Слесарно-механическая обработка
ГЛАВА 11
Слесарно-механическая обработка
§ 22. Общие понятия
Слесарно-механическая обработка — не только самостоятельный способ восстановления деталей (обработка под ремонтные размеры, применение дополнительных деталей), но и составная часть процессов восстановления деталей другими способами (гальваническими покрытиями, сваркой и наплавкой, металлизацией, давлением и др.), подг. или закл. операции.
Слесарно-механическая обработка состоит из слесарной и механической обработки, которые часто применяются в сочетании между собой.
Слесарная обработка представляет собой холодную обработку металлов, выполняемую ручным или механизированным инструментом. При восстановлении деталей применяют следующие виды слесарной обработки: разметка, рубка, опиливание, отрезание, запрессовка деталей, развертывание, нарезание резьбы, правка и гибка.
Механическую обработку резанием принято разделять на такие виды.:
а) предварительную обработку (черновое точение, черновое фрезерование, сверление);
б) чистовую обработку и отделку (тонкое точение, развертывание, протягивание, тонкое фрезерование, тонкое шлифование, притирка, хокингование, суперфиниш).
Рекомендуемые материалы
В процессе предварительной обработки снимают основную часть общего припуска. Цель чистовой обработки — придать обрабатываемой поверхности заданные форму, размер и шероховатость (чистоту) поверхности, а также обеспечить правильное ее положение по отношению к другим поверхностям.
Чистовая обработка без последующей отделки применяется в тех случаях, когда к обрабатываемой поверхности не предъявляют особо важных требований в отношении точности и качества поверхности (до З—4-го класса точности и до 4—б-го класса чистоты).
для обеспечения высокой точности и качества поверхности (1—2-го класса точности и выше 6-го класса чистоты) после чистовой обработки применяют отделку поверхности. Превышение допустимой шероховатости (недостаточная чистота) поверхностей трения способствует повышению износа деталей и сокращению срока их службы. Поэтому при ремонте окончательной обработки поверхностей деталей должно быть уделено большое внимание.
Притирка представляет собой особо точный способ чистовой обработки, выполняемый с помощью притирочных материалов. В процессе притирки происходит механическое удаление частиц металла абразивными веществами, нередко сопровождающееся химическим разрушением поверхности под действием активных веществ, входящих в состав притирочных материалов. В последнем случае на обрабатываемой поверхности образуются пленки окисляющегося металла, которые затем снимаются при перемещении притира или детали, что приводит к ускорению процесса обработки.
Слой металла, снимаемый в процессе притирки, составляет 0,003—0,03 мм. Притиркой достигается высокая точность размеров и геометрической формы детали (до 0,001—0,002 мм), шероховатость поверхности до 13-го и 14-го классов, а также газовая и жидкостная непроницаемость сопряженных поверхностей.
Качество и производительность притирки во многом зависят от правильного выбора притирочных материалов. Притирочными материалами служат абразивные порошки, пасты и шлифовальная шкурка, а также смазочные и связывающие вещества. Последние применяются в смеси с абразивными порошками или пастами.
Для притирки деталей наиболее широко применяются следующие абразивные порошки: карбид бора, карбид кремния, электрокорунд, наждак и битое стекло. Карбид кремния используют преимущественно для притирки чугуна, латуни, меди, алюминия и эбонита; электрокорунд — для притирки закаленных стальных деталей; наждак и битое стекло — для притирки кранов и другой арматуры из бронзы, латуни, алюминия.
Из паст наиболее употребительной является паста ГОИ (Государственного оптического института), выпускаемая предприятиями химической промышленности.
Смазывающие вещества облегчают процесс притирки и способствуют уменьшению шероховатости обработанной поверхности.
В качестве смазывающих веществ применяют керосин, машинное и веретенное масла, дизельное топливо и др. Чтобы получить смесь абразива со смазкой требуемой густоты, в нее добавляют связывающие вещества: парафин, стеарин, воск.
В процессе притирки происходит сложное относительное перемещение притираемых деталей или детали и притира. Характер движения при этом должен обеспечивать невозможность повторения абразивными зернами ранее пройденного ими пути, чем обеспечивается наиболее равномерное и производительное снятие металла с обрабатываемой поверхности. Притирка может быть выполнена вручную и механически (на станках).
Различают два вида притирки: взаимную притирку непосредственно соприкасающихся поверхностей (например, притирку клапанов к их гнездам) и притирку, выполняемую с помощью инструмента — притира (например, притирку наружных и внутренних цилиндрических поверхностей плунжерных пар ТНВД). Необходимо отметить, что после взаимной притирки детали теряют взаимозаменяемость (клапан, притертый к определенному гнезду, не обеспечит герметичность сопряжения при постановке его в другое гнездо), в то время как после притирки деталей с помощью притиров взаимозаменяемость деталей не нарушается.
Притиры чаще всего изготовляют из серого чугуна, реже из меди или латуни.
Притирку применяют при восстановлении плунжерных пар насосов-форсунок дизельных двигателей, нагнетательных (обратных) клапанов топливоподкачивающих помп, топливных пробковых кранов. Некоторые случаи полирования, например, полирование поршневых пальцев, коренных и шатунных шеек коленчатых валов, также можно рассматривать как вид притирки.
Полирование производится с целью уменьшения шероховатости поверхности. Толщина слоя металла, снимаемого при полировании, не превышает 0,005 мм.
Хонингование является процессом отделки предварительно обработанной поверхности отверстия помощью специальной головки, несущей алмазные или абразивные бруски. В процессе работы хонинговальная головка совершает одновременно вращательное и возвратно-поступательное движение, в результате чего на обрабатываемой поверхности создается косая сетка рисок — следов обработки алмазными или абразивными зернами. В результате пересечения рисок на обработанной поверхности образуются микроскопические углубления, в которых удерживается смазка. Незначительная шероховатость (8—12-й класс) в сочетании с хорошей способностью сохранять смазку является большим преимуществом хонингования.
Особенно эффективно хонингование брусками из синтетических алмазов. Эти бруски изготовляют из алмазного порошка спеканием на металлической связке (80% меди и 20% . Алмазный брусок состоит из двух слоев:. алмазоносного и безалмазного (из материала связки). Алмазные бруски могут быть различных размеров в зависимости от размеров обрабатываемых деталей.
Высокие режущие свойства синтетических алмазов значительно снижают температурные деформации и усилия резания при хонинговании, что обеспечивает лучшее исправление геометрической формы обрабатываемых отверстий при высокой производительности и стабильности процесса по сравнению с обычным абразивным хонингованием. Стойкость брусков из синтетических алмазов превышает стойкость обычных абразивных брусков в 80—200 раз. Расчеты показывают, что при хонинговании цилиндров двигателя алмазными брусками расходы на инструмент во много раз ниже, чем при хонинговании обычными абразивными брусками. При хонинговании обрабатываемая поверхность обильно поливается смазочно-охлаждающей жидкостью, которая не только оказывает охлаждающее действие, но и способствует удалению с поверхности детали металлической стружки и продуктов износа брусков. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяют дизельное топливо, керосин или смесь керосина с веретенным маслом (20—30%). Хонингование рекомендуется производить при окружной скорости головки 45— 90 м/мин. Скорость возвратно-поступательного движения хонинговальной головки 10—25 м/мин. В процессе хонингования бруски раздвигаются по мере снятия металла.
Хонингование применяют для отделки рабочих поверхностей цилиндров двигателей, поверхностей отверстий верхних и нижних головок шатунов шестерен и других деталей.
Суперфиниш заключается в том, что металл снимается с поверхности вращающейся детали весьма мелкозернистыми абразивными брусками (зернистостью М28—М20), которые непрерывно и медленно (со скоростью 1,5—3,0 м/мин) совершают возвратно-поступательное движение вдоль образующей обрабатываемой поверхности. Одновременно бруски совершают короткие (5—3 мм) колебательные движения. Частота их — 500—800 и более колебаний в минуту. Рабочей жидкостью является смесь керосина с маслом. При этом виде обработки снимается очень малый слой металла (0,005—0,02 мм) и обеспечивается шероховатость поверхности 10—13-го класса. Продолжительность процесса 0,5—1,5 мин. Перед суперфинишем детали шлифуются. Детали, обработанные суперфинишем, имеют зеркальную или темно-матовую поверхность. Благодаря малым удельным давлениям (1,5—2,5 кГ/см) и отсутствию нагревания при обработке не происходит разрушения кристаллической структуры поверхностного слоя, обработанные поверхности весьма износоустойчивы. На ремонтных предприятиях этот вид обработки для окончательной отделки шеек коленчатых валов двигателей и других деталей.
На ремонтных предприятиях применяются те же виды механической обработки, что и на машиностроительных предприятиях, где изготовляются новые детали. Однако механическая обработка восстанавливаемых деталей характеризуется некоторыми особенностями, которые вызываются следующими причинами:
В лекции "Ведущие бурильные трубы" также много полезной информации.
1) Неравномерным износом поверхности детали, в результате чего в процессе обработки приходится снимать слой металла, неравномерный по толщине; вызванное этим изменение усилия резания при каждом обороте детали может привести к искажению формы обработанной поверхности.
2) Нарушением правильного взаимного положения поверхностей детали вследствие ее деформации, износа или повреждения отдельных поверхностей в процессе эксплуатации. Это приводит к потере баз, которые были использованы при изготовлении детали.
3) Необходимостью обрабатывать некоторые поверхности детали, имеющие высокую твердость, так как нарушение свойств, полученных в результате термической обработки, нежелательно.
4) Малой величиной припусков (обработка после хромирования и т.п.).
5) Специфическими свойствами слоя металлопокрытий (хромирование, металлизация, наплавка) поверхности детали. Например, поверхности детали, восстановленные наплавкой, в ряде случаев имеют неравномерную структуру и твердость, что приводит к изменению условий резания, в результате чего возможно нарушение требуемой точности и шероховатости обработанной поверхности.
Очень важно при восстановлении деталей добиться правильного взаимного расположения установочных баз, обеспечивающего соосность или перпендикулярность отдельных поверхностей, в соответствии с техническими условиями. Поэтому выбору базовых поверхностей следует уделять особое внимание. Необходимо стремиться к тому, чтобы при восстановлении деталей были использованы те же базовые поверхности, что и при их изготовлении. Однако это не всегда удается по ряду причин: поверхности, которые были базовыми при изготовлении деталей, изношены или повреждены в процессе эксплуатации; механическая обработка деталей в процессе их изготовления производилась на технологических базах, которые после окончания обработки были удалены (например, так называемые технологические центровые отверстия и др.). Поэтому при выборе базовых поверхностей приходится ориентироваться па неизношенные поверхности или исправлять поверхности, принятые в свое время заводом-изготовителем. Иногда производят комбинированную установку детали по сохранившемуся центровому отверстию и одной из менее изношенных рабочих поверхностей
