АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ОБРАБОТКА

ДОВОДКА

Очень часто процесс доводки называют притиркой, а станки, при помощи которых осуществляется этот процесс, — прити­рочными. Нам представляется, что такое название этого процесса не отвечает его основному содержанию. Цель притирки — полу­чение поверхностей, способных притираться друг к другу — сли­паться. При доводке абразивный инструмент главным образом срезает гребешки металла с обрабатываемой поверхности, прида­вая детали заданные размеры, а не только притирает их.

Абразивным инструментом в процессе доводки являются: шли­фовальные круги зернистостью № 6—Ml4, пасты, шлифпорошки и микропорошки из электрокорунда, карбида кремния, корунда, карбида бора, кубического нитрида бора, алмаза и такие мягкие полировальные материалы, как окись хрома, крокус, трепел, венская известь, пасты ГОИ и т. п.

Пасты из окиси хрома применяют для полирования твердых материалов, пасты из крокуса —для обработки мягких и благо­родных металлов, пасты из венской извести — для обработки никеля и алюминия. Для доводки стали применяют главным об­разом пасты, порошки и микропорошки из корунда и белого элек­трокорунда. Доводка колец подшипников из стали ШХ15 пастой из белого электрокорунда обеспечивает 13—14-й класс чистоты.

Для доводки чугуна применяют пасты, микропорошки из кар­бида кремния и белого электрокорунда, для доводки твердых сплавов — порошки и пасты из карбида бора и алмаза, для до­водки легированных сталей — порошки и пасты из алмаза и куби­ческого нитрида бора. Указанные абразивные материалы и пасты применяют или в свободном виде, или шаржированными в прити­рах. Полировальные материалы применяют только в свободном виде. Таким образом, процессы доводки совершаются как жест­кими абразивными инструментами с шаржированными зернами, так и свободными незакрепленными зернами.

В зависимости от вида применяемых абразивных инструмен­тов, материалов и способа их нанесения доводку можно подраз­делить на следующие виды: 1) дисками или притирами, шаржиро­ванными абразивом; 2) дисками или притирами, покрытыми сво­бодно лежащей абразивной смесью; 3) абразивными инструмен­тами (кругами, брусками).

Наибольшая точность и меньшая шероховатость поверхности достигается при доводке дисками, шаржированными абразивом. Поэтому этот вид доводки широко применяют при изготовлении плоскопараллельных концевых мер и других деталей. Доводка свободной абразивной смесью происходит при периодическом покрытии доводочных дисков этой смесью или при непрерывной подаче этой смеси. Такой способ доводки применяют в производ­стве калибров, поршневых пальцев и других деталей массового или крупносерийного производства. Съем металла при доводке свободным абразивным зерном намного выше, чем при доводке шаржированными притирами, в результате того, что в первом слу­чае в доводке участвуют все грани каждого зерна, а не одна грань, и затупление их происходит медленнее, так как зерна не закреп­лены и все время меняют свое положение. Абразивные инстру­менты применяют при машинной доводке различных деталей мас­сового производства. Другой характерной особенностью доводоч­ных процессов являются небольшие по сравнению с шлифованием скорости, при которых они осуществляются.

Скорость перемещения притиров зависит от степени точности, которую нужно получить при доводке. Чем выше требования к точности, тем меньше скорость. Обычно при доводке стальных деталей она не превышает 1—6 м/сек и при алмазной доводке дета­лей из твердых сплавов 12 м/сек. Увеличение окружной скорости детали повышает съем, но увеличивает шероховатость. Кроме того, увеличение скорости вызывает лишний расход абразива, так как при скорости выше 4—5 м/сек значительная его часть не удерживается на притире. Абразивную суспензию следует пода­вать в центр притира, чтобы она работала более длительное время.

Процессам доводки подвергают детали, которые должны иметь высокую точность и чистоту 10—14-го класса. К ним относятся плоскопараллельные концевые меры, калибры и детали других измерительных инструментов, детали подшипников, гидравличе­ской и топливной аппаратуры, приборов, двигателей внутреннего сгорания и других машин, а также режущие инструменты, кото­рые доводятся для повышения их стойкости.

В существующих конструкциях доводочных станков детали помещают в специальные сепараторы (рамки) 'между двумя до­водочными дисками (плитами) или кругами и получают сложные относительные перемещения. Сепараторы вместе с деталями имеют или возвратно-поступательное прямолинейное движение в про­дольном и поперечном направлениях, как это осуществлено 286

в станке конструкции Семенова для доводки плоскопараллельных измерительных плиток, или совершают планетарное, качатель- ное или другое движение, в результате чего каждая точка детали получает сложную траекторию.

В станках для доводки круглых деталей сепараторы устанавли­вают эксцентрично. Доводочные диски (оба или один) получают вращательное движение с разными или одинаковыми скоростями или остаются неподвижными. Верхний диск обычно может само- устанавливаться относительно деталей

Доводочные диски в зависимости от их назначения и вида абра­зивного материала, применяемого для шаржирования, изгото­вляют из чугуна, стали, меди, бронзы, свинца, стекла и других материалов. Твердость материала доводочного диска должна быть меньше, чем твердость обрабатываемых деталей, для того, чтобы абразивный материал шаржировался в притир, а не в детали. Чаще всего для получения при доводке абразивными материалами высокого класса чистоты поверхности применяют диски из чу­гуна. Как показала практика, для достижения лучшего шаржиро­вания и стойкости дисков в работе их следует изготовлять из мел­козернистого чугуна перлито-ферритовой структуры следующего химического состава: 3,0—3,5% С, 1—2% Si, 0,5—0,8% Мп, не более 0,15% S и не более 0,4% Р. Твердость чугуна должна быть ИВ 180—220. Чугун перед употреблением подвергают отжигу при нагреве до 800—810° С с выдержкой при этой температуре в течение 3 ч. Охлаждение идет по 30° С в час до температуры 660° С. Дальнейшее охлаждение происходит с печью.

Диски из красной меди, свинца и т. п. применяют при доводке глубоких отверстий малых диаметров, а также для предваритель­ной доводки. Чем меньше зернистость пасты, тем несколько мягче должен быть материал притира. Диски из закаленной стали и стекла «пирекс» или зеркального однородной структуры употре­бляют при очень тонкой доводке деталей (и малом припуске) та­кими нешаржирующимися полировальными материалами, как крокус, окись хрома, венская известь и т. п. Доводка пастами из этих материалов в 2 раза менее производительна, чем пастами из электрокорунда и карбида кремния. Для доводки резьбы притиры изготовляют из чугуна перлитной структуры повышенной твер­дости.

Стойкость доводочных дисков зависит от величины снимаемого припуска, вида и зернистости абразивного материала, материала диска и давления при доводке. Чем больше снимаемый припуск, крупнее зернистость и больше удельное давление, тем меньше стойкость диска; чем выше твердость абразивного материала и его хрупкость, тем ниже стойкость диска. Поэтому при работе с алма­зом, карбидом бора и карбидом кремния диски изнашиваются быстрее, чем при применении электрокорунде. Чем ниже твер­дость диска, тем быстрее он изнашивается. Износ дисков особенно

растет с увеличением Давления при доводке свыше 3,5—4 кГ1см^й (табл. 43).

Наибольший съем металла достигается при доводке дисками из стали, меди и чугуна. При доводке отверстий малых диаметров (до 15 мм) обычно используют медные притиры, для отверстий диаметром выше 15 мм применяют притиры из чугуна. Для обеспе­чения лучшего качества доводки длина притира должна быть больше диаметра доводимого отверстии.

Перед установкой на доводочный станок диски притирают. В зависимости от требуемого класса чистоты процесс притирки

ведется в две или три операции с применением абразивов соответ­ствующей зернистости. Обычно притирку ведут по методу трех плит, при котором сначала прити­рают первую плиту со второй, затем первую плиту притирают с третьей, потом вторую плиту с третьей и вторую плиту с пер­вой и первую с третьей. Этот спо­соб обеспечивает хорошую пло­скостность и прямолинейность дис­ков.

Для точности и качества до­водки диски должны иметь равно­мерный износ в процессе работы для сохранения прямолиней­ности их плоскостей. Для этой цели в процессе доводки переме­щают детали из одного гнезда сепаратора в другое и через опре­деленные промежутки времени выравнивают диски путем их при­работки друг к другу, применяя для этой цели те же микропо­рошки абразивных материалов, при которых производилась по­следняя операция первоначальной притирки. При проведении процесса доводки абразивный материал подают на доводочные диски в виде смеси с какой-либо жидкостью. В зависимости от требований, которые выдвигаются самим процессом, выбирается вид жидкости. Для доводки стальных и чугунных деталей обычно применяют абразивные смеси с керосином или маслом и реже с бен­зином. Жидкость, помимо охлаждающих свойств, должна обла­дать смазочными свойствами и способностью удерживать абразив­ные зерна На поверхности диска.

Установлено, что доводка абразивной смесью, составленной из микропорошков М28, одной части керосина и двух частей индустриального масла, повышает съем в 2 раза. Чем крупнее зернистость абразивного материала, тем больше должна быть вязкость смеси. Для повышения производительности в смесь добавляют стеарин в количестве 2,5—3% от веса жидкости. Повы­шается интенсивность съема также при добавлении в керосино- 288

образную смесь 3% олеиновой кислоты и 7% канифоли. Класс чистоты поверхности после доводки зависит главным образом от степени зернистости абразива: чем она мельче, тем выше класс чистоты. Однако и вид смазки влияет на качество поверхности. Так, применение водных абразивных смесей несколько увеличи­вает шероховатость, а разведение полирующих материалов на вазелине, спирте и чистом авиабензине, наоборот, уменьшает шероховатость и вид поверхности. Поэтому при доводке концевых мер обычно применяют смеси, разведенные на авиабензине.

Производительность в значительной мере зависит от толщины слоя абразивного материала или пасты, который наносят на при­тир, количества и вида жидкости и от величины удельного давле­ния. Чем меньше слой абразивного материала и жидкости, тем выше производительность, особенно в начале доводки; чем больше удельное давление, тем выше производительность. Повышение удельного давления свыше 1,5—2 кГ/см² во много раз увеличивает шероховатость поверхности. При доводке цветных металлов при­меняют смеси на стеариновой и олеиновой кислотах или с лярдом. Хорошие результаты имеют смеси с парафином в качестве смазоч­ного вещества. Содержание абразива в смеси должно быть около 5—6%.

Широкое применение в последние годы получили алмазные мазеобразные и твердые пасты зернистостью М40—Ml в тюбиках диаметром 30—40 мм. В зависимости от номера зернистости пасты имеют разную концентрацию алмазных зерен (табл. 41). Очень важно, чтобы паста содержала максимальное количество зерен одного и того же размера.

Таблица 44

Применение алмазных паст при доводке твердых сплавов обеспечивает повышение чистоты поверхности на один-два класса и производительности в 2—4 раза. При доводке шаржированными дисками необходимо производить втирание абразива до тех пор, пока поверхность диска не примет одинаковый матовый цвет

без блестящих пятен. Шаржирование следует вести плитами высо­кой плоскостности, смачивая абразив керосином или бензином с добавкой стеарина. Повторное шаржирование доводочных дис­ков следует производить той же абразивной смесью или смесью, содержащей абразивные порошки несколько более крупной зер­нистости. Применять порошки более мелкой зернистости в этом случае не рекомендуется, так как производительность доводки уменьшится, а класс чистоты не повысится в связи с тем, что оставшиеся от первого шаржирования зерна будут создавать на доводимой поверхности более глубокие риски.

При шаржировании притиров алмазными пастами для каж­дого номера зернистости пасты следует иметь отдельный притир во избежание рисок на доводимых деталях от оставшихся в при­тире более крупных зерен. Предварительная доводка для снятия припуска до 0,05 мм ведется пастами М40—М20, при этом обеспе­чивается чистота 8—9-го класса; получистовая доводка, при ко­торой снимается припуск до 0,02 мм и достигается чистота 10— 11-го класса, ведется пастами зернистостью М14—М7; окончатель­ная доводка, при которой снимаются оставшийся припуск и дости­гается чистота 12—13-го класса, производится пастами зернисто­стью М5—Ml.

Толщина алмазного слоя, наносимого на притир, должна быть не больше размера зерен, содержащихся в пасте. Обычно на при­тир диаметром 300 мм наносится 25—35 мг пасты, т. е. 0,05 мг/см^г. Удельное давление при применении паст из синтетических алма­зов АСО и АСП берется 0,5—1 кГІсм² и при применении паст из природных алмазов до 1,5—2 кГ/см^а\ окружная скорость не пре­вышает 5 м/сек.

Производительность алмазной доводки в 1,5—2 раза выше, чем абразивной, а стойкость притиров, шаржированных алмаз­ными пастами, выше в несколько раз. Так, при ручной доводке пастой из карбида бора снимается 0,05—0,1 мм^а1мин, а при до­водке алмазной пастой 0,2—0,3 мм³1мин. Притиры для восста­новления формы следует править на чугунных плитах электроко- рундовыми порошками с применением смазки из керосина и стеарина.

Большое влияние на производительность и качество оказы­вает установка обрабатываемых деталей и конструкция сепара­торов. Детали, подлежащие доводке, должны подвергаться стро­гой сортировке по размерам (толщин или диаметру), с тем чтобы производилась одновременная доводка всех уложенных в сепараторы деталей, а не части деталей, имеющих большие раз­меры.

Во избежание появления царапин на доводимой поверхности круглых деталей и излишнего трения детали о стенки отверстия сепаратора их изготовляют из мягкого материала, дерева или с центрами, в которые устанавливают доводимые детали; во всех
случаях отверстия в сепараторах делают на 2—3 мм больше диа­метра детали.

Для увеличения производительности доводок круглых деталей отверстия в сепараторах делаются под углом а (рис. 83) к радиусу сепаратора; величина а = 5-*-15°; чем выше должен быть класс чистоты поверхности, тем меньше делают угол а. Установка сепа­раторов с эксцентрицитетом относительно доводочного диска также повышает производительность доводки, ухудшая, однако, ее качество.

В процессе притирки круглых деталей на станках, у которых верхний притир неподвижен, а нижний притир вращается, детали, находящиеся в сепараторе, совер­шающем круговое движение вокруг оси с некоторым эксцентрицитетом (2—4 мм), получают некоторую конусность, направ­ленную в сторону наибольшего наруж­ного диаметра диска-притира. Появление конусности объясняется тем, что во время вращения притира абразивные зерна стре­мятся приблизиться к той кольцевой части притира, которая имеет большую окруж­ную скорость, в силу чего на этой части притира скапливается больше зерен, воз­действующих на деталь с большей окруж­ной скоростью.

Режимы доводки зависят от ее вида и требований к ней. При машинной доводке скорости доводочных дисков обычно берутся в пределах 100—180 м/мин; при доводке плитами скорость воз­вратно-поступательного движения лент сепаратора составляет 8—15 мЫищ при ручной доводке твердых сплавов на вращаю­щихся дисках их скорость берется 30—60 м/мин. Удельное давление, как правило, на предварительных операциях не должно превышать 1,5—2 кГ/см² и на окончательной операции 0,8—1 кГ/см².

Чистота поверхности деталей перед доводкой соответствует

• 9-му классу; в результате доводки, осуществляемой в несколько последовательных операций, чистота может быть повышена на три-пять классов. Чем точнее и чище должна быть поверхность, тем меньше должно быть давление, мельче зернистость абразив­ных и полировальных материалов, разнообразнее и многократнее движения деталей и дисков.

Иногда, например, при производстве плоскопараллельных концевых мер длины целью доводки является не только достиже­ние требуемой высокой точности и класса чистоты поверхности, но и придание свойства притираемости, т. е. способности соеди­няться при сдвиге отаосительно друг друга.

Для достижения притираемости доводку измерительных по­верхностей концевых мер разбивают на пять операций, причем для последних двух операций доводочные плиты шаржируют ми­кропорошками из белого электрокорунда размером 3—1 мк, 'благодаря чему достигается чистота 136 класса. Микропорошки размером 1 мк имеют гранулометрический состав зерен до 1 мк. Только отдельные зерна имеют размеры до 3 мк. Микропорошки размером 2 мк содержат свыше 99% зерен размером от 0,25 до 2 мк н отдельные зерна до 4 мк. Микропорошки размером 3 мк имеют зерна размером 0,75—3 мк и отдельные зерна до 6 мк. Такой состав зерен и позволяет обеспечить высокий класс чистоты поверхности.

Оптимальные режимы доводки концевых мер длины следую­щие: на черновых операциях скорость 7—10 м/мин, давление 1—1,5 кПсм^г, машинное время доводки 0,3—0,5 мин\ на чистовых •операциях скорость 5—7 м/мин, давление 0,8—1 кПсм², машинное время 1,5—2 мин.