Главная Биржа Тендеры Форум


Вход


-= ВНИМАНИЕ! =- Эта регистрация действует только на ПОРТАЛЕ. На ФОРУМЕ и БИРЖЕ СТАНОЧНИКОВ нужно регистрироваться отдельно!



Главная Статьи Опыт финишной обработки изделий из металла
Опыт финишной обработки изделий из металла PDF Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 6
ХудшийЛучший 
Автор: ritm-magazine.ru   
02.10.2010 09:09

Опыт финишной обработки изделий из металла

Финишная обработка –  завершающая часть процесса производства изделия, по выполнению которой окончательно устанавливаются геометрические размеры, свойства поверхностного слоя, класс шероховатости поверхности и внешний вид изделия, согласно требованиям технической документации.

К основным способам финишной обработки относятся:

  • тонкое (чистовое) точение,
  • шлифование,
  • полирование,
  • хонингование,
  • покраска,
  • гальваническое покрытие,
  • балансировка.

Широко применяются различные комбинации указанных видов. В данной статье акцент делается на финишную обработку, применяемую при производстве изделий, изготавливаемых ООО МИПФ «Инженерная Техника», – изделий из сталей, сплавов на основе железа и меди. Не рассматриваются электрофизические виды обработки и виды обработки с использованием ультразвука (БУФО). Автор пытается уберечь читателя от математических выкладок и формул, типа определения угла заточки инструмента в зависимости от вибрации станины при обработке никелесодержащих сплавов на основе железа. Для придания изделию качества при финишной обработке необходимо правильно произвести  выбор заготовки и предварительную обработку.

Опыт показывает, что на поверхности изделия часто проявляется рисунок текстуры металла, что может повлиять не только на внешний вид, но и на его геометрические характеристики, прежде всего цилиндричность (либо плоскостность) и шероховатость  поверхности.

 

При выборе заготовки с целью минимизации потери качества следует соблюдать следующие правила:

  • не использовать не сертифицированные заготовки, либо заготовки сомнительного происхождения;
  • для ответственных изделий и изделий с повышенными требованиями к шероховатости поверхности по возможности использовать только кованые заготовки;
  • при подборе заготовки проводить ее физико-химический или хотя бы спектральный анализ на предмет более точного определения компонентов стали или сплава;
  • проводить низкотемпературный (Т=2000С, t=4 час) отпуск малогабаритных заготовок после обдирки.

Как правило, предварительная обработка осуществляется на токарных или фрезерных (расточных) станках.

 

Здесь также необходимо соблюдать следующие правила:

  • точение производится на средних оборотах заготовки с минимальной подачей;
  • угол заточки резца максимально острый;
  • фрезерование производится при средних оборотах инструмента с минимальной подачей и минимальным съемом материала;
  • для обработки плоских поверхностей используются фрезы максимального диаметра, лучше всего диаметром, превышающим ширину обрабатываемой поверхности;
  • если финишная обработка включает нанесение гальванического покрытия, при поломке инструмента следует снять заготовку со станка и произвести низкотемпературный отпуск;
  • чем больше проходов производится при предварительной обработке, тем выше качество поверхности, получаемое при финишной обработке изделия. Данное правило вступает в противоречие с требованиями производительности, поэтому применять его следует с учетом оптимизации соотношения качество/производительность.


После правильной предварительной обработки можно приступать к финишной обработке изделия. В зависимости от требований технической документации производится:
Тонкое (чистовое) точение – механическая обработка металла резанием с целью получения геометрических размеров, свойств поверхностного слоя и класса шероховатости поверхности, соответствующих или максимально приближенных к требованиям технической документации. Производится на токарных, фрезерных, расточных станках без применения абразивного инструмента. Обычно характеризуется малой подачей и большой скоростью вращения заготовки (инструмента).  

 

Соблюдение нижеперечисленных правил позволяет получить высокое качество изделия (полуфабриката) при чистовом точении:

  • Использовать новый инструмент либо инструмент многократного использования с новыми режущими пластинами (резцы, фрезы).
  • Делать максимальное число проходов при минимальном съеме материала за проход (рис. 1).
  • Уменьшить число установок. Идеально – устанавливать заготовку в станке не более одного раза.
  • При поломке инструмента, по возможности, проводить низкотемпературный отпуск полуфабриката.
  • Для получения низкой шероховатости поверхности применять комбинацию точения с обработкой роликами (рис. 2).
  • Использовать резцы с алмазными вставками  для последнего прохода.
  • При обработке длинномерных изделий вращения проводить промежуточную статическую балансировку.

 

В случаях, когда требуется получение более качественной поверхности изделия (класс шероховатости выше 8-го), необходимо шлифование.

Шлифование – «шлифовка (от польск. szlifowa, нем. schleifen – точить, полировать, шлифовать) – обработка поверхностей заготовок абразивным инструментом. Производится на шлифовальных станках, на металлорежущих станках других групп с помощью специальных приспособлений (например, шлифовальных головок), вручную. По скорости вращения абразивного инструмента различают обычное шлифование — окружная скорость инструмента около 20 м/сек и скоростное шлифование — окружная скорость выше 50 м/сек. Шлифование позволяет изготовлять металлические детали с точностью до 1-го класса и получать поверхности до 10-го класса шероховатости. Шлифование широко применяется при обработке наружных и внутренних плоских, цилиндрических, конических и фасонных поверхностей заготовок.

Шлифование изделий цилиндрической формы производится на станках центрового, бесцентрового или ленточного шлифования, плоских изделий – на станках продольного шлифования. В целях экономии средств и повышения универсальности оборудования для малых и средних предприятий  целесообразно использовать различные приспособления к серийным токарным (для круглого шлифования) или фрезерным (для продольного плоского шлифования) станкам. С помощью таких приспособлений для обработки изделия можно применять как шлифовальные круги, так и шлифовальную ленту.

 

Материал заготовки БрОЦС 5-5-5, габариты изделия 20 х 70 х 1000.

Рис. 1 Материал заготовки БрОЦС 5-5-5, габариты изделия 20 х 70 х 1000.
Большая подача и старая фреза с малым количеством зубьев, один из
которых сломался (место показано стрелкой). Типичные ошибки в подборе
инструмента и режима резания при чистовой обработке привели
к необходимости дальнейшего шлифования и полирования. Можно было
не спешить (к вопросу о соотношении качество/производительность).

 

Материал заготовки Сталь 45, габариты изделия ∅160 х 2360.

Рис. 2 Материал заготовки Сталь 45, габариты изделия ∅160 х 2360.
Способ финишной обработки – тонкое точение с обкаткой роликом.
Шероховатость поверхности  Rz 0,8. Соблюдение технологии позволило
обойтись без шлифования и полирования.

 

Габариты изделия ∅38 х 400, материал – Сталь 20Х.

Рис. 3 Габариты изделия ∅38 х 400, материал – Сталь 20Х.
Шлифование осуществлялось на токарном станке с применением
специального приспособления.

 

Рекомендуем соблюдение основных правил при шлифовании:
  • Припуск перед шлифованием должен составлять +0,1…+0,2 мм  от верхней границы допуска окончательного размера изделия.
  • Для повышения качества использовать не менее 2-х видов зернистости шлифовальных камней или шлифовальной ленты на изделие.
  • Производить немедленную замену абразивного инструмента по мере износа.
  • Обеспечить смачивание пары инструмент-изделие.
  • В ходе процесса как можно чаще контролировать подвергающиеся изменениям размеры изделия, а также цилиндричность (плоскостность) обрабатываемых поверхностей.


Говоря о шлифовании, следует отметить, что при необходимости получения высокого класса шероховатости внутренней поверхности изделия, поверхности зуба шестерен или колес применяется особый вид шлифования – хонингование.  

Хонингование – (англ. honing, от hone — хонинговать, буквально— точить) – отделочная обработка в основном внутренних цилиндрических поверхностей деталей мелкозернистым абразивным инструментом в виде брусков, смонтированных на хонинговальной головке (хоне). Абразивные бруски прижимаются к обрабатываемой поверхности, а сама хонинговальная головка, закрепленная в шпинделе хонинговального станка, совершает вращательное и возвратнопоступательное движения. Применяется также хонингование закаленных зубчатых колес хонинговальной головкой в форме косозубого долбяка, находящейся в зацеплении с обрабатываемым колесом и совершающей одновременно вращательное и колебательное дви-
жение Х., является заключительной (финишной) операцией, производится после растачивания, протягивания, развертывания,
шлифования и позволяет получать точность обработки до 1-го класса и шероховатость поверхности до 13-го класса.

Для изделий, работающих в контакте с неметаллами, требуется повышенный класс шероховатости поверхности. В таких случаях производится полирование – (нем. Polieren, от лат. polio — делаю гладким, полирую), в машиностроении и приборостроении — отделочная обработка изделий для повышения класса чистоты их поверхности (до 12-14-го классов), доводки изделий до требуемых размеров, получения определенных свойств поверхностного слоя, а также для придания их поверхности декоративного блеска. П. представляет собой совокупность процессов пластической микродеформации и тонкого диспергирования поверхностного слоя обрабатываемого изделия, происходящих при воздействии на этот слой полировальными и доводочными материалами. Наиболее распространено П. вращающимися притирами-кругами, на поверхность которых наносят полировальные порошки или пасты. При истинном П. эффект обработки достигается в результате пластического течения полируемого слоя; П. обычно проводится при малых частотах вращения полировального круга (60-200 об/мин) и со значительным давлением (более 200 кн/м2) круга на обрабатываемый материал. Декоративное П., наоборот, ведется при больших частотах вращения притира (600800 об/мин) и с меньшим давлением (50-200 кн/м2).

 

 Полированные поверхности пресс-формы

Рис. 4 Полированные поверхности пресс-формы. Материал – Сталь 40Х,
габариты поверхности контакта 200х200. 12-13 класс чистоты.

 

При П. деталей сложной формы используются гибкие эластические круги-притиры, а также жидкостное и центробежное П. Такие виды П. применяются главным образом для чистовой отделки и очистки режущего инструмента (например, сверл), литейных форм, для декоративного П. (рис. 4). При этих видах достигается 10-11-й класс чистоты. Существуют специальные полировальные станки. Однако, поскольку изменения размеров изделия в процессе полирования не происходят или они ничтожно малы, процесс можно вести на любых универсальных станках: токарных, фрезерных, заточных. Лучше всего применять полировальные круги из твердого натурального войлока и шлифовальную шкурку на бумажной основе зернистостью Р1000, Р1500. Можно использовать притирочные пасты типа ГОИ, только обязательно разведенные в небольшом количестве жидкости. Для достижения большего эффекта рекомендуется провести суперфинишное полирование, при котором поверхность притира смачивается спиртовым раствором с добавлением веретенного масла. Следует учитывать, что любое попадание абразива либо примеси на притир может испорть тонкую и трудоемкую работу по полированию изделия.

 

Рекомендуемые правила
для успешного проведения процесса таковы:
  • Проводить полирование в чистых, хорошо вентилируемых производственных помещениях.
  • Следить за личной гигиеной персонала, особенно за чистотой одежды и рук.
  • Использовать только чистые притиры и новую шлифовальную шкурку.
  • Применять шлифовальную шкурку только на бумажной основе.

 

Покраска – нанесение слоя лакокрасочного либо порошкового покрытия. Лакокрасочное покрытие может наноситься  на предварительно подготовленную поверхность изделия как в специальных камерах, так и в вентилируемых производственных помещениях распылением либо  с помощью кисти (валика) с последующей сушкой в сушильных камерах при температуре 25-350С, либо на открытом пространстве при температуре не ниже 100С. Порошковое покрытие наносится на предварительно подготовленную поверхность изделия в установках трибонапыления в электростатическом поле с последующей сушкой при температуре 100-2000С в сушильных камерах проходного либо стационарного типа. Обладает высокой адгезией. Оба вида покраски служат для защиты изделия от коррозии и придания изделию товарного вида.

Для покраски необходима предварительная
подготовка окрашиваемой поверхности:
  • обезжиривание лучше всего ортофосфорной кислотой,
  • грунтовка поверхности,
  • для ответственных окрашиваемых деталей рекомендуется предварительно нанести гальваническое покрытие – оцинковку.


Наиболее распространенным способом финишной обработки электрохимическим способом является гальваническое покрытие – нанесение на поверхность изделия, изготовленного чаще всего из сталей или сплавов на основе железа, слоя хрома, никеля, цинка, кадмия, серебра, железа, других металлов электрохимическим способом. Толщина слоя металла покрытия 20-1000 мкм. Осуществляется путем погружения изделия в гальваническую ванну с раствором электролита, содержащего реактивы – соединения металлов покрытия. Применяется для повышения износостойкости поверхности, защиты от коррозии, получения товарного вида изделия (рис. 5).

 

Изделие с гальваническим  покрытием – хромированием.

Рис. 5 Изделие с гальваническим
покрытием – хромированием.
Материал – Сталь 40Х.
Габариты  ∅250х300х300.

 

При нанесении гальванопокрытия следует:
  • Перед нанесением гальванопокрытия должным образом подготовить покрываемую поверхность. Прежде всего добиться класса шероховатости поверхности не ниже 9-го.
  • Устранить с поверхности вмятины, забоины, царапины, следы коррозии в виде раковин, а также волосяные риски.
  • Подготовить оснастку (подвеску) для помещения детали в ванну с учетом фактора возникновения нежелательных вихревых токов.
  • Для длинномерных изделий предусмотреть установку дополнительных анодов в целях минимизации разнотолщинности покрытия по длине.
  • Отполировать изделие.


В завершении хотелось бы не обойти вниманием финишный технологический  процесс, который, может быть, нельзя отнести к способам обработки. В ходе его выполнения не происходит изменения размеров и внешнего вида изделия.  Однако трудно переоценить его значение для любых деталей вращения. Речь идет о балансировке – устранении разности масс изделия с целью уменьшения вибрации при вращении. Процесс относится, как правило, к деталям вращения (роторам), работающим в диапазоне от 60 об./мин и выше. Существуют два вида балансировки – статическая (изделие балансируется на стенде либо на специальном станке с целью уменьшения явной разности масс) и динамическая (изделие балансируется на специальном станке с целью сведения разности масс к заданному значению).

 

Материал изделия – Сталь 45. Габариты (без учета шеек)  160х2360

Рис. 6 Материал изделия – Сталь 45. Габариты (без учета шеек)  160х2360.
Рабочая окружная скорость – 3000 об/мин. Безусловно, требуется динами-
ческая балансировка.

 

Основные правила процесса балансировки:
  • Правильно выбрать технологическую базу при обработке изделия. Для длинномерных изделий (рис. 6) за  базу нужно принимать рабочую поверхность.
  • Минимизировать до 0,03 мкм радиальное биение шеек ротора относительно базы.
  • Следить, чтобы конусность не превышала 0,02 мкм на погонный метр длины изделия.
  • Для сложных изделий (фрез, мельниц) осуществлять уравновешение деталей противоположных пазов путем высверливания отверстий.
  • При обработке изделия проводить промежуточную статическую балансировку.

 

Финишная обработка изделия является частью технологического процесса производства. Стремление путем финишной обработки устранить дефекты, полученные в процессе производства, редко приводит к положительному результату. Наоборот, соблюдение технологии во время всего производственного цикла позволяет при финишной обработке получить изделие самого высокого качества.

 

Инж. А.Л. Зельдович
Директор ООО МИПФ «Инженерная техника»

В статье использованы фотографии изделий, изготавливае-
мых или ремонтируемых ООО МИПФ «Инженерная Техника».

 

Журнал РИТМ №5 (53) 2010

 

Смотреть другие статьи

Просьба оставлять свои комментарии. Этим вы поможете развитию сайта, сделав его содержание более полезным! Также в комментариях можно писать о замеченных ошибках и неработающий ссылках.




Следующие материалы:
Предыдущие материалы:

Обновлено 03.04.2013 21:36
 

Просьба оставлять свои комментарии. Этим вы поможете развитию сайта, сделав его содержание более полезным! Также в комментариях можно писать о замеченных ошибках и неработающий ссылках.


Защитный код
Обновить