БИБЛИОТЕКА

Основные методы отделочно-упрочняющей обработки

Папшев Д. Д. Упрочнение деталей обкаткой шариками. - М.: Машиностроение, 1968. - 132 с.

(176 - 179 с.)

ОБРАБОТКА МЕТОДОМ ОБКАТЫВАНИЯ

Обкатывание шарами чаще всего производится на токарных или специальных станках. В первом случае обкатываемая деталь, в зависимости от ее конструкции, закрепляется в центрах или патроне, а обкатное приспособление (обкатник) - в резцедержателе. Рабочая головка универсального обкатника (рис. 1) состоит из штока 1, в передней части которого в пазу находятся два шариковых подшипника 2. На подшипники опирается деформирующий шар 3, предохраняемый от выпадения колпачком 4.

Рисунок 1 - Рабочая головка шарикового обкатника

Рабочая головка монтируется в корпусе обкатника. Давление при обкатывании может быть создано тарированной пружиной, а также при помощи пневматического или гидравлического силового механизма. Род силового механизма определяет конструкцию корпуса обкатника.

Применяемые в машиностроении конструкции обкатников (также и выглаживателей) можно разделить на два основных типа:

обкатники с «жестким» контактом между деформирующим инструментом и обрабатываемой поверхностью;
обкатники с упругим контактом между деформирующим инструментом и обрабатываемой поверхностью.

В обкатниках первого типа требуемая нормальная сила создается за счет поперечной подачи обкатника (или выглаживателя), осуществляемой винтом поперечной подачи станка, а иногда — при помощи груза. Обкатники с «жестким» контактом более просты в изготовлении. Однако они не могут обеспечить равномерного упрочнения всей обрабатываемой поверхности вследствие неточностей формы заготовки, погрешности ее установки на станке, различного прогиба по длине детали от давления инструмента, наличия в основном металле различных включений с иными механическими свойствами. Поэтому обкатники с «жестким контактом» не нашли широкого применения.

Обработка обкатниками и выглаживателями с упругим контактом между инструментом и обрабатываемой поверхностью предпочтительнее. Контакт осуществляется при помощи тарированной пружины, а также при помощи пневматического или гидравлического силового механизма. При упругом контакте траектория перемещения деформирующего инструмента в процессе обработки определяется формой исходной заготовки. Поскольку нормальная сила при обработке сохраняется постоянной, то практически не изменяется и форма исходной заготовки. Погрешности установки также практически не отражаются на результатах упрочнения. Следовательно, при упругом контакте достигается более равномерный наклеп всей обработанной поверхности. Следует иметь в виду, что погрешности форм детали в этом случае не исправляются.

В процессе обработки деталь вращается, а деформирующий инструмент (шар), находящийся в контакте с обрабатываемой поверхностью, вместе с обкатным приспособлением имеет продольную подачу. Благодаря самоустанавливаемости шара во время обкатывания обеспечивается его свободное вращение при трении качения между шаром и деталью. В силу этого и создаются более благоприятные условия для пластической деформации, обеспечивающие получение менее шероховатой поверхности при небольшом давлении шара.

В производственной практике производится и обкатывание роликами. Однако этот способ используется главным образом в тех случаях, когда необходимо получить глубокий упрочненный слой, например, в тяжелом машиностроении. Для отделочно-упрочняющей обработки обкатывание роликом применяется редко.

По сравнению с обкатыванием роликами (как правило, специально изготовляемыми для этой цели) обкатывание шарами обладает рядом преимуществ:

простотой конструкции и универсальностью обкатного приспособления (обкатника);

применением высококачественных и низких по стоимости стандартных шариков, выпускаемых промышленностью;

созданием наивыгоднейших условий процесса обкатывания благодаря самоустанавливаемости шаров;

достижением высоких контактных давлений при сравнительно небольших силах Рн, передаваемых со стороны деформирующего инструмента на обрабатываемую поверхность детали.

Как уже говорилось, обкатывание происходит в условиях трения качения с проскальзыванием. Коэффициент трения зависит от свойств материала и условий контактирования и составляет 0,07—0,12. С увеличением нормальной силы, увеличением подачи, более грубой исходной поверхности и с понижением твердости обрабатываемого материала коэффициент трения увеличивается. Более подробно вопрос о коэффициенте трения и его структуре (деформационной и адгезионной составляющих) рассматривается при алмазном выглаживании.

Процесс обкатывания рекомендуется производить с применением смазочно-охлаждаюшей жидкости, для чего используется индустриальное масло 20 и его смесь с 2—3% олеиновой кислоты. При смазке снижается коэффициент трения, температура контактных поверхностей становится ниже, что оказывает влияние на протекание процесса деформации и способствует получению менее шероховатой поверхности. Кроме того, при работе в условиях смазки повышается стойкость деформирующего инструмента.

АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ

При алмазном выглаживании деформирующим инструментом является кристалл алмаза, находящийся в специальной оправке. Закрепляется алмаз чаще всего пайкой при помощи серебряного припоя, имеющего сравнительно низкую температуру плавления (600—650°С). Универсальный выглаживатель (рис. 2) состоит из оправки 1 и алмаза 2.

Рисунок 2 - Алмазный выглаживатель

Выглаживатель монтируется в специальном приспособлении, устанавливаемом в резцедержателе токарного станка. Давление при выглаживании с упругим контактом обычно создается с помощью тарированной пружины. При вращении обрабатываемой детали продольную подачу имеет инструмент.

Выглаживание производится в условиях трения скольжения, что отличает этот процесс от обкатывания. Ввиду высокой твердости алмаза выглаживание успешно применяется для отделочно-упрочняющей обработки деталей из различных материалов и, в частности, из закаленных сталей в разных структурных состояниях.

При выглаживании алмаз практически не деформируется. Вследствие этого, а также ввиду небольшого радиуса сферы его рабочей части (в практике применяются выглаживатели с радиусом сферы алмаза 0,5—3,5 мм), поверхность контакта инструмента с деталью отказывается незначительной. Это обусловливает создание высоких контактных давлений, необходимых для свершения пластической деформации при небольших нормальных силах, передаваемых со стороны деформирующего инструмента на обрабатываемую поверхность детали. Нормальная сила при выглаживании составляет 5—30 кгс, что значительно меньше по сравнению с обкатыванием шаром. Кроме высокой твердости алмаз обладает низким коэффициентом трения по металлу и высокой теплопроводностью. Возможность полирования его рабочей сферы с высокой степенью чистоты обеспечивает в процессе выглаживания блестящую поверхность с низкой шероховатостью.

При выглажнвании алмазным инструментом, внедряемым в металл под действием нормальной силы, на поверхности контакта возникают силы трения.

Исследованиями установлено, что с возрастанием силы Рв коэффициент трения увеличивается и достигает наибольшего значения при оптимальной величине Рв (рис. 3).

Рисунок 3 - Зависимость коюффициента трения а от силы при алмазном выглаживании цементованной стали 12Х2Н4А

Возрастание коэффициента объясняется одновременным увеличением нормальной силы и глубины внедрения выглаживателя и, следовательно, возрастанием деформационной составляющей fдеф. По мере дальнейшего увеличения нормальной силы затрудняется внедрение инструмента, что замедляет, а затем и приостанавливает возрастание деформационной составляющей.

Для снижения трения, повышения стойкости инструмента, охлаждения и получения после выглаживания менее шероховатой поверхности применяется смазочно-охлаждающая жидкость: индустриальное масло 20 и сульфофрезол. По данным Э. Г. Грановского, при алмазном выглаживании при применении индустриального масла износ инструмента снижается почти в 5 раз по сравнению с обработкой без СОЖ.

Список использованой литературы

Папшев Д. Д. Упрочнение деталей обкаткой шариками. - М.: Машиностроение, 1968. - 132 с.

Главная страница

Автореферат

Отчет о поиске

Ссылки

Индивидуальное задание