Как отполировать отверстие в металле
Шлифование отверстий
Фиг. 208. Схема внутреннего шлифования.
Шлифование отверстий производится на внутришлифовальных станках двумя способами:
1) при вращающемся изделии и
2) при неподвижном изделии — на станках с так называемой планетарной передачей.
Наиболее распространён первый способ, применяемый главным образом для шлифования закалённых деталей, как то: цилиндрические и конические шестерни, втулки, подшипники и т. д.
Этот способ является весьма точным, но дорогим, и поэтому почти не применяется для обработки не закалённых изделий. На фиг. 208 показана схема внутреннего шлифования. Шлифовальный круг вращается со скоростью от 10 до 30 м[сек в зависимости от его диаметра (таблица 39).
Средние скорости шлифовального круга при обработке стали и чугуна. Таблица 39.
Небольшие скорости для кругов малых диаметров объясняются трудностью осуществления больших чисел оборотов, достигающих 12 000—18 000 в 1 мин. Поперечная и продольная подача (глубина шлифования) при черновом и чистовом шлифовании принимается по таблице 40.
Для определения размеров шлифовального круга можно пользоваться таблице 41.
Размеры ширины шлифовального круга в зависимости от длины шлифования приведены в таблице 42.
Подачи (поперечная и продольная) при черновом и чистовом шлифовании. Таблица 40.
Размеры шлифовальных кругов. Таблица 41.
Ширина шлифовального круга в зависимости от длины шлифования. Таблица 42.
Определение длины хода стола в зависимости от ширины круга и длины шлифуемого изделия производится по формуле (70):
где L — длина хода стола в мм;
I — длина шлифования, в мм;
Н — ширина шлифовального круга в мм.
Размеры внутри-шлифовалых станков отечественного изготовления указаны в табл. 43
Характеристика внутришлифовальных станков отечественного производства. Таблица 43.
Наиболее производительными внутришлифовальными станками являются станки фирмы Хилд модели Сайз-матик и Гейдж-матик.
Все операции шлифования производятся автоматически, за исключением установки изделия и пуска станка. Принцип работы станка модели Сайз-матик (фиг. 209) заключается в следующем. После закрепления изделия в патроне и пуска станка шлифовальный круг подходит к изделию с ускоренной подачей, меняя её автоматически на подачу для грубого шлифования, и шлифует до тех пор, пока не останется припуск на чистовое шлифование 0,04—0,06 мм на диаметр; после этого круг выходит из изделия и автоматически правится алмазом перед чистовым шлифованием, которое производится при меньшей подаче и большей скорости. После 8—10 ходов припуск снимается, получается точное отверстие, и станок останавливается.
В станке модели Гейдж-матик промер детали производится специальными калибрами автоматически после каждого прохода круга.
На станке Гейдж-матик можно шлифовать изделия со сквозным отверстием, так как специальные калибры промеряют изделие с другой стороны его; эти калибры вставлены в шпиндель, вращающийся вместе с ними. Калибры для чернового и чистового шлифования двигаются взад и вперёд. Расшлифовка отверстия начерно производится до тех пор, пока черновой калибр войдёт в отверстие; после этого круг отводится и правится алмазом; после правки круг шлифует отверстие начисто до размера чистового калибра; после того как этот размер достигнут, станок останавливается. Благодаря точным калибрам и чёткой работе станка отверстия с малыми допусками могут шлифовать рабочие низкой квалификации. Точность отверстия получается независимо от неравномерного износа круга, величины припуска и твёрдости материала.
Фиг. 209. Схема работы станка Сайз-матик.
Зажим и центрирование изделий при шлифовании производится в нормальных самоцентрирующих патронах. Шестерни рекомендуется шлифовать в специальных патронах с центрированием роликами или шариками по начальной окружности (фиг. 210) или с центрированием специальными шестернями, закреплёнными эксцентрично по отношению к оси (фиг. 211).
Некоторые фирмы выпускают внутришлифовальные станки, имеющие второй круг для шлифования торца изделия после шлифования отверстия; это гарантирует соблюдение перпендикулярности торца, так как перестановка изделий не производится, вследствие чего также увеличивается производительность станка.
В настоящее время для крупносерийного и массового производств фирма Хилд выпускает восьмишпиндельный внутришлифовальный вертикальный станок с одной колонной; этот станок шлифует одновременно 6 изделий, причём два патрона остаются для зарядки и контроля отверстий.
По второму способу, т. е, при неподвижном изделии, шлифование отверстия производится на вертикальных или горизонтальных станках с планетарным движением шпинделя. На фиг. 212 показан горизонтальный станок для шлифования отверстий в цилиндрах, а на фиг. 213 — схема движений вертикального станка; из схемы видно, что шпиндель имеет три движения: 1) вращение вокруг своей оси, 2) планетарное движение по кругу внутренней поверхности изделия и 3) возвратно-поступательное движение вдоль оси изделия.
На таких же станках можно шлифовать и наружные цилиндрические поверхности изделий, которые нельзя шлифовать на обыкновенных круглошлифовальных станках.
На фиг. 214 показана схема шлифования цапфы на вертикальном станке, а на фиг. 215 — шлифование цапфы на горизонтальном внутришлифовальном станке с планетарной передачей. Ввиду малой производительности эти станки применяются главным образом для шлифования крупных изделий, которые на других, более производительных станках шлифовать не представляется возможным.
Фиг. 212. Станок для шлифования отверстий в цилиндрах.
Фиг. 213. Схема движения шпинделя при шлифовании отверстия у неподвижного изделия.
Фиг. 214. Шлифование цапфы на вертикальном внутрешлифовальном станке.
Фиг. 215. Шлифование цапфы на горизонтальном внутришлифовальном станке.
Pereosnastka.ru
Обработка дерева и металла
В ряде случаев возникает необходимость обработки и доводки с точностью до 2-го класса и шероховатостью Ra С 0,160 мкм глубоких каналов диаметром менее 1 мм.
Доводку отверстий диаметром менее 1,0 мм производят с помощью проволоки — притира, изготовленного из высокоточной (рояльной) проволоки, которая путем гальванического осаждения предварительно покрывается слоем меди толщиной 0,04 мм. На слой меди наносят алмазную пасту. Проволоку берут с перепадом по диаметру 0,025 мм. Технология обработки отверстия диаметром 0,3 мм в твердосплавной втулке сводится к тому, что предварительно на чистый от покрытия алмазной пастой конец А притира нанизывают несколько обрабатываемых втулок. Затем притир с втулками закрепляют в патронах шпиндельных головок модернизированного настольного токарного станка, оснащенного для этого двумя шпиндельными головками. Натяжение проволоки-притира производят путем перемещения одной головки и последующего ее закрепления. На покрытую медью часть притира наносят алмазную пасту. Шпиндельные головки с притиром приводятся во вращение. Притираемую втулку вручную перемещают вдоль притира. Полную обработку отвер-
производят последовательно несколькими притирами с постепенно возрастающими диаметрами. При этом на операциях фоновой притирки диаметр каждого следующего притира увеличивается на 0,008 мм, а на чистовых операциях — на 0,0025 мм. Притир до требуемого диаметра доводят мелкозернистым абразивным бруском. Для черновой притирки используют пасту с размерами алмазов 0,006—0,012 мм, а для чистовой —0,001 — 0 005 мм. Высокая точность рояльной проволоки позволяет использовать ее как мерный калибрующий инструмент.
На рис. 1, в приведена кинематическая схема станка для доводки канала малого диаметра во втулке. Вращение от электродвигателя через ременную и червячную передачи передается на вал, несущего два зубчатых колеса, приводящих во вращение шестерни, которые, в свою очередь, сообщают вращение держателям. В держателях закреплен доводочный инструмент, проходящий сквозь доводимый канал втулки. Винт служит для натяжения струн, которое воспринимается упорным подшипником. В качестве доводочного инструмента используют калиброванную струну из меди Ml. Для уменьшения развала доводимого канала доводочный инструмент имеет с обеих сторон конусность.
Частота вращения доводочного инструмента 150—200 об/мин. Доводочной пастой служит окись хрома, которая разведена осветленным керосином и веретенным маслом. На 25 г пасты окиси хрома, разбавленной керосином, добавляют 10—15 капель веретенного масла. На станке можно производить одновременно доводку нескольких втулок.
При изготовлении газовых лазеров возникает необходимость обрабатывать внутренний канал диаметром 1 мм в кварцевой трубке длиной свыше 100 мм. В качестве инструмента используют тонкую проволоку (струну), на которую нанесен алмазный поро-; шок, закрепленный гальваническим способом. Проволоку пропускают через внутренний канал трубки и закрепляют в станке с определенным натяжением. Кварцевая трубка в процессе обработки вращается и совершает возвратно-поступательное движение вдоль проволоки. Обработка канала происходит в две операции. Первую операцию выполняют с использованием проволоки 0,9 мм, которая покрыта порошком природного алмаза. При второй операции используют проволоку диаметром 1,0 мм с алмазным порошком соответствующей зернистости. После обработки, канала производят шлифование наружной поверхности трубки на кругло-шлифовальном станке. После шлифовки трубку режут на куски требуемых размеров.
Финишную обработку твердосплавных дюз и волок, служащих для протягивания и волочения проволоки, производят тонкой натянутой струной с одновременной подачей в зону обработки тонкодисперсного абразива. Предварительно в мягкой заготовке, перед спеканием, прошивают отверстие—керн, диаметром меньше, чем чистовой размер отверстия, с припуском на последующую обработку. Для обработки канала дюза укрепля-. ется в приспособлении, которое обеспечивает медленное ‘ее вращение. Через канал пропускается струна и подается абразив. В результате возвратно-поступательного движения струны и медленного вращения дюзы происходят снятие припуска и финишная обработка до требуемого размера.
Гидроабразивное полирование. После механического сверления, прокола, электроэрозионного прошивания качество поверхности является, как правило, невысоким. В связи с этим возникает необходимость в последующей чистовой обработке. Наиболее производительной финишной обработкой каналов (диаметр 0,15 мм и выше) прорезей, каналов и т. п. является гидроабразивная полировка. Особенно она эффективна для обработки изделий с большим количеством отверстий.
В настоящее время наибольшее распространение получили две разновидности гидроабразивной полировки отверстий:
— струйная полировка, заключающаяся в том, что на обрабатываемую поверхность под давлением воздуха и гидравлического насоса подается струя жидкости с взвешенными в ней абразивными частицами;
— полировка прокачиванием гидроабразивной суспензии через обрабатываемое отверстие.
Гидроабразивное полирование прокачиванием заключается в следующем. При переходе из большего сечения в меньшее пограничные слои жидкости изменяют свое направление (струя сжимается). Взвешенные абразивные частицы, удельный вес которых больше удельного веса жидкости, по инерции продолжают двигаться в прежнем направлении до тех пор, пока не ударяются о стенку отверстия. Во время ударов с поверхностей стенок отделяются частицы металла. Более интенсивно обрабатываются выступающие участки, так как о стенку ударяется большое количество абразивных частиц. Гидроабразивное полирование прокачиванием осуществляется при турбулентном процессе протекания абразивной суспензии через обрабатываемое отверстие.
Учитывая низкую консистенцию абразива указанной выше суспензии (3%), можно с некоторым приближением использовать вышеприведенные формулы для определения необходимого давления Р при Re = 3000 для дизельного топлива.
Таким образом, минимально допустимое давление для обеспечения гидроабразивной полировки отверстия диаметром d = 0,2 должно быть не ниже 24 кГс/см2; практически его берут в пределах 30—50 кГс/см2; для обеспечения такого давления необходимы шестеренчатые насосы.
Исследования показали, что применение шестеренчатых насосов для непосредственного прокачивания гидроабразивной суспензии при обработке малых отверстий нецелесообразно из-за низкой износоустойчивости в абразивной среде. Поэтому для гидроабразивной обработки при давлениях 25—50 атм используют схему с полным разделением потоков жидкостей, на которых работает насос, и гидроабразивной суспензии.
По этой схеме предусмотрены бак с чистым маслом и бак с гидроабразивной суспензией. Чистое масло из бака нагнетается шестеренчатым насосом по трубопроводам и электромагнитному золотнику в верхние полости мембранных камер. Штоки мембранных камер соединены между собой коромыслом так, что когда мембрана камеры перемещается вниз, шток мембраны камеры идет вверх. Крайние положения коромысла контролируются конечными выключателями, включающими поочередно электромагниты золотника.
При перемещении мембран камер вверх в нижние полости через обратные клапаны всасывается гидроабразивная суспензия из бака при перемещении их вниз через обратные клапаны суспензия поступает по трубопроводу к обрабатываемому изделию (распылителю форсунки двигателя внутреннего сгорания) и затем сливается через трубопровод обратно в бак. Давление суспензии при этом равно давлению масла в верхней части мембранной камеры, т. е. давлению, развиваемому насосом. На схеме не показан редукционный клапан для регулирования давления в нагнетательной сети.
Приведенная схема обеспечивает надежную работу шестеренчатого насоса, так как благодаря применению разделительных мембранных камер он работает на чистом масле и не подвергается абразивному износу. При увеличении содержания абразива в суспензии и размера зерен
время обработки уменьшается. Оптимальная скорость полирования достигается при содержании 3—5% порошка в смеси и величине частиц, равной 20—30 мкм.
Гидравлическое полирование улучшает форму отверстий, повышает класс шероховатости поверхности до Ra ^ 0,63—0,16 мкм. В ряде случаев для удаления заусенцев в каналах и улучшения поверхности прокачивают раствор специальной шлифовальной мастики. Основой ее является каучук, насыщенный абразивом.
В качестве абразива используют окись алюминия, карбид кремния, карбид бора и др. К этой основе добавляют различного рода загустители и смазочные масла с целью получения раствора определенной вязкости и шлифующих свойств. Определяющим для степени воздействия раствора на поверхность канала являются тип и зернистость применяемого абразива. Для тонкого шлифования и полирования малых отверстий используют зерна окиси алюминия размером 0,002—0,004 мм. Давление, под которым раствор прокачивается через обрабатываемые отверстия, может колебаться в пределах 14—125 атм. Длительность удаления внутренних заусенцев в среднем составляет 10—30 с. После этого каналы продуваются сжатым воздухом. Для полного удаления остатков абразивной мастики через каналы прокачивается растворитель.
Возвращаем металлу блеск и красоту с помощью полировки
Определение понятия «полировка» и ее виды
Полирование – это разновидность обработки металла, в процессе которой к металлической поверхности возвращается блеск. На современном этапе выделяют такие способы шлифовки:
Какие инструменты и станки используются? Механические методы подразумевают использование следующих инструментов и устройств:
Этот метод отделки имеет ряд преимуществ. Во-первых, он позволяет менять частоту вращения кругов и лент, что положительно сказывается на качестве обработки металлической плоскости; во-вторых, на полировочный станок могут устанавливаться дополнительные насадки, изготовленные из ткани, кожи, шерсти и т.д.
Специальная шлифовальная машинка — УШМ
Ручная шлифовка отличается от автоматизированной тем, что ее эффективность зависит от качества расходных полировочных материалов. В ручной отделке используется алмазная паста и добавки на основе оксида хрома либо железа. Ровные металлические поверхности шлифуются обыкновенным напильником – деревянным бруском, обтянутым тканью, на которую наносится полировочная паста.
Полировка металла специальным приборомКомбинированные методы обработки
Полировка металла может осуществляться комбинированными методами, в случае неподготовленной и шероховатой поверхности с грубым рельефом. В таком случае назначают длительную электролитно-плазменную отделку, которая состоит из снятия значительного слоя металла.
Этот метод обработки применяется в крайних случаях, когда требуется быстрое восстановление блеска металлического изделия. Из недостатков технологии следует выделить высокую энергоемкость, особенно на начальном этапе обработки, когда используется на 100% большее энергии, чем обычно.
Электролитно-плазменный полировочный станок
Электролитно-плазменный полировочный станок производит обработку детали в два этапа. На первом происходит обезжиривание поверхности, а на втором сама шлифовка, которая, в свою очередь, также состоит из двух циклов: срез шероховатого слоя и шлифовка металла. Очистка от жира производится в обязательном порядке, поскольку вязкая поверхность приводит к окислению металла и ухудшению качества его отделки.
Классификация паст для полировки металла
До зеркального состояния металлическую поверхность можно довести своими руками без использования станков, достаточно обратить внимание на специальные средства, делящиеся на такие группы:
Остановимся детальнее на последнем варианте шлифовки. Алмазная паста настолько эффективна, что полностью заменяет полировальный станок. Алмазное Вещество выпускается двух видов: марки АСН и АСМ (дорогие).
Паста для полировки металла
Алмазная паста имеет следующие преимущества:
Главным недостатком рассматриваемого средства для очистки является его высокая цена. В среднем алмазная паста на рынке расходных материалов стоит больше 500 рублей за 35 грамм вещества.
Принцип работы алмазной пасты
Алмазная паста воздействует на металлическое изделие механическим и химическим способом, образуя дисперсные пленки. В состав очистительного средства входят активные вещества, способствующие протеканию адсорбирующих процессов, что облегчает шлифование материала.
Алмазная паста может быть разных компонентов
Алмазная паста наносится на разные виды тканей (войлок, микрофибра или джинсы), бумагу, резину, пластик и другие виды неметаллических материалов. Стоит отметить, что алмазная паста может наноситься и на полировальные круги для повышения эффективности обработки металлической поверхности. Таким способом можно добиться зеркального эффекта. На полировальный станок устанавливаются круги из фетры, войлока или кожи.
Описание процесса полировки
Для шлифовки металлической поверхности вам понадобятся: притиры и несколько тюбиков алмазной смеси с разной зернистостью. Алмазная паста равномерно распределяется по рабочей поверхности тряпки или другого материала. Специалисты заметили интересную закономерность, позволяющую повысить качество обработки металла.
Шлифование металлических деталей
Оказывается, что в вещество для шлифовки нужно добавлять касторовое или оливковое масло. Идеальным соотношением считается микстура, состоящая на 40% из алмазной пыли и 60% масла. После разбавления смесь сразу же наносится на металлическую поверхность.
Связанный абразивный инструмент и способы шлифования
Специалисты рекомендуют начинать работу только с крупными зернами, постепенно переходя к абразивным средствам. Во время обработки следите за тем, чтобы в микстуру не попадали лишние элементы – пыль, опилки, волосы или куски тряпок. Наличие сторонних предметов сильно ухудшает полировку до блеска. Также рекомендуется мыть руки после перехода с одной зернистости к другой.
Виды алмазной пыли
На современном рынке можно повстречать средства не только для полировки металла, но и других материалов, например, дерева, стекла, камня и т. д. Классифицировать их можно по цвету окраски, например:
Что же касается самых упаковок, то алмазная паста продается в компактных пластиковых баночках, объемом 35–45 грамм. Средняя стоимость баночки зависит от величины и качества абразивных материалов. Чем мельче и качественнее полировочный материал, тем дешевле стоит паста. Средняя цена составляет 450–600 рублей.
Паста ГОИ
Хромовая паста ГОИ – это универсальное средство, с помощью которого производится полировка металлических и неметаллических поверхностей. Несмотря на то, что средство было изобретено в начале 1930 годов, оно применяется для полировки металлов даже сегодня.
Полировальная паста ГОИСредство ГОИ бывает разной зернистости (классифицируется по размеру абразивных материалов). Различают такие виды зернистости: мелкая, средняя, и крупная. Мелкая пыль применяется для полировки мягких и цветных металлов, крупное зерно – для грубой отделки черных металлов и стали.
Особенности использования. Изначально средство для полировки имеет твердую структуру, разбавить которую можно при помощи нескольких капель машинного масла. Если вам нужно отполировать неровную металлическую поверхность с загибами, то рекомендуется наносить пасту в разбавленном виде на тряпку.
Полировка пастой ГОИ
Второй метод полировки предназначен для обработки ровных металлических поверхностей. Его особенность заключается в том, что на деревянный брусок наносится небольшое количество абразивного материала. Затем рекомендуется делать методичные движения взад-вперед по обрабатываемой поверхности.
Для ручной шлифовки рекомендуется использовать мягкие виды тканей – хлопчатобумажную или фланелевую, для черных металлов подойдет джинсовая или брезентовая ткань.