Черчение

Общие сведения. Каждая деталь машины должна иметь определенные эксплуатационные свойства — прочность, износостойкость, долговечность и т.д. Однако зависят они не только от материала, из которого деталь изготов­лена, но и в значительной степени от шероховатости поверхности детали.

Рис. 43

Чистовая обработка выполняется не только для получения точной и гладкой поверхности, но и для наиболее высоких механических и физичес­ких свойств поверхностного слоя.

Бурный рост технического прогресса предъявляет все большие требова­ния к современным машинам, а это заставляет машиностроителей искать новые более совершенные методы обработки поверхности деталей.

Шлифование — способ обработки материала при помощи режуще­го образивного инструмента 2 (рис. 43). Обрабатываемая поверхность 1 мо­жет быть цилиндрической и конической, фасонной и др.

Шлифованием можно затачивать инструменты, а при острой необходи­мости произвести отрезку, разрезку заготовок и т. д. В зависимости от ха­рактера обрабатываемых поверхностей шлифование можно разделить на следующие виды: наружное (рис. 43. I) и внутреннее (рис. 43. II), плоское периферией (рис. 43. III) или торцом круга (рис. 43. IV).

Абразивные инструменты состоят из зерен абразивного ма­териала, сцементированных связкой. Это шлифовальные круги, головки, сегменты и бруски.

Обычно твердые материалы (закаленная сталь, твердые сплавы, чугун) шлифуются мягкими кругами, так как затупившиеся при этом зерна кру­га легко дробятся и выкрашиваются из связки, обнажая новые острые кромки, которые продолжают резание до нового затупления, и т. д. Таким образом, круг обладает способностью «самозатачиваться», т. е. вос­станавливать автоматически в про­цессе работы остроту режущих кро­мок зерен, расположенных на по­верхности круга. На рис. 44 показан процесс шлифования.

Рис. 44

Мягкую сталь обрабатывают твер­дыми кругами, для шлифования ме­ди и латуни применяют мягкие крупнозернистые круги.

Твердые круги содержат наждач­ные корундовые, карборундовые по­рошки и порошки, твердость ко­торых превышает твердость за­каленной стали.

Мягкие круги содержат по­рошки из окисей хрома, алюми­ния, олова, железа, твердость которых ниже твердости зака­ленной стали.

Шлифовальные круги мар­кируют. Маркировка характе­ризует форму, размеры, род аб­разивного материала, зернис­тость, твердость, связку и дру­гие параметры инструмента. Формы и размеры абразивных инструментов всех видов (кру­ги, головки, бруски, сегменты) стандартизованы.

Из шлифовальных станков наибольшее распространение в мас­совом производстве получил плоскошлифовальный с прямоугольным сто­лом, работающий периферией круга (рис. 45).

Рис. 45

Шлифуемая деталь устанавливается на магнитной плите 7, которая со столом 5 совершает движение подачи. Вращающийся шлифовальный круг 4, закрепленный в бабке 2 и прикрытый защитным кожухом 3, удаляет не­ровности, оставшиеся после предварительной обработки металлорежущи­ми инструментами. Круг устанавливают в необходимое положение с помо­щью маховичков 1 и 6.

Притирка. Притирка, или доводка, — отделочная операция механи­ческой обработки деталей машин, приборов и других изделий. Этой опера­цией достигаются высокая точность (до 1-го класса) и высокий класс шеро­ховатости обработки (до 14-го класса). Инструментом служит притир, изго­товленный из более мягкого материала, чем обрабатываемый. Это может быть чугун марок СЧ 15 или СЧ 20, красная медь, твердые породы древеси­ны и т. д. На поверхность этих материалов наносят абразивный порошок в масле или пасту.

Процесс насыщения поверхности притира абразивным материалом на­зывается шаржированием.

Притиркой производят точную доводку резьбовых, круглых и гладких калибров, измерительных плиток, разверток и др.

В машиностроении этот процесс широко распространен при изготовле­нии шариков и роликов для Подшипников, а также коленчатых валов (до­водка шеек), клапанов, цилиндров, плунжеров, поршневых колец и других деталей, требующих высокой точности или герметичности при соединении.

В настоящее время создано много различных конструкций притироч­ных станков и приспособлений от простых вращающихся дисков-притиров до самых сложных.

Хонингование. Это способ шлифовально-притирочной обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей. Он производится специальным инструментом — хоном, состоящим из головки со вставлен­ными по окружности абразивными брусками (рис. 46.I). На рис. 46.II дана схема хонингования.

Рис. 46

Хонинговальная головка (хон) имеет два движения: сравнительно медленное вращательное вокруг оси обрабатываемого отверстия и возвратно-поступательного вдоль этой оси.

Хонинговальные головки име­ют конструкцию, которая позволя­ет сдвигать или раздвигать бруски как во время ввода, так и вывода из отверстия, а также и в процессе ра­боты для получения нужного раз­мера по диаметру. Устройство головок дает возможность брускам самоустанавливаться, плотно при­жимаясь к поверхности обрабаты­ваемого отверстия. Бруски прикле­иваются к подвижным колодкам-башмакам, которые стягиваются к центру головки пружинами.

Хонингованием может быть получена шероховатость обработанной поверхности R_а0,32...0,080. Хонингование выполняется на хонинговальных станках. По своему устройству они напоминают сверлильные станки.

Суперфиниширование — один из наиболее производительных процессов обработки. Этим способом обрабатываются главным образом на­ружные поверхности тел вращения и плоскостей. Сущность процесса состо­ит в том, что головке с абразивными брусками 1 с очень мелкой зернистос­тью сообщается возвратно-поступательное, колебательное движение, а об­рабатываемой детали 2 — вращательное (рис. 47).

Рис. 47

Процесс суперфиниширования широко применяется для обработки от­ветственных деталей автомобильных и авиационных двигателей (поршней, шеек коленчатых валов, подшипников и т. д.).

Суперфиниширование позволяет получить шероховатость поверхности R_z0,160...0,040, в отдельных случаях R_z0,100...0,050.

Полирование — отделочная операция, которая применяется для придания поверхности детали металлического блеска, повышения долговечности и внешней красоты, или как подготовительная операция перед хромированием, никелированием и другими покрытиями.

Полировальники обычно имеют форму круга и вращаются с большой скоростью. Для предварительного полирования применяются абразивные порошки, стеклянная и наждачная шкурка, а для окончательного полиро­вания — полирующие составы, пасты, для наведения блеска — фетр и стекло. Широкое применение для полирования находит паста ГОИ — смесь абразивного порошка с поверхностно-активными веществами. В этом случае шероховатость поверхности может быть доведена до зеркаль­ного блеска.

Полирование выполняется как на простых полировальных станках, так и на полуавтоматических и автоматических.

Прогрессивные методы механической обработки. В современном маши­ностроении для заточки инструментов и резки металлов применяют про­грессивный метод анодно-механической обработки. Этот метод применяется также для обработки деталей машин, требующих высокого качества шероховатости поверхности и точности размеров.

Сущность процесса анодно-механической обработки состоит в электро­химическом и механическом воздействии на обрабатываемую поверхность.

Производительность этого процесса не уступает производительности при хонинговании и суперфинише и, что самое главное, не зависит от механиче­ских качеств обрабатываемого металла.

Известен также процесс чистовой обработки поверхностей деталей ма­шин жидкой абразивной струей. Суть этого процесса заключает­ся в том что зерна абразива, хорошо перемешанные с жидкостью под давлением в не­сколько атмосфер, направляются на поверхность и сглаживают на ней гребешки (рис. 48).

Рис. 48

Большим достоинством этого процесса является то, что для него доступ­ны поверхности любой формы и любых размеров.

Весьма эффективен метод отделки и поверхностного упрочнения дета­лей алмазным выглаживанием. Выглаживанию легко поддаются поверхности стальных деталей, цементированные и азотиро­ванные, имеющие твердые покры­тия, а также детали из бронзы и других сплавов. Осуществляется зтот процесс на токарных или рас­точных станках и не требует осо­бой оснастки. Кристалл алмаза 3, закрепленный в оправке приспо­собления 1 и 2 (рис. 49), перемеща­ется вместе с суппортом станка. Наконечник для выглаживания обычно изготовляют из искусст­венных алмазов.

Рис. 49

Разновидностью алмазного вы­глаживания является процесс вибрационного выглажи­вания или виброобкатывания. Конструкции виброоб­катных головок бывают разные.

Все они крепятся на суппорте токарного станка и перемещаются вместе с ним.

Существуют и другие прогрессивные методы обработки деталей. Рассмо­трим некоторые из них.

Ультразвуковая обработка. Этот метод обработки осно­ван на применении упругих колебаний сверхзвуковой частоты (16 ... 20 тыс. колебаний в секунду). Ультразвуковые колебания получают чаще всего с помощью специальных устройств-излучателей. Для обработки металлов и твердых материалов обычно используют магнитострикционные^* излучатели.

С помощью ультразвука можно сверлить, шлифовать, сваривать, паять, разрезать и выполнять многие другие работы. Так, например, еще недавно нельзя было обнаружить скрытые дефекты в материале, теперь на помощь человеку приходит ультразвук, магнитное поле, рентген, гамма-лучи, ин­троскопия (внутривидение)^**.

Электроискровая обработка. Электроискровой метод об­работки металлов основан на явлении электрической эрозии. Электроэро­зия разрушает поверхность металла под воздействием искр, получаемых от электрических разрядов. В результате можно получить в металле лю­бой твердости отверстия размерами 0,15 мм и менее, профильные канав­ки, пазы (в штампах, волочильных досках, режущем инструменте и др.).

Светолучевая обработка металлов. Эта обработка ос­нована на использовании мощного светового луча, который посредством оптической системы фокусируется на обрабатываемую поверхность, со­здавая температуру в несколько тысяч градусов. Источником энергии яв­ляется лазер — прибор, излучающий свет в виде направленного луча. Этот луч используется для обработки небольших отверстий, пазов, раз­резки заготовок из материалов, имеющих любые физико-механические свойства.

^* Магнитострикция — способность некоторых материалов (кобальта, никеля, их сплавов и др.) из­менять геометрические размеры под действием магнитного поля, а при его снятии — восстанав­ливаться в первоначальных размерах.

^** Метод контроля, позволяющий видеть дефекты внутри непрозрачных тел.