что такое алмазное выглаживание

Алмазное выглаживание поверхности детали

Алмазное выглаживание является простым, эффективным и высокопроизводительным методом отделочно-упрочняющей обработки, заключающимся в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом — закрепленным в оправке кристаллом алмаза. Алмазному наконечнику сообщается продольное перемещение — движение подачи. Деталь вращается с определенной скоростью. Во время обработки непосредственно перед инструментом, а также по бокам его и под ним происходит упруго-пластическая деформация металла. После прохождения инструмента упругая деформация восстанавливается. Находящиеся между гребнями микронеровностей впадины в процессе выглаживания заполняются материалом гребней, текущим в результате воздействия инструмента вниз и в сторону. Высота шероховатости значительно уменьшается, и упрочняется поверхностный слой детали, повышается его микротвердость, создаются благоприятные сжимающие напряжения.

Высокая твердость алмаза дает возможность обрабатывать практически все металлы. Однако, в наибольшей степени положительное влияние алмазного выглаживания проявляется при ППД сталей с высокой поверхностной твердостью, в том числе закаленных и цементованных сталей. Для таких материалов его применение дает лучшие результаты, чем обкатывание роликами и шарика

ми. Выглаживать можно все виды сталей, бронзы, латуни, сплавы алюминия, кроме сплавов на основе титана и циркония, которые налипают на инструмент.

В зависимости от способа внедрения алмазного инструмента различают жесткое и упругое выглаживание. При жестком выглаживании инструмент закрепляют в станке подобно резцу, и он во время обработки внедряется в поверхность детали на заданную глубину. Жесткое выглаживание не получило широкого распространения вследствие малых допусков на биение и геометрическую форму детали, а также высоких требований к жесткости системы СПИД.

Упругое выглаживание проще и удобнее для применения в производственных условиях. Основное преимущество устройств с упругим элементом — постоянство заданной силы выглаживания независимо от погрешностей установки и точности геометрической формы обрабатываемой поверхности. В зависимости от системы нагружения приспособления для выглаживания могут быть механическими, пневматическими, гидравлическими, магнитными, электромагнитными и комбинированными. Одна из многих существующих конструкций алмазных выглаживателей представлена на рис. 2.24.

По кинематике передачи силы от силового элемента (пружины) к инструменту устройства бывают прямого действия и рычажные. У устройств прямого действия сила от пружины или какого-либо другого силового элемента через шток, толкатель и т. д. передается

Рис. 2.24. Алмазный выглаживатель с силой нажатия сжатой жидкостью:

1 — выглаживатель; 2 — поршень (шток); 3 — корпус; 4 — манометр; 5 — масло;

6 — пружина; 7 — пробка

непосредственно на выглаживающий инструмент. У рычажных приспособлений сила передается на инструмент посредством рычага.

Основными параметрами алмазного выглаживания являются: форма и величина радиуса рабочей части алмаза; усилие выглаживания; подача; число проходов инструмента; скорость.

Существует две формы огранки рабочей части: по сфере и по боковой части цилиндра. Сферический инструмент — универсальный. Цилиндрическим обрабатывают наружные поверхности вращения. Величина радиуса алмаза зависит от твердости обрабатываемого материала и допустимой величины усилия. Усилие выглаживания больше 300 Н нецелесообразно, так как уменьшается стойкость алмаза, и ухудшаются условия его работы. Поэтому основным критерием выбора величины радиуса является твердость обрабатываемого материала (табл. 2.7). Вес кристалла алмаза равен 0,4…0,9 кар. Использовать инструмент с радиусом свыше 3,5 мм неэффективно, так как требуются значительные усилия выглаживания, ухудшающие условия работы и уменьшающие стойкость инструмента.

Зависимость радиуса алмаза от твердости материала

Источник

Osnastka.pro

Алмазное выглаживание.

Алмазное выглаживание, так как и накатка, является финишной чистовой операцией.

Алмазные выглаживающие инструменты подходят для обработки линейных, осесимметричных поверхностей со смежными радиусами или сложных кривых, таких как цилиндрические компоненты, внешние конусы, грани и цилиндрические, а также отверстия и внутренние конусы.

Инструменты обеспечивают экономию времени за счет высокой производительности, и это является мотивом, который следует предпочесть для серийного производства. Исключительно высокая твердость алмаза (в шесть раз больше, чем у твердых сплавов) и низкий коэффициент трения (0,03. 0,12) дают возможность обрабатывать почти все металлы, поддающиеся пластической деформации, в том числе закаленные стали. Малая величина радиуса выглаживателя (0,5. 4мм) обуславливает небольшую силу выглаживания (от 50 до 300Н), что позволяет производить обработку маложестких деталей. Алмазное выглаживание применяется после точения или шлифования. В результате обработки выглаживанием обеспечивается уменьшение шероховатости в 2. 4 раз, увеличение несущей способности поверхности до 4-6 раз, упрочнение поверхностного слоя на 20. 150%.

Наиболее часто выделяют такие преимущества при алмазном выглаживании:

Обработка деталей машин выглаживанием относится к методам модификации поверхностного слоя пластическим деформированием без снятия стружки. Технология выглаживания основана на способности обрабатываемого материала пластически деформироваться и направлена на формирование микрогеометрических и физико-механических характеристик поверхностного слоя.

Скорость подачи за один оборот (мм/об.) = 0,5 x радиус режущей кромки (мм). Выбор радиуса резания (R) менее 1 мм обеспечивает наилучшую предварительную обработку.
Допуск на прокатку зависит от глубины шероховатости поверхности. Не стоит допускать перенаклеп поверхностного слоя, в результате которого шероховатость может начать ухудшаться, а может начаться и отслаивание поверхностного слоя.

Наилучшее усилие при выглаживании можно определить, испытав заготовку несколько раз при первом использовании инструмента. Сила выглаживания зависит от прочности материала, шероховатости предварительной обработки, направленной шероховатости и размеров заготовки.

Начальное усилие при выглаживании для испытания может быть выбрано 38 Ньютонов (расстояние давления =0,1 мм). Во время выглаживания заготовка может вращаться в любом направлении. Скорость резания (Vc) может достигать не более 160 м/мин. Начальную скорость(Vc) для тестирования можно выбрать 50 м/мин.

Подача осуществляется в направлении оси заготовки. Подача может быть выбрана в диапазоне 0,01 – 0,2 мм/об. в зависимости от таких параметров, как предварительная обработка, тип материала, твердость материала и желаемая шероховатость поверхностей. Начальную подачу для тестирования можно выбрать 0,1 мм/об.

Перед началом процесса убедитесь, что на поверхности заготовки нет металлических частиц. Очистите поверхность сжатым воздухом, металлической щеткой или промыть фильтрованной охлаждающей жидкостью.
Эмульсию (масло и вода) следует использовать для охлаждения и смазки инструмента и заготовки. Эмульсию следует непрерывно заливать между заготовкой и полировальной вставкой с начала процесса и до его окончания. Эмульсию следует очищать с помощью фильтра диаметром не более 40 микрон.

Чугун выделяет мелкие частицы графита во время процесса выглаживания. Эта ситуация может привести к поломке, быстрой деформации и заклиниванию инструмента. Необходимо обеспечить подачу охлаждающей жидкости-смазки с максимально возможным расходом.

Данная оснастка хоть и не слишком хитрая в изготовлении, но имеет ряд особенностей и нюансов, и как правило имеет очень высокие цены.

Алмазный полировальный инструмент DS состоит из поворотной роликовой головки на 180 ° и держателя инструмента.

С целью повышения производительности обработки и улучшения качественных характеристик поверхности применяют различные формы заточки инструментов. Например, известны конструкции инструментов с криволинейной рабочей поверхностью, выполненной по форме половины поверхности эллипсоида вращения с отношением полуосей 1,8…8.

Ниже на рисунке б представлен инструмент для выглаживания с криволинейной рабочей поверхностью, состоящей из двух участков, один из которых заборный, а другой выглаживающий.

Одним из направлений повышения эффективности обработки выглаживанием является введение в зону обработки дополнительного высокоинтенсивного источника энергии ультразвуковых колебаний. Сущность технологии такая же, как и при обычном выглаживании, но при этом выглаживающему инструменту сообщаются механические колебания определенной амплитуды с ультразвуковой частотой. Схема обработки приведена на рисунке ниже.

Сущность технологии заключается в следующем:

Инструмент внедряется в обрабатываемую поверхность с заданным усилием P. От ультразвукового генератора (УЗГ) через ультразвуковую колебательную систему (УЗКС) инструменту сообщаются дополнительные колебания определенной амплитуды 2A с ультразвуковой частотой. За счет множества микроударов инструмента по обрабатываемой поверхности достигаются значительное улучшение физико-механических свойств поверхности по сравнению с традиционной обработкой без ультразвука. В литературе имеются обширные данные об эффективности ультразвуковой упрочняющей обработки. Сообщение инструменту ультразвуковых колебаний осуществляется с помощью специальной системы УЗКС (ультразвуковая колебательная система). УЗКС представляет собой ультразвуковой преобразователь из специального материала (магнитострикционного или пъезоматериала), соединенного с концентратором. В свою очередь на торце концентратора закрепляется инструмент для выглаживания.

Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации сайта и активной гиперссылкой на источник.

Источник

Технология алмазного выглаживания деталей

Технические науки

Похожие материалы

Стойкость природных и синтетических кристаллов алмаза примерно одинакова. Формирование поверхностного слоя при алмазном выглаживании происходит вследствие пластической деформации обрабатываемой поверхности. Под действием радиальной силы, действующей на поверхность контакта алмаза с деталью, возникают контактные давления.

Если их величина превышает предел текучести, возникает пластическая деформация тонких поверхностных слоев. При пластической деформации поверхностный слой приобретает волокнистое специфическое строение (текстуру), исходная кристаллическая решетка искажается.

Выглаживание заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом — выглаживателем. При этом неровности поверхности, оставшиеся от предшествующей обработки, сглаживаются частично или полностью, поверхность приобретает зеркальный блеск, повышается твердость поверхностного слоя, в нем образуются сжимающие остаточные напряжения, изменяется микроструктура и создается направленная структура (текстура). После выглаживания поверхность остается чистой, не шаржированной осколками абразивных зерен, что обычно происходит при процессах абразивной обработки. Такое сочетание свойств выглаженной поверхности предопределяет ее высокие эксплуатационные качества — износостойкость, сопротивление усталости и т.д.

Эффективность алмазного выглаживания различных материалов в значительной мере определяется их структурным исходным состоянием. При выглаживании деталей из стали 45 установлено, что наиболее интенсивно возникает деформация в феррите, менее интенсивно — в перлите за счет ее блокирования хрупкими цементитными пластинами. Характерно, что насыщение поверхностного слоя дислокациями происходит при выглаживании деталей с определенной силой P_у= 200 Н (для стали 45). При алмазном выглаживании происходят структурные и фазовые превращения. Так, выглаживание деталей из низкоуглеродистой стали, приводит к увеличению концентрации на поверхности атомов углерода в 1,5–2 раза по сравнению со шлифованием. Высокая эффективность упрочнения мартенситной структуры и увеличение предела выносливости по сравнению с сорбитной при поверхностной пластической деформации объясняется более высокой плотностью дефектов, образующихся при деформировании стали с большим содержанием углерода в твердом растворе, а также дополнительным упрочняющим влиянием взаимодействия дислокаций с атомами углерода в мартенсите. Эксплуатационные характеристики деталей машин определяются качеством поверхностного слоя. В тонком поверхностном слое возникают усталостные трещины, происходят процессы коррозии и начинается изнашивание. На процессы изнашивания при контактном взаимодействии будут оказывать влияние как геометрические характеристики поверхностного слоя (макро-отклонения, волнистость, шероховатость), так и физико-механические свойства (твердость и остаточные напряжения, глубина и степень деформационного упрочнения, структурное состояние металла). Шероховатость (высота, форма неровностей и их направление) в значительной степени влияет на износостойкость деталей. Результаты исследований показали, что 70–80 % всей вариации показателей износостойкости связаны с параметрами шероховатости.

В начале работы узла трения контакт поверхностей деталей происходит по вершинам микронеровностей, фактическая площадь контакта мала, а удельные нагрузки большие, часто превышающие предел текучести. Как следствие, происходит разрушение микронеровностей за счет их пластического деформирования или среза, между соприкасающимися поверхностями появляется зазор. Высота неровностей в этот период уменьшается на 65–75 %, что должно привести к увеличению фактической площади контакта, а следовательно, к снижению давления. Однако появление зазоров вызывает увеличение динамической составляющей нагрузки, что затягивает период приработки, а в особо тяжелых условиях контактного нагружения может привести к катастрофическому изнашиванию, минуя фазу установившегося износа.

При работе в легких и средних условиях в период приработки шероховатость приобретает оптимальную высоту и направление, почти не зависящие от первоначальной геометрии. Поэтому важно в процессе механической обработки создавать поверхности, шероховатость которых по возможности будет соответствовать приработанным поверхностям трения для конкретных условий изнашивания. В общем случае изнашивание в зависимости от высоты неровностей имеет характер с явно выраженным оптимумом. Возрастание износа с увеличением высоты неровностей обусловлено механическим зацеплением, срезом и их смятием, а при уменьшении высоты неровностей по сравнению с оптимальной поверхностью износ увеличивается за счет возникновения молекулярного сцепления и заедания плотно соприкасающихся поверхностей.

Как указывалось выше, гальваническое нанесение хрома в машиностроении весьма эффективно, но не лишено недостатков. Так, покрытие по мере износа может отслаиваться от поверхности детали под действием абразивных включений, попадающих в трущиеся поверхности. Поэтому требуется дополнительная обработка методом пластического деформирования с целью ликвидации рисок и задиров на поверхности покрытия.

Металлизированные покрытия, также нашедшие широкое применение в машиностроении, имеют недостатки. Исследованиями установлено, что в металлизированном покрытии имеется большое количество пор. Поры хорошо удерживают масло при работе деталей в узлах трения с применением смазки. Однако, при работе поверхностей трения в условиях контакта с жидкой средой такие покрытия разрушаются из-за расклинивающего эффекта жидкости в порах. Поры необходимо закрыть, и это возможно только при помощи дополнительной обработки методом пластического деформирования.

Поэтому задачей данной работы является проведение экспериментов по исследованию влияния метода пластического деформирования, в частности, метода алмазного выглаживания на изнашивание поверхностей трения наносимых покрытий.

Источник