастих валів заготовкою служить поковка або штампування. Припуск на обробку 2 -3мм на сторону. Крупні колінчасті вали виготовляють переважно литвом з високоміцного чавуна. При обробці зовнішніх поверхонь обертання в якості базуючих поверхонь звичайно служать центрові отвори, тобто вісь обертання. Для цього заготовки повинні ретельно центрувати при попередньому підрізуванні торців на відрізних і центруючих верстатах. Обробка валів в центрах твердосплавними різцями з від’ємним переднім кутом забезпечує більш чисту поверхню, ніж при нормальному точінні. При цьому необхідно застосовувати центри, що обертаються. При напівчистових і обдирних роботах звичайно підтримується центром тільки правий кінець валу, а лівий закріплюється в патроні з відповідним вивірянням. При обточуванні довгих валів застосовують нерухомі або рухомі люнети. Висока точність звичайно поєднується з високою чистотою, тому при обробці відповідальних валів обмежуються напівчистовим точінням під шліфування. Для валів характерне осцилююче шліфування, тобто з повздовжньою подачею. Для чистового точіння потрібне ретельне доведення ріжучих кромок різця і відповідний підбір режимів різання. Кріплення порожнистих валів звичайно проводиться за допомогою рифленого центру і повідця з одного боку і заднього центру, що обертається, з іншого. При обробці східчастих валів витримка довжин ступенів у напрямі робочої подачі забезпечується упорами, вимірювальною лінійкою або шаблонами довжини. При масовому виробництві для обробки східчастих і фасонних поверхонь використовують гідравлічні копіювальні супорти, які можуть встановлюватися на токарних верстатах. Різці в основному підрізні з кутом в плані φ = 90⁰. Торці і уступи підрізають при поперечній подачі. Схема обробки ступенів, тобто послідовність операцій, визначається підрахунком машинного і допоміжного часу обробки і вибирається найбільш раціонально. Всі переходи на валах повинні виконуватися з радіусами і канавками для виходу шліфувального круга. Галтелі великого радіусу обточуються спеціальним радіусним різцем і зачищаються абразивною шкурою з маслом. Після обточування валу на відповідних верстатах виконують фрезерування шпонкових пазів, свердління отворів, нарізування різьб та ін., проводять термообробку і остаточне чистове точіння або шліфування.

Обробка корпусних деталей. До корпусних деталей відносяться: корпуси редукторів, станини, блоки циліндрів двигунів, коробки швидкостей різних машин і т.д. Корпусні деталі мають складну конструктивну форму і велику кількість різноманітних поверхонь, що підлягають обробці. Заготовкою для корпусних деталей служать виливки з сірого чавуна, рідше – литої сталі, алюмінієвих сплавів і маловуглецевих сталей для зварних конструкцій. Більшість корпусних деталей складаються з корпусу і кришки. Розглянемо технологію виготовлення найбільш характерних корпусних деталей – корпусів редукторів. Всі корпуси редукторів проходять обробку за наступною технологією: 1) роздільна обробка основи корпусу і кришки до операції розточування; 2) збирання корпусу з кришкою; 3)спільна обробка – розточування отворів. Механічну обробку починають з опорних площин роз'єму, які використовуються в якості технологічних баз. Обробку площин проводять на поздовжньо-фрезерних або поздовжньо-стругальних верстатах. Потім виконують свердління і нарізування різьблення в кріпильних отворах по площині роз'єму, сполучають корпус з кришкою болтами з подальшою фіксацією контрольними штифтами. Розточування осьових отворів в корпусних деталях проводиться на горизонтально-розточувальних верстатах по розмітці. Задача розточувальника зводиться до того, щоб сумістити вісь шпинделя розточувального верстата з осями розмічених отворів. Цей спосіб мало продуктивний, точність не висока. Тому для розточування системи отворів застосовують накладні шаблони, кондуктори, а також метод координат, тобто, переміщаючи стіл розточувального верстата і головку шпинделя по трьох координатах. Контроль системи отворів, призначених для монтажу валів, проводиться наступними методами: співвісність отворів перевіряють проходженням контрольного валу; точність міжосьових відстаней і паралельність осей здійснюється вимірами між контрольними валами, встановленими в розточені отвори.

Підшипникові втулки. Найбільш поширені втулки з відношенням . Втулки виготовляють із сталі, бронзи, латуні, чавуна, спеціальних сплавів і пластмас. Втулки виконуються без заливки або із заливкою поверхні ковзання антифрикційним сплавом. На внутрішній поверхні втулок роблять канавки для розподілу мастила і поперечний отвір для підведення мастила. Заготовкою для втулок служать калібруючі прутки, виливки, суцільнотягнуті труби. Заготовки для втулок з кераміки і пластмас одержують пресуванням і спіканням. При виготовленні втулок необхідне отримання концентричності зовнішніх поверхонь відносно отвору і перпендикулярності торців до осі. Технологічний маршрут обробки втулок і вживане устаткування залежать в основному від виду заготовки. Обробка втулок проводиться на токарно-револьверних, токарних, свердлильних і шліфувальних верстатах. Оскільки остаточний розмір отвору втулки виходить після її запресовки, то її необхідно після запресовки перевірити розгорткою (повторно).

Підшипникові вкладиші. Підшипникові вкладиші виготовляють переважно сталевими або чавунними. Поверхня ковзання заливається антифрикційним сплавом. На внутрішній поверхні вкладишів роблять маслорозподільні канавки і холодильники. Технологічний процес обробки починається з розмотування і обробки стикових поверхонь і збору вкладишів на струбцинах для розмітки отворів під стяжні болти. Після свердлення отворів збирають вкладиші для попереднього розточування, обточування зовнішніх поверхонь і виготовлення канавок для бабіту. Після заливки вкладишів бабітом їх знову збирають для розточування вкладишів і обточування зовнішніх поверхонь в остаточний розмір. Після цього вкладиші знову розбирають, знімають холодильники і прорізають маслорозподільні канавки. Це виконується вручну або на горизонтально-фрезерному верстаті.

Обробка маховиків. До основних типів маховиків відносяться: 1) маховики з маточиною, що має отвір для посадки на вал; 2) маховики з торцем для кріплення за допомогою болтів до фланця валу з центруванням по виточці фланця валу. Матеріалом для маховиків служить сірий чавун. Маховики діаметром до 500мм обробляють на токарних верстатах, а більше 500мм – на карусельних верстатах. Свердлення отворів – на свердлильних верстатах. Після обробки маховик повинен пройти балансування із зняттям дисбалансу.

Важелі. До деталей типу важелів відносяться: коромисла, тяги, вилки, балансири, повідці, шатуни. Важелі є ланками кінематичних ланцюгів машин, які виконують необхідні переміщення деталей з необхідною швидкістю, або фіксують їх положення відносно інших деталей. Деталі типу важелів мають два або велику кількість отворів, осі яких розташовані паралельно або під різними кутами. Окрім цього вони можуть мати оброблювані торцеві поверхні, шпонкові пази, шліцьові поверхні, кріпильні отвори і т.п. Заготовки для важелів виготовляють литвом, куванням і штампуванням. Матеріал – сірий чавун, сталі звичайної якості і конструкційні. Маршрут механічної обробки важелів наступний: 1) послідовна або одночасна обробка площин торців бобишок; 2) обробка основних отворів; 3) обробка шпонкових пазів або шліцьових поверхонь в основних отворах; 4) обробка допоміжних отворів і нарізання в них різьб. На окремих етапах обробки важелів використовують різні технологічні бази. Характер обробки важелів значною мірою залежить від виду виробництва. Наприклад: в дрібносерійному виробництві проводять розмітку торців бобишок, пазів, отворів і інших поверхонь; в серійному виробництві заготовки обробляють на універсальних верстатах з застосуванням різних пристосувань; в масовому виробництві важелі обробляють на універсальних і спеціалізованих багатопозиційних верстатах. Контроль важелів на паралельність осей отворів, на перпендикулярність осі отвору до площини торця та ін. здійснюється універсальними вимірювальними пристроями. Основні технічні вимоги до точності важелів і шатунів встановлені ГОСТами.

Обробку конічних поверхонь виконують на токарних верстатах з поворотом верхніх ковзанок супорта на кут конусності α до осьової лінії центрів верстата або зсувом задньої бабки. Найбільш простий і точний спосіб – за допомогою копіювальної лінійки. Обточування ексцентричних поверхонь проводиться при обертанні оброблюваної деталі послідовно навколо кожної осі, або обертанням навколо кожної осі різцями на спеціальних токарних верстатах. Перший метод застосовується при обробці порівняно дрібних деталей. Ексцентричні поверхні можна обробити в трьохкулачковому патроні, що центрується, за допомогою підкладки під один кулачок. Товщина підкладки визначається по формулі: , де d – діаметр поверхні, по якій проводиться затискання; е – величина ексцентриситету.

Балансування деталей і вузлів

Балансування деталей і вузлів машин проводиться для їх урівноваження. Неврівноважені маси частин, що обертаються, порушують правильну роботу машин, в результаті з'являються вібрації, швидкий знос робочих поверхонь валів, підшипників, шестерень і інших деталей. Розрізняють статичну і динамічну неврівноваженість. В першому випадку деталь має форму диска з малим відношенням товщини до діаметра – наприклад, планшайба токарного верстата. Зсув центру ваги деталі щодо осі її обертання викликає при обертанні деталі появу відцентрової сили інерції (кгс), де m – маса деталі з рівняння ; G – вага деталі; g – прискорення вільного падіння; r – зсув центру ваги від осі обертання; ω – кутова швидкість, визначається з рівняння ; n – частота обертання. При повороті такої деталі вона завжди прагне повернутися в початкове положення під дією статичного моменту . Тому такий вид неврівноваженості і називається статичним. В другому випадку деталь має форму циліндра з великим відношенням довжини до діаметра (шпинделі, колінчасті вали та ін.). Розділимо гладкий вал на дві частини. Хай центри ваги цих частин лежать в одній площині, але зміщені від осі обертання в різні боки. Припустимо, що загальний центр ваги С знаходиться на осі обертання. Статично це тіло врівноважено, а динамічно неврівноважено, оскільки при обертанні валу з'являється пара відцентрових сил Р_u з моментом , які створюють коливальні рухи через пружну податливість опор. Причому коливання їх пропорційні величині неврівноважених відцентрових сил, діючих на опори. На цьому принципі засновані способи балансування деталей і вузлів машин. Такий вид неврівноваженості може бути виявлений тільки при обертанні деталі, тому він отримав назву динамічної врівноваженості.

Неврівноваженість частин, що обертаються, усувається статичним і динамічним балансуванням. Для виконання статичного балансування найбільше застосування отримали пристосування на призмах і на роликах. Деталь, призначена для статичного балансування, щільно насаджується на міцну шліфовану оправку, кінці якої спираються на горизонтально розташовані призми. Призми загартовані і точно прошліфовані. При перекочуванні по призмах неврівноважена деталь завжди зупиняється в положенні, при якому її важка сторона знаходиться знизу. На протилежній стороні деталі закріплюють врівноважуючий вантаж. При динамічному балансуванні визначають величину і положення вантажів, які потрібно прикріпити або від’єднати, щоб деталь виявилася урівноваженою статично і динамічно. Динамічне балансування кожного кінця тіла (ротора) проводиться окремо. Найбільш поширена електрична машина балансування з пружними опорами. Деталь, що балансується, встановлюється на пружні опори, зв’язані з котушками, розташованими в магнітному полі постійних магнітів. Якщо вузол неврівноважений, то при його обертанні від валу котушки коливаються, у зв'язку з чим в їх обмотках збуджуються електричні струми, напруги яких пропорційні коливанням котушок. Підсилювачем ці струми посилюються, і заміряються приладом, градуйованим в одиницях дисбалансу. По шкалах приладів можна відразу отримати необхідні дані. Покажчики відзначають місця, на яких слід закріпити вантаж або видалити зайвий метал. Машини балансувань автоматизовані.

Важкі вали діаметром більше 150 мм спочатку перевіряють на розмічальній плиті на предмет придатності (по кривизні осі). Вали з центральним отвором (для зменшення ваги) виготовляють з суцільних поковок. Отвір одержують глибоким свердленням після попередньої обробки на центрах зовнішніх поверхонь обертання – підготовка шийок під затиск в патроні і під люнет.