Методы отделочной обработки поверхности

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

«Методы отделочной обработки поверхности»

МИНСК, 2008

Отделочная обработка со снятием стружки

К деталям изделий РЭС как правило предъявляются повышенные требования в отношении точности размеров, уменьшении шероховатости поверхностей, придания им особого вида в эстетических или санитарно-гигиенических целях.

Выполнить эти требования можно при достижении особых качеств поверхностных слоев деталей. Достичь их рассмотренными ранее методами формообразования и механической обработки поверхности удается не всегда.

В этих случаях применяют отделочные методы обработки. Для них характерны малые силы резания, небольшие толщины срезания слоев материла, незначительное тепловыделение.

Отделка поверхностей чистовыми резцами и шлифовальными кругами

К этой группе методов относятся:

1) тонкое обтачивание;

2) тонкое растачивание;

3) тонкое шлифование.

Тонкое обтачивание осуществляется при высоких скоростях резания, малых глубинах и подачах. Часто используются токарные резцы с широкими режущими лезвиями, которые располагают строго параллельно оси обрабатываемой заготовки. Подача на оборот заготовки составляет 0,8 ширины лезвия, а глубина резания - не более 0,5 мм. Это приводит к уменьшению шероховатости обрабатываемой поверхности.

Тонкое обтачивание обеспечивает получение поверхностей правильной геометрической формы, с точным пространственным расположением осей и параметрами шероховатости R_a=063-0,063 мкм; вместе с тем этот метод высокопроизводителен.

При обтачивании деталей из медных сплавов резцами, армированными алмазами или композиционными материалами, с использованием шпиндельных головок с высокоточными подшипниками можно получить параметр шероховатости R_a=0,032-0,02 мкм, при обработке деталей из алюминиевых сплавов и тех же условиях можно обеспечить параметр шероховатости поверхности R_a=0,5-0,16 мкм.

Тонкое обтачивание требует применения быстроходных станков высокой жесткости и точности, а также качественной предварительной обработки.

Тонкое растачивание используется в тех случаях, когда заготовки из вязких цветных сплавов либо стали, выполнены тонкостенными. Тонкое растачивание целесообразно при точной обработке глухих отверстий и тогда, когда по условиям работы детали не допускается внедрение абразивных зерен в пары обработанной поверхности.

Тонкое шлифование производят мягким мелкозернисты кругом при больших скоростях резания (v_к>40 м/с) и малой глубине резания. Шлифование сопровождается обильной подачей охлаждающей жидкости. Особую роль играет жесткость станков, способных обеспечить безвибрационную работу.

Полирование заготовок

Полированием уменьшают шероховатость поверхности. Этим методом получают зеркальный блеск на соответствующих частях деталей, либо на деталях, применяемых для декоративных целей.

Для этого используют полировальные пасты или абразивные зерна, смешанные со смазочным материалом. Эти материалы наносят на быстровращающиеся (например, фетровые) круги или колеблющиеся щетки. Хорошие результаты дает полирование быстродвижущимися бесконечными абразивными лентами.

В качестве абразивного материала применяют пороки и электрокорунда и оксида железа при полировании стали, оксида хрома при полировании алюминия и сплавов меди.

Смазочный материал состоит из смеси воска, парафина и керосина.

Полировальные круги изготавливают из войлока, фетра, кожи, капрона, спрессованной ткани и других материалов.

Процесс полирования проводят на больших скоростях (до 50 м/с).

Рис. 1. Полирование кругами

Заготовка прижимается к кругу усилием Р и совершает движения подачи S_пр и S_кр в соответствии с профилем обрабатываемой поверхности.

Рис. 2. Полирование лентами

Полирование лентами имеет ряд преимуществ, т.к.эластичная лента может огибать всю полируемую поверхность. Движения подачи в этом случаем могут отсутствовать.

В процессе полирования не удается исправлять погрешности формы, а также местные дефекты предыдущей обработки.

Абразивно-жидкостная отделка

Отделка объемно-криволинейных фасонных поверхностей обычными методами вызывает большие технологические трудности. Для отделочной обработки поверхностей сложной формы используется метод абразивно-жидкостной отделки.

Рис. 3. Абразивно-жидкостная отделка

На обрабатываемую поверхность, имеющую следы предшествующей обработки, подают струю антикоррозионной жидкости со взвешенными частицами абразивного порошка.

Жидкостно-абразивная суспензия перемещается под давлением с большой скоростью. Частицы абразива ударяются о поверхность заготовки и сглаживают микронеровности.

Интенсивность съема обрабатываемого материала регулируется зернистостью порошка, давлением струи и углом в.

В качестве абразива часто применяется электрокорунд. В суспензии содержится 30-35% абразива по массе. Наибольший съем металла обеспечивается при угле в?45°.

Притирка (доводка) поверхностей

Поверхности деталей, обработанных на металлорежущих станках, всегда имеют отклонения от правильных геометрических форм и заданных размеров. Этим методом достигается наивысшая точность (1-2 квалитеты) и наименьшая шероховатость поверхности (R_z=0,05-0,01 мкм).

Процесс осуществляется с помощью притиров соответствующей геометрической формы.

Рис. 4. Различные виды притиров

На притир наносят притирочную пасту или мелкий абразивный порошок со связующей жидкостью.

В процессе обработки притир или заготовка должна совершать разнообразные движения. Наилучшие результаты дает процесс, в ходе которого траектория движения каждого зерна абразивного порошка не повторяются. Микронеровности сглаживаются за счет совокупного химико-механического воздействия на поверхность заготовки.

Толщина жидкостного слоя между притиром и заготовкой должна быть меньше высоты режущих абразивных зерен и определяется вязкостью связующей жидкости. Если эта толщина оказывается больше высоты выступающих зерен, то процесс притирки прекращается, т.к. зерна не будут соприкасаться с обрабатываемой поверхностью.

В качестве абразива для притирочной смеси используют порошок электрокорунда, карбидов кремния и бора, оксиды хрома и железа и др. Притирочные пасты состоят из абразивных порошков и химически активных веществ, например олеиновой и стеариновой кислот, играющих одновременно роль связующего материала.

Материалами притиров являются серый чугун, бронза, красная медь. В качестве связующей жидкости используют машинное масло, керосин, стеарин, вазелин.

Хонингование

Хонингование снижает отклонения формы и повышает размерную точность, уменьшает параметр шероховатости поверхности, сохранят микротвердость и структуру поверхностного слоя, создает специфический микропрофиль обработанной поверхности в виде сетки.

Хонингованием обрабатывают детали из стали, чугуна и цветных метало, преимущественно отверстия диаметром 6-1500 мм, длинной от 10 мм до 20 м.

Отверстия могут быть сквозные, глухие, с гладкой и прерывистой поверхностью, цилиндрические, конические и т.д.

Рис. 5. Хонингование

Поверхность неподвижной заготовки обрабатывают мелкозернистыми абразивными брусками, которые закрепляются в хонинговальной головке (хоне). Бруски вращаются и одновременно перемещаются возвратно-поступательно вдоль оси обрабатываемого отверстия. Соотношение скоростей v₁:v₂ указанных движений составляет 1,5-10 и определяет условия резания.

Схема обработки по сравнению с внутренним шлифованием имеет преимущества: отсутствует упругий отжим инструмента, реже наблюдается вибрация, резание происходит более плавно.

При сочетании движений на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин - следов перемещения абразивных зерен. Угол и пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей.

Рис. 6. Следы перемещения зерен абразива на детали

Абразивные бруски всегда контактируют с обрабатываемой поверхностью, т.к. могут раздвигаться в радиальных направлениях механическими, гидравлическими или пневматическими устройствами.

Хонингованием исправляют погрешности формы от предыдущей обработки в виде отклонений от округлости, цилиндричности, конусности и т.п. если общая толщина снимаемого слоя не превышает 0,01-0,2 мм. Погрешности расположения оси отверстия (например отклонение от прямолинейности) этим методом не исправляется, т.к. режущий инструмент самоустанавливается по отверстию.

Хонингование производят при обильном охлаждении зоны резная смазочно-охлаждающими жидкостями - керосином, смесью керосина и веретенного масла.

Суперфиниширование

Суперфиниширование - отделочный метод обработки абразивными брусками.

Рис. 7. Отделка абразивными брусками

Для него характерны колебательные (осциллирующие) движения и продольные подачи абразивных брусков или детали, постоянная сила прижатия бруска к детали и малое давление в зоне обработки. Обработка происходит без существенного изменения размеров и макрогеометрии поверхности.

Рис. 8. Отделка абразивными брусками: 1 - абразивный брусок;

2 - смазочный материал; 3 - обрабатываемая поверхность

По мере снятия вершин гребешков увеличивается контактная поверхность, уменьшается давление брусков, стружка заполняет поры брусков, режущая способность брусков снижается, процесс обработки прекращается.

Суперфинишированием можно обрабатывать цилиндрические, конические, плоские и сферические поверхности деталей из закаленной стали, раже из цветных металлов и сплавов. При этом шероховатость поверхности снижается до R_a=0,012-0,1 мкм, опорная поверхность увеличивается с 20-30 до 80-90%, удаляется дефектный слой.

Суперфиниширование не устраняет погрешности формы, полученные на предшествующей обработке (волнистость, конусность, овальность).

Отделочно-зачистная обработка деталей

Отделочно-зачистную обработку деталей применяют для снятия заусенцев, очистки, размерной и декоративной отделки поверхностей.

Заусенцы всегда сопутствуют процессу резания и представляют собой излишки материала, располагающиеся на кромках и углах деталей. Они имеют вид гребенок малой толщины. Как правило заусенцы образуются в результате сдвига металла при выходе режущего инструмента из контакта с заготовкой.

Удаляют также шаржированные частицы - внедренные в поверхность деталей абразивных или алмазных осколков зерен в результате шлифования.

На многих деталях подлежат удалению масляные и жировые пленки, образующиеся после обработки резанием с применением смазочно-охлаждающих жидкостей.

Полное удаление этих дефектов возможно только при обработке электроискровым, лучевым, ультразвуковым и некоторыми другими методами.

Различные методы удаления заусенцев применяют и в конце технологического процесса:

- проточка фасок на деталях типа тел вращения на станках токарной группы;

- удаление заусенцев, получение фасок на деталях в виде корпусов, плат, планок (на фрезерных станках)4

- удаление заусенцев и нарушенных слоев металла после штамповочных операций зачисткой на специальных зачистных штампах;

- снятие фасок на выходе отверстий зенковками или сверлами и т.д.

Существуют еще два метода механической очистки и зачистки поверхностей:

- дробеструйная обработка;

- галтовка.

Дробеструйная обработка заключается в том, что деталь помещают в камеру и подают на нее из сопла с помощью сжатого воздуха металлический песок, дробь, металлические или пластмассовые шарики.

При галтовке детали загружаются в барабан навалом. Барабаны вращаются вокруг оси. Режущим инструментом служит абразивный бой, гранулированный абразив. В процессе галтовки абразив и детали взаимодействуют, происходят многочисленные соударения, скольжения и микрорезание поверхности.

Для операции полирования в галтовочные барабаны загружают абразивные зерна, абразивные порошки, деревянные шары, обрезки кожи, войлока, мелкие стальные полированные шарики.

Рис. 9. Галтовочный барабан

Обработка поверхности детали без снятия стружки

Методами обработки без снятия стружки получают только те поверхности, которые будут сопрягаться с поверхностями других деталей.

Методы обработки основаны на использовании пластических свойств металлов, т.е. способности металлических заготовок принимать остаточные деформации без нарушения целостности металла. Отделочная обработка методами пластического деформирования сопровождается упрочнением поверхностного слоя, что повышает надежность работы деталей.

Поверхность заготовки принимает требуемые форму и размеры в результате перераспределения элементарных объемов под воздействием инструмента. Исходный объем заготовки остается постоянным.

К методам чистовой обработки пластическим деформированием относятся:

- обкатывание и раскатывание поверхностей;

- алмазное выглаживание;

- калибровка отверстий;

- обкатывание зубчатых колес;

- вибронакатывание;

- дробеструйная упрочняющая обработка.

Суть этих методов сводится к обработке поверхностей деталей специальными приспособлениями, рабочими инструментами которых являются ролики, шарики, алмазные выглаживатели и т.д., которые с определенной скоростью и под большим усилием перемещается по поверхности детали.

Твердость инструмента значительно выше твердости материала детали.

Рис. 10. Обкатывание и раскатывание поверхности

Рис. 12. Вибронакатывание

ЛИТЕРАТУРА

1. Технология производства ЭВМ / А.П. Достанко, М.И. Пикуль, А.А. Хмыль: Учеб. - Мн. Выш. Школа, 2004 - 347с.

2. Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для ВУЗов / С.Е.Ушакова, В.С. Сергеев, А.В. Ключников, В.П. Привалов; Под ред. С.Е. Ушаковой. - М.: Радио и связь, 2002. - 256с.

3. Тявловский М.Д., Хмыль А.А., Станишевский В.К. Технология деталей и пе-риферийных устройств ЭВА: Учеб. пособие для ВУЗов. Мн.: Выш. школа, 2001. - 256с.

4. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дольский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под ред. А.М. Дольского. - М.: Машиностроение, 2005. - 448с.

5. Зайцев И.В. Технология электроаппаратостроения: Учеб. пособие для ВУЗов. - М.: Высш. Школа, 2002. - 215с.

6. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: В 2 ч. Ч.1: Учеб. пособие для вузов / И.В. Ченцов, И.А.