Обработка синтетических материалов
12.5. Обработка синтетических материалов
Одной из важнейших предпосылок высокого качества синтетических покрытий является соответствующая подготовка поверхностей восстанавливаемых деталей. Наиболее важным является влияние шероховатости на прочность покрытия. По мере ее увеличения прочность сцепления увеличивается как следствие увеличения площади контакта между основным металлом и покрытием. В то же время, прочность сцепления заметно снижается, если расплавленный материал из-за малой текучести не способен заполнить углубления шероховатой поверхности.
Поверхности восстанавливаемых деталей подготавливают при помощи токарной обработки или шлифования. Обработку на токарных станках проводят без применения охлаждающей жидкости, чтобы избежать загрязнения детали. При помощи шлифования подготавливают поверхности, имеющие твердость HRC 50 — 60.
Долговечность покрытий в значительной мере зависит от равномерности толщины слоя. На срок службы покрытия тела вращения (с максимальной овальностью 0,01 — 0,03мм) существенным образом влияют не только подготовка поверхности, но и точность обработки под номинальный размер. Неравномерная толщина слоя является источником внутренних напряжений, в результате которых происходит отслоение покрытий. Это вредное явление наблюдается главным образом у покрытий, нанесенных на стенки отверстий, в тех местах, где диаметр сверления изменяется ступенчато.
Перед обработкой под номинальный размер, выполняемой после нанесения покрытия, для точного центрирования и базирования детали в станке необходимо проверить центровые отверстия и базы, удалить случайные наплывы пластмассы, не повредив металлическую основу. Нанесение покрытий всегда целесообразно выполнять таким образом, чтобы центровые отверстия оставались совершенно чистыми. Если они находятся вблизи покрываемых поверхностей, то их следует прикрывать. С края поверхности, покрытой пластмассовым слоем, который при сборке должен соответствовать точной пек ездке детали, в процессе доводки до номинального размера (вала и отверстия) -должна .быть снята .фаска 303x3 или 30°Х5мм для предупреждения перекосов при сборке.
Режим обработки резанием термопластов (в том числе покрытий из полиамида) зависит от температуры плавления материала. Параметры заточки режущего инструмента и скорость резания отличаются от условий характерных для металлов. Общее правило — режущий инструмент должен контактировать с обрабатываемым материалом на возможно меньшей поверхности и возможно меньшее время.
Охлаждение режущего инструмента:
при токарной обработке — только воздушное охлаждение или вообще без охлаждения (чтобы иметь возможность вторичного использования стружки);
при шлифовании—обильная струя охлаждающей эмульсии.
Максимальное сечение стружки ограничивается лишь допустимым усилием резания, которое зависит от подачи и глубины резания, материала заготовки, ее формы, способа закрепления детали, и жесткости резца.
Рекомендуемые материалы
Предел прочности при растяжении полиамидов — 60 ÷120Н/мм2, а металлов (от чугунного литья до стальных сплавов) — 120 — 150Н/мм2. Из этого следует, что определением площади сечения стружки при обработке пластмасс можно пренебречь. При черновом обтачивании необходимо подбирать наибольшее сечение с такой глубиной резания, чтобы до достижения припуска для чистового обтачивания требовалось минимальное число проходов. При значительной глубине резания следует применять малые скорости вращения.
К пластмассовым покрытиям могут быть применены, как правило, те способы и виды обработки, которые используются для металлов. Весьма важным моментом является центрирование детали. Ее необходимо закреплять в старых центровых отверстиях, чтобы толщина покрытия была везде одинаковой.
Наиболее распространенным способом обработки пластмассовых покрытий до номинальных размеров является точение.
Частоту вращения токарного станка следует устанавливать в каждом отдельном случае, согласуясь с формой детали и принимая во внимание скорость резания, необходимую для обработки. Для трех основных групп деталей рекомендуются следующие режимы:
для фасонных, несбалансированных частота вращения станка n—200÷400 об/мин, скорость резания υ=100÷300 м/мин;
для фасонных, среднесбалансированных n—4004÷630 об/мин, υ=100÷400 м/мин;
для сбалансированных тел вращения n=630÷1800 об/мни, υ=1004÷800 м/мин.
Для обработки деталей, относящихся к первым двум группам, целесообразно изготовлять зажимные приспособления, которые помимо центрирования позволяют сбалансировать неравномерное распределение массы и избежать резонансных биений даже при высокой частоте вращения. Нельзя превышать рекомендуемые значения скоростей резания, ибо увеличение скорости резания на 5 % приводит к сокращению срока службы инструмента на 20 ÷ 40 %.
Достаточно хорошее качество поверхности покрытия может быть получено резцами со следующими углами заточки:
главный задний угол α= 10÷15°; вспомогательный задний угол α1=6÷8o; передний угол γ=20÷30°; радиус при вершине резца r = 0,5÷1 мм (полированный).
При обработке твердых вязких материалов, при небольшой рабочей подаче и при обработке пластмасс целесообразно переднему углу придавать отрицательное значение на длине 1 мм и режущую кромку полировать. Отрицательный угол усиливает режущую кромку и вершину резца. При обточке деталей, поверхность которых не является непрерывной, угол наклона всегда должен быть отрицательным, что избавляет вершину резца от ударов. При отрицательном угле режущей кромки создается усилие, направленное не на изгиб, а на сжатие, в результате чего снижается вибрация, обусловленная эластичностью материала. Твердосплавный материал при сжатии выдерживает в 5 раз большую нагрузку, чем при изгибе. Придав отрицательное значение переднему углу, предупреждают разрушение головки резца.
Рекомендуемое сечение резца — 20X20 мм, расстояние между вершиной резца и местом крепления должно находиться в предел ах 20 — 50мм. При большем выносе необходимо увеличить сечение резца; в противном случае даже при обработке пластмассы резец может получить недопустимую вибрацию.
Известны следующие способы крепления обрабатываемых деталей:
токарная обработка детали в поводковом хомуте между двумя центрами обеспечивает наилучшее центрирование. Иначе при обтачивании длинных, пустотелых деталей или деталей с малым диаметром появляется сильная вибрации;
зажим детали в патрон с использованием центра обеспечивает более прочное закрепление детали. Этот способ может быть применен только в том случае, если перед нанесением покрытия была подготовлена база для точной установки детали;
зажим детали лишь в патрон применяют при обработке коротких изделий большого диаметра.
Шероховатость поверхностей, обеспечиваемая точением, зависит от многих факторов. К ним, в частности, относится установка резца относительно оси обрабатываемого изделия, которая изменяет значения углов резания. Эффективность углов резания определяется положением инструмента относительно оси обрабатываемой детали (в зависимости от того, зажимается ли резец выше или ниже осевой линии).
Передний и задний углы резца изменяются следующим образом;
если резец расположен выше осевой линии, то угол γ будет больше, а угол α меньше;
если резец располагается ниже осевой линии, то меньше будет угол γ и больше угол α.
Чистовое точение под номинальный размер (или тонкое растачивание) необходимо для пластмассовых покрытий. Цель чистовой обработки — обеспечение заданных формы, допусков и шероховатости поверхности. Предъявляемые требовании обычно могут быть выполнены только при малых силах резания, т.е. при малых его глубине, подаче и соответствующем радиусе при вершине резца.
На пластмассовых покрытиях нецелесообразно создавать зеркально гладкую поверхность. Обработка поверхностей, совершающих прямолинейные движения, шлифовальной шкуркой строго запрещена, поскольку отделяющиеся абразивные частицы проникают в толщу мягкого (податливого) материала, что при эксплуатации приводит к ускоренному износу поверхности контртела. В результате подбора целесообразного вида обработки пластмассового покрытия имеется возможность повысить способность смазочного вещества удерживаться на поверхности детали, что исключает сухое трение и облегчает приработку валов и подшипников.
Высота шероховатостей hmax уменьшается при увеличении скорости резания. При небольшой скорости резания материал начинает прилипать к резцу, в то время как при значительной скорости резания поверхность плавится, и стружка обламывается.
Шероховатость поверхности в микронах
hmax=s2/(8r)
где s — подача, мм/об; r-— радиус при вершине резца, мм.
Шероховатость поверхности растет с увеличением подачи и уменьшается с увеличением угла резания.
При обработке синтетических покрытий шлифованием необходимо учитывать, что предпочтительными являются круги, изготавливаемые из электрокорунда или карбида кремния на керамической связке с плотностью 3 — 5. Диаметр круга — 300 — 400 мм, ширина — 35 — 60 мм.
Вместе с этой лекцией читают "9 Электрический расчет осветительной установки".
Рекомендуемые технологические параметры: скорость круга — 20— 40 м/с, скорость обрабатываемой поверхности детали — 20 — 30 м/мин, глубина резания — 0,008 — 0,015мм. Допускается применять малую глубину резания, в противном случае в результате сильного нагрева пластмассовое покрытие может отслоиться от металлической поверхности.
Осевая подача на один оборот детали «=(0,4 — 0,8) В, где б — ширина шлифовального круга.
Тонкое (алмазное) точение значительно более рентабельно, чем шлифование. С его помощью можно обеспечить шероховатость поверхности, отвечающую как монтажным, так и эксплуатационным требованиям. Прибегать к шлифованию допускается в исключительных случаях.
Окончательно обработанные детали подвергают тщательному контролю. С поверхностей резьб, отверстий, монтажных поверхностей (например, с поверхностей скольжения, из проточек для масла и консистентного смазочного материала, шпоночных пазов и т. д.) удаляется случайно попавшая пластмасса. Натекший в отверстие для смазочного материала расплав можно удалять сверлением, но тек, чтобы не повредить покрытие. При зенковании необходимо следить за тем, чтобы не затронуть металлическую поверхность, поскольку нарушение сплошности может привести к отслоению покрытия. У деталей, имеющих отверстия для смазочного материала, переходящие в плоский смазконакопитель, сплошность покрытия тока не должна быть нарушена,
Смазочные канавки обычно выполняют на детали еще до нанесения покрытия, чтобы после этой операции проводить окончательную (по размеру) обработку, не обнажая металлической поверхности.
Для правки резьбы целесообразно использовать метчики и плашки, поскольку при очистке скребком или металлической щеткой резьба может быть нарушена.
