Доводка и полирование поверхностей

Сущность процесса доводки и полирования поверхностей

Доводка металлов есть способ заключительной обработки поверхности свободными зернами порошкообразных абразивов с целью получения точной формы, точных размеров (до 0,1 мк) и высокой чистоты поверхности (11 —14 класса). В том случае, когда назначение процесса заключительной обработки сводится к решению только одной задачи — приданию поверхности чистоты и гладкости, его называют полированием.

Доводящие инструменты, предназначенные для нанесения на их поверхности шлифующей смеси и для осуществления процесса доводки, называются притирами.

Среди различных видов доводки в инструментальном производстве наибольшее применение находит доводка с намазкой притиров абразивной смесью (ручная доводка шаблонов и калибров и механическая доводка твердосплавных режущих инструментов) и доводка шаржированными притирами (доводка концевых мер длины и некоторых других измерительных инструментов).

Производительность процесса доводки и качество обработанной с ее помощью поверхности зависят от применяемых абразивных материалов и свойств смазывающих веществ, от конструкции и материала притиров и режимов доводки, т. е. от давления инструмента на обрабатываемую поверхность и скорости перемещения поверхности притира по отношению к детали.

Доводка и полирование поверхностей осуществляется порошками карбида бора, карбида кремния, электрокорунда, корунда, наждака, окиси хрома, прокаленной окиси железа, или крокуса, окиси алюминия. Для доводки инструментов из твердых сплавов, кроме карбида бора, применяются порошки абразивного материала В1 и алмаза. Порошки, применяемые для этих целей, носят название абразивнодоводочных материалов.

Применение абразивнодоводочных материалов имеет свои особенности. Дело в том, что абразивнодоводочные материалы могут быть и тверже, и мягче обрабатываемого материала. К твердым материалам относятся: алмаз, карбид бора, карбид кремния, электрокорунд и корунд.

Наибольшей производительностью и стойкостью при доводке стальных поверхностей чугунными притирами обладает белый электрокорунд. За ним следует электрокорунд нормальный, карбид кремния и, наконец, естественный корунд. Производительность пасты ГОИ, изготовленной из мягкого доводочного материала— окиси хрома, значительно ниже производительности естественного корунда.

Производительность доводки шлифовальными порошками, изготовленными из твердых материалов, зависит также и от их зернистости. Чем крупнее зерно, тем скорее идет доводка, однако поверхность при этом получается менее чистой. Съем металла за единицу пути увеличивается до -зернистости № 220. Дальнейшее увеличение зернистости ухудшает чистоту поверхности, но на величине съема не сказывается. Это обстоятельство заставляет для предварительной доводки применять шлифовальные порошки № 220, 240, 280 и 320, а для окончательной — микропорошки М28, М20, М14, М10. М7 и М5.

При шаржировании притиров увеличение зернистости свыше М7 также не дает роста производительности доводки.

Каким же образом удается зернам мягких доводочных материалов удалять с обрабатываемой поверхности частицы более твердых материалов?

Процесс доводки мягкими доводочными материалами состоит в том, что вещества, при помощи которых производится доводка, химически действуют на поверхность металла, образуя более мягкую тонкую пленку, которая затем сцарапывается абразивными чертами. После этого пленка образуется вновь и вновь удаляется*

Режущие свойства мягких доводочных материалов различны: наибольшими обладает окись хрома, за нею следует окись железа, и наименьшими — окись алюминия. Поэтому из мягких доводочных материалов наиболее распространена окись хрома, которая чаще всего употребляется не в виде порошка, а в виде пасты ГОИ.

Паста ГОИ изготовляется трех сортов:

  1. грубая паста с режущими свойствами 45, 40, 35, 30, 25 и 18 мк;
  2. средняя паста 17, 15, 10 и 8 мк;
  3. тонкая паста 7, 6, 4 и 1 мк.

Режущие свойства пасты выражаются в микронах и характеризуются толщиной слоя мателла, снимаемого с детали при доводке во время прохождения ею пути, равного 40 м. Абразивная способность пасты зависит от температуры прокаливания окиси хрома, влияющей на величину ее зерен. Состав пасты ГОИ приведен в табл.

Химический состав пасты ГОИ (в процентах)

Прокаленная окись хрома имеет лучшие режущие свойства и меньшую способность вдавливаться (шаржироваться) в поверхность детали. Это позволяет доводить пастами не только весьма твердые, но и достаточно мягкие материалы. Мягкие абразивно-доводочные материалы исключают возможность повреждения поверхности случайно попавшими крупными зернами абразива и дают высокую степень чистоты поверхности.

Итак, как правильно выбрать тот или иной абразивнодоводочный материал для конкретных условий доводки?

  1. Лучшими абразивными материалами для предварительной доводки поверхности закаленной стали являются (в порядке снижения режущих свойств): электрокорунд белый, электрокорунд нормальный, карбид кремния, корунд естественный и, наконец, паста ГОИ, грубая и средняя. Паста ГОИ, вследствие ее малой стойкости, применяется только для ручной доводки малых поверхностей- Для доводки поверхности металлокерамических твердых сплавов применяются порошки алмаза, карбида бора и карбида кремния. Доводка порошком алмаза наиболее производительна и дает блестящую доведенную поверхность, но, вследствие высокой стоимости, применяется только для очень тонкой отделки твердых сплавов при изготовлении измерительного инструмента.
  2. Не следует пользоваться грубыми номерами абразивных материалов при незначительной величине припуска под доводку, так как образовавшиеся глубокие риски могут оказаться невыведен-ными при полировании. Кроме того, увеличение зернистости доводочных материалов дает эффект до известного предела, дальнейший рост зернистости, кроме ухудшения чистоты поверхности, ничего не дает.
  3. Значительный припуск позволяет начинать доводку более глубокими номерами микропорошков (М28) и заканчивать ее более тонкими (М5).

Однако успешный ход процесса доводки обеспечивается правильным выбором не только доводочных материалов, но и смазывающих веществ. Эти вещества помогают сохранить остроту абразивных зерен, ускорить процесс доводки, увеличить точность и чистоту обработанной поверхности. В связи с этим для отдельных видов работ рекомендуются смазывающие вещества, приведенные в табл.

Назначение смазывающих веществ для доводки

Добавка веретенного масла к такому, например, смазочному веществу, как керосин, увеличивает производительность доводки. Так, смесь, состоящая из двух частей масла и одной части керосина, более чем в 1,5—2 раза увеличивает производительность доводки. Дальнейшая добавка масла в керосин ведет к снижению производительности.

Веществами, еще в большей степени ускоряющими процесс доводки, являются олеиновая и стеариновая кислоты, а также канифоль, прибавляемые к смазочному веществу в небольших количествах. Особое влияние на увеличение съема металла при доводке оказывают добавки олеиновой кислоты (до 2,5%) и канифоли (до 7,6%), позволяющие увеличить производительность доводки в 2—3 раза.

Смазывающие вещества наносятся на притир вместе с абразивным материалом тонким слоем. Излишек этих веществ снижает производительность и точность процесса доводки.

Процесс доводки идет наиболее производительно при удельном давлении на обрабатываемую поверхность в пределах 1,5—2 кг/см2. Дальнейшее повышение удельного давления ухудшает качество доводки, не повышая ее производительность. Большое значение имеет и скорость перемещения детали относительно поверхности притира. По мере увеличения скорости растет съем металла с поверхности, но одновременно резко возрастает теплообразование, заставляющее расходовать излишнее время па остывание детали для промера. Рост скорости также снижает й качество доводки. Поэтому средние скорости при предварительной доводке не превышают 35—40 м/мин, а при окончательной доводке и полировании 25 м/мин. При доводке режущего инструмента из твердых сплавов эта скорость составляет 60—90 м/мин (1—1,5 м/сек). Особенно отрицательно сказывается излишне большая скорость при доводке хромированных поверхностей, приводящая к сползанию покрытия и порче поверхности.

Для доводки применяют два вида притиров: притиры, соприкасающиеся с деталью при доводке по одной линии (фиг. 50, а), и притиры, соприкасающиеся с ней по поверхности (фиг. 50, б). Первый вид притиров применяется при весьма тонкой доводке и полировании цилиндрических и конических поверхностей. Второй вид используется для большинства доводочных работ, за исключением случаев особо точной доводки.

Фиг. 50. Притир для доводки цилиндрической и конической поверхностей (а) и плоский притир (б).

Осуществление процесса доводки требует, чтобы абразивные зерна вдавились в поверхность притира. Это вдавливание зерен в его поверхность называется процессом шаржирования притира.

Шаржирование может быть принудительным и естественным.

Принудительное шаржирование имеет место при работе твердыми абразивнодоводочными материалами. Для этого притир покрывается тонким и ровным слоем доводочного материала, который вдавливается затем в поверхность с помощью ролика или плитки. После равномерного насыщения поверхности излишки абразива удаляются.

При работе мягким абразивным материалом процесс шаржирования происходит естественным путем. В этом случае поверхность притира или детали покрывается ровным слоем полужидкой абразивной пасты, которая во время доводки вдавливается в более мягкий материал притира.

Само собой разумеется, что в обоих случаях необходимо, чтобы материал притира был значительно мягче материала детали. Применение слишком твердого материала для изготовления доводящих инструментов приводит к преждевременному дроблению абразивных зерен, неравномерным штрихам на поверхности детали, слабому проникновению зерен в притир и низкой производительности процесса. Поэтому доводящий инструмент изготовляется из таких сравнительно нетвердых материалов, как алюминий, пластические массы, стекло зеркальное, стекло пирекс, красная медь, латунь и чугун. Уменьшение твердости материала притира в пределах одного вида материалов способствует росту производительности доводки.

Если от детали требуется только чистота и гладкость поверхности, применяют притиры из весьма мягкого материала (из красной меди). В том случае, если необходимо еще создать и точную геометрическую форму, пользуются притирами из твердых материалов (например, из твердого чугуна).

оводящий инструмент из стекла дает высокую точность и чистоту поверхности, но малую производительность и поэтому служит только для окончательной доводки высокоточного инструмента.

Притиры из пластмасс дают меньший съем металла, чем притиры из чугуна и стекла.

Рейтинг@Mail.ru