Практика химико-механической обработки
Химико-механический метод обработки металлов находит широкое распространение в приборостроении и машиностроении. На данный момент он все больше используется при доводке металлического измерительного инструмента, шлифовании твердосплавного инструмента, притирке и доводке разных подробностей, полировании подробностей, подвергаемых гальваническим покрытиям, и конкретно гальванических покрытий, и при приготовлении шлифов в лабораторной практике.
Доводка измерительного инструмента
Химико-механический метод в первую очередь стали применять в производстве измерительного металлического и твердосплавного инструмента. Металлические скобы, шаблоны, концевые меры длины (плитки), круглые, ровные и резьбовые калибры, универсальный инструмент (микрометры, штангенрейсмусы) доводят посредством паст ГОИ на чугунных и стеклянных полировальниках. Измерительный инструмент, оснащенный жёсткими сплавами, доводят посредством электролитов с абразивом на кислотостойких шлифовальниках.
на данный момент, пожалуй, нет в стране предприятия, где бы для доводки измерительного инструмента не использовали пасты ГОИ.
Но направляться подчернуть, что большая часть фирм, где в далеком прошлом уже используется химико-механическая обработка, до сих пор не применяет всецело всех преимуществ этого метода. Во многих случаях работники инструментальных цехов заменили абразивные пасты пастами ГОИ и этим ограничились. Процесс доводки мало где механизирован и производится вручную.
Не используются рациональные формы стеклянных и чугунных полировальников из материалов высокой износоустойчивости.
Обширный опыт применения химико-механической обработки в инструментальных цехах подтверждает тот факт, что в том месте, где ограничились только несложной заменой абразивных порошков пастами, нет должного ускорения качества и резкого улучшения поверхностей работ.
Не останавливаясь детально на технологии доводки инструмента, направляться обратить внимание на кое-какие вопросы, без ответа которых запрещено действенно применять химико-механическую обработку в инструментальных цехах.
Для того чтобы получить максимальную пользу от внедрения химико-механического метода при изготовлении инструмента, нужно осуществить последовательность технических и организационных мер, в частности:
1. Подготовить чугунные полировальники разных размеров и форм. Состав чугуна, твёрдость и структура должны соответствовать рекомендациям.
При определении потребного количества полировальников направляться учитывать, что для неотёсанной и узкой доводки должны быть отдельные полировальники. Помимо этого, нужен резерв полировальников, что разрешил бы организовать их централизованное исправление.
Для доводки круглых ровных калибров нужно сперва использовать плоские полировальники, а после этого для устранения огранности — круглые.
В качестве стеклянных брусков в полной мере пригодны клинкерные бруски из стекла «Пирекс», производимые отечественной индустрией в качестве водомерных стекол.
2. С целью достижения громаднейшей производительности и действенного применения паст нужно научить всех рабочих верно наносить пасту на полировальник. направляться иметь в виду, что при смачивании полировальника чрезмерным числом керосина паста будет наноситься толстым неравномерным слоем. Зерна пасты начинают скользить приятель по приятелю, наряду с этим величина съема металла значительно уменьшается на порядок.
При смачивании всей поверхности полировальника малым числом керосина возможно нанести равномерный узкий слой пасты.
3. Нужно оснастить слесарный участок инструментального цеха средствами механизации.
В данной связи заслуживает внимания бесцентровая доводка, которая есть несложным и эргономичным способом окончательной обработки поверхностей цилиндрических калибров (пробок), роликов, валиков, цапф, разных оправок, каковые требуют высокой чистоты обработанной точности и поверхности диаметральных размеров.
Если сравнивать с доводкой, создаваемой при помощи замкнутых полировальников типа колец, бесцентровая доводка имеет последовательность преимуществ: отпадает необходимость в изготовлении, восстановлении и хранении полировальников для каждого доводимого диаметра; обработка подробностей осуществляется несложнее.
Станок бесцентровой доводки складывается из двух пар валков длиной 150 мм и диаметром 75 и 150 мм; одна пара валков для предварительной доводки, а вторая — для окончательной. Меньший валок каждой пары есть ведущим для обрабатываемой подробности и вращается с меньшей окружной скоростью. Паста наносится на громадный валок, что является полировальником.
съём и Установка обрабатываемых инструментов на станке происходят без его останова с мельчайшей затратой времени. Обрабатываемый инструмент прижимается к валкам при помощи нажимного устройства, складывающегося из рычага и направленного вниз бруска из пластмассы.
Диапазон диаметров инструментов, обрабатываемых на станке, образовывает 0,2 — 150 мм. Для доводки инструментов, существенно отличающихся по диаметру, нужно изменять расстояние между валками, что осуществляется смещением одного из них. Число оборотов валков при обработке подробностей разных диаметров остается неизменным.
Химико-механический метод облегчил изготовление измерительного инструмента, оснащенного жёстким сплавом.
Пользуясь химико-механическим методом, возможно изготовить измерительные скобы, микрометры и круглые калибры, оснащенные жёсткими сплавами.
Процесс изготовления измерительного инструмента, оснащенного жёстким сплавом, складывается из следующих главных операций:
1) электроискровая резка пластин;
2) напайка пластин на заготовку инструмента;
3) предварительное химико-механическое шлифование пластин суспензией на вращающемся диске с припуском на окончательную обработку около 0,04 мм;
4) предварительная химико-механическая доводка пластин химически активной пастой;
5) окончательная доводка пластин алмазной пастой.
При применении алмазной пасты величина шероховатости Нср образовывает 0,2—0,4 мк, что соответствует 11 — 12-му классам.
Доводка подробностей
Кроме инструмента химико-механическим методом вероятно обрабатывать и многие другие подробности. С целью этого созданы станки несложных конструкций, каковые разрешают механизировать и автоматизировать химико-механические процессы.
Кинематические схемы станков, в большинстве случаев, несложны. Электродвигатель при помощи редуктора либо фрикционной передачи приводит в перемещение шпиндель, на котором вращается диск полировальника.
На рис. 1 представлен станок для химико-механической доводки. Станок складывается из станины с планшайбой, приводного механизма, приспособления и-стеклянного диска полировальника для удаления и нанесения пасты продуктов износа.
Станина представляет собой цилиндрическую сварную колонну высотой 800 мм и диаметром 1000 мм. В средней части колонны на шарикоподшипниках установлен вертикальный вал, упирающийся в подпятник основания колонны. На конический верхний финиш вертикального (центрального) вала наглухо насажена планшайба.
Вращение вертикальному валу сообщается от электродвигателя мощностью 2,8 кет через приводной шкив с горизонтальным валом и коническую несколько шестерен. Сменой шестерен возможно изменять окружную скорость диска. Всего диск имеет 6 чисел оборотов (от 25 до 150 об/мин.) с окружными скоростями от 3 до девяти метров/сек.
Стеклянный диск-полировальник закрепляется на столе станка.
Приспособление для удаления и нанесения пасты продуктов износа складывается из двух рычагов, на одном из которых шарнирно укрепляется обойма в виде сектора, равного 1/25 части диска. В обойму заливается паста. Форма сектора компенсирует неодинаковый расход пасты в середине и на периферии диска.
При механизации процесса пасты ГОИ простого состава были непригодными, поскольку они скоро высыхали на полировальнике и имели недостаточную прочность. Для устранения указанных недочётов потребовалось поменять соотношение компонентов, увеличив содержание олеиновой кислоты и керосина, а для повышения прочности, нужной для смазывания на ходу, паста отливалась (вместо прессования) в съемные обоймы.
Рычаг для удаления продуктов износа (очиститель) подобен рычагу для нанесения пасты, но вместо сектора с пастой на нем закреплена полоса бензостойкой резины, шарнирно укрепленная на кронштейне. По форме резиновая полоса подобна щетке стеклоочистителя, используемого на машинах.
Обработка на доводочном станке. Поверхность вращающегося диска-полировальника увлажняют керосином. Керосин находится в баке, соединенном с трубкой, подвешенной на рычаге приспособления. На трубке, протяженность которой равна радиусу диска, расположены отверстия для подачи керосина на диск.
Диск смазывают узким слоем пасты, прижимая к нему брусок пасты. Подробность кладут на диск, легко перемещая ее по радиусу, дабы всецело применять пасту и обеспечить равномерный износ стекла.
Рис. 1. Станок для химико-механической доводки.
Рис. 2. Неспециализированный вид станка для химико-механической доводки.
Паста мгновенно воздействует на обрабатываемую поверхность и в ходе доводки, неспешно теряя собственную полирующую свойство, переходит в продукты износа. Через 2—3 мин. зеленый цвет пасты переходит в железный. Это говорит о том, что паста, сняв слой металла, утратила собственную полирующую свойство. Отработанную пасту нужно удалить с поверхности диска и нанести свежий слой.
Для этого диск снова увлажняют керосином и вводят в воздействие очиститель приспособления.
Очистка производится следующим образом. Нож подводится к центру диска и устанавливается по радиусу; сейчас поворачивающийся диск смачивается керосином. После этого резиновый нож прижимается к поверхности на протяжении радиуса диска и соскабливает продукты износа, каковые сбрасываются центробежной силой в бак, находящийся у станка. Керосин в баке отстаивается и возможно использован снова. Простым фильтрованием возвращается до 70%’ керосина.
По окончании очистки диск остается легко увлажненным керосином, что нужно для нанесения нового слоя пасты.
Несложное по собственной конструкции приспособление разрешает наносить пасту на полировальник за 3 сек. и удалять отработанный слой за 15 сек. Эти операции без приспособления занимали соответственно 25 и 40 сек.
Станки для химико-механической доводки обрисовываемой конструкции применены в мелкосерийном производстве для обработки бессчётных подробностей. К таким подробностям относятся корпуса редукторов, подробности компрессоров, картеры, подшипники, гребенчатые вкладыши и др.
Подробности, в особенности из бронзовых и алюминиевых сплавов, возможно обрабатывать на станке по окончании токарной обработки либо фрезерования при условии, что отклонение от плоскости либо припуск на обработку находится в пределах 0,1—0,5 мм. Разглядываемый метод обработки указанных подробностей особенно эргономичен тем, что разрешает в один момент с обработкой вести контроль: паста делает роль краски, а стеклянный полировальник — поверочной плиты.
Вероятна обработка подробностей и из сплавов на базе олова, к примеру, из баббита (сегменты подшипника), но наряду с этим должна быть обеспечена тщательная отмывка пасты с поверхности готовых подробностей, а баббит не должен иметь пор, заметных невооруженным глазом.
Рис. 3. Химико-механическая обработка корпуса редуктора.
Для обработки пористого баббита смогут быть применены пасты только в том случае, если возможно некое увеличение коэффициента трения в первое время работы автомобили. Увеличение коэффициента трения происходит благодаря действия остающейся в порах баббита пасты. Но, согласно данным опробований, через пара мин. работы трущейся пары воздействие пасты заканчивается, по окончании чего коэффициент трения неспешно принимает значения, имеющие место при отсутствии пасты на поверхности.
Для обработки подробностей маленьких габаритов применены станки с диаметром диска 1200 мм, а для обработки крупногабаритных подробностей — с диаметром диска 2000 мм.
Рис. 4. Модернизированный станок с двухметровым стеклянным диском-полировальником.
Рис. 5. Обойма двухметрового стеклянного диска.
Стеклянные диски диаметром 2000 мм закрепляют в обойме. На рис. 8 продемонстрирована обойма для крепления диска, через отверстия которой происходит заливка эпоксидного компаунда.
Полуавтомат для химико-механической доводки подробностей складывается из пяти главных узлов: станины с приводным механизмом, стеклянного диска-полировальника, доводочных рычагов, на финишах которых укреплены кассеты с обрабатываемыми подробностями, приспособлений для нанесения пасты (пастодержатель) и удаления продуктов износа (очиститель) и механизма автоматического управления.
На протяжении вращения диска-полировальника, на что наносится слой пасты, рычаги с закрепленными в них подробностями совершают колебательные перемещения по рабочей поверхности диска, наряду с этим обрабатываемые подробности совершают относительно диска перемещение по спирали. Передаточное число между валом рычага и шпинделем диска подобрано так, что число двойных колебаний рычага некратно числу оборотов диска; это снабжает равномерное применение пасты, нанесенной на диск. При помощи вертикальных воздушных цилиндров через пружину рычага осуществляется эластичный прижим подробностей к диску силой около двадцати килограмм.
удаление и Нанесение пасты продуктов износа производятся пастодержателем и очистителем, все перемещения которых осуществляются машинально.
Держатель подробности укреплен на финише пружины рычага под таким углом, дабы в момент нахождения подробности в крайнем положении у периферии диска его ось была направлена по касательной. В конструкции держателя крайне важно соблюсти следующие условия: необходимо обеспечить полную самоустанавливаемость подробности на поверхности диска; передача упрочнений на обрабатываемую поверхность должна быть осуществлена так, дабы точки приложения сил пребывали вероятно ближе к поверхности диска; передачи вертикальных и горизонтальных упрочнений на обрабатываемую поверхность должны осуществляться раздельно.
Рис. 6. Полуавтомат для химико-механической доводки подробностей.
Механизм автоматического управления. Для управления станком использован принцип электропневматики, обширно используемый, к примеру, на ЖД транспорте.
Воздушное пространство от напорной магистрали давлением 6 атм поступает через краны по двум трубопроводам к золотниковым питательным клапанам, регулирующим давление, и потом к воздухораспределителям, каковые руководят вертикальным и горизонтальным цилиндрами.
Воздухораспределители — электропневматические, импульсного действия, имеют по три соленоида, управляющих положением золотников воздухораспределителя. Провода от соленоидов идут к кнопочному пульту и параллельно присоединяются к контактам командо-аппарата. Воздухораспределители находятся в отдельном шкафу далеко от станка.
По окончании установки подробностей в державках всех пяти рычагов рабочий включает кнопку пуска командоаппарата, а последний машинально создаёт включение соответствующих контактов на пульте управления через установленные промежутки времени в определенной последовательности. В течение 2 мин. завершается целый технологический цикл доводки набора подробностей.
По окончании подъема рычагов рабочий отводит их за пределы диска, снимает готовые подробности и снова заряжает кассеты. На протяжении этих ручных операций производятся нанесение и очистка пасты, каковые выполняются машинально.
Кинематика станка не смотря на то, что и снабжает равномерный износ доводочного диска, но плоскостность диска в ходе работы все же нарушается. Исходя из этого диск приходится иногда править приблизительно по окончании обработки 1500—2000 подробностей.
Притирка кранов. Главная трудность изготовления кранов содержится в высоких требованиях, предъявляемых к качеству сопрягаемых поверхностей.
Эти требования, как мы знаем, пребывают в том, что сопрягаемые пробки корпуса и поверхности крана должны при большом давлении снабжать полную герметичность. При обработке нужно взять ровные поверхности, обеспечить параллельность и прямолинейность образующих конусов. Это выполняется притиркой — самая ответственной последней операцией.
Процесс притирки кранов осуществляется следующим образом. Корпус крана и пробку шепетильно промывают керосином и вытирают практически насухо. На пробку наносят узкий слой пасты и информируют ей вращательное и возвратно-поступательное перемещение.
Возобновление слоя создают приблизительно через каждую 60 секунд, наряду с этим нужно в обязательном порядке смывать продукты износа. Столь нередкое возобновление пасты разъясняется тем, что она весьма интенсивно действует на поверхность металла. Вследствие этого скоро накопляются продукты износа, и в случае если их не удалять, то неизбежно появление кольцевых задиров на притираемых поверхностях.
Помимо этого, паста теряет собственную полирующую свойство, и в следствии понижается производительность. Затрата времени на очистку отработавшей пасты и нанесение нового слоя всецело окупаются экономией неспециализированного времени на притирку.
Для удаления следов пасты, которая может остаться на трущихся поверхностях по окончании притирки, краны нужно шепетильно промыть керосином под давлением. Для промывки краны помещают в бачок, в который под давлением 3-—5 атм подается керосин. После этого подробности посредством сжатого воздуха совсем очищают от следов пасты.
Использование химически активных паст в сочетании со станками, разрешающими механизировать процесс притирки, дает большой эффект.
Ремонт оборудования. Использование химико-механического метода разрешает существенно сократить время на ремонт производственного оборудования.
Восстановление точности оборудования, потерянной благодаря износа, возможно осуществлено разными способами — строганием, шлифованием, опиловкой, шабрением. Выбор самый рационального, экономически обоснованного способа ремонта, разрешающего снизить трудоемкость, имеет громадное значение.
Выбор способа зависит прежде всего от степени износа подробностей. К примеру, направляющие станин токарных станков при износе более чем 0,5 мм в большинстве случаев принято ремонтировать строганием, а при меньших размерах износа — шлифованием. Но шлифование и строгание требуют повышенной точности установки разнообразные приспособлений и специальных устройств.
Помимо этого, при строгании появляются чрезмерные деформации, а при шлифовании—образование жёсткого слоя благодаря нагрева от соприкосновения поверхности с абразивным кругом. По данной причине очень затруднительно шабрить шлифованные поверхности.
В случае если размеры строгального либо шлифовального станка не разрешают разместить на них станину, направляющие восстанавливают опиловкой личными напильниками и драчевыми, а после этого шабрят (в большинстве случаев под контролем поверочной линейки и по уровню). шабрение и Опиловка — только трудоемкие операции, требующие высокой квалификации слесарей-ремонтников, в особенности при ремонте крупногабаритных станков с длиной направляющих более чем 1,5 м.
Притирка направляющих станин. При ремонте станков прежде всего приступают к ремонту направляющих. Для этого на направляющие наносят узким равномерным слоем пасту ГОИ 40 мк.
Так как в средней части станина изнашивается больше, то целесообразно наметить границы впадины и смазывать пастой в основном края станины, оставляя впадину не смазанной.
В ходе притирки производится периодическое смазывание направляющих свежим слоем пасты. Через 6—8 смазываний нужно всецело очистить и промыть направляющие от продуктов износа.
Притирка производится при скорости перемещения стола 10 м/мин. Длительность притирки — 2— 7 час., в зависимости от размеров направляющих и величины износа. Площадь прилегания притертых направляющих достигает 85—90%’ вместо 30—40% при шабрении.
При механизации процесса притирка направляющих выполняется одним рабочим, причем в любых ситуациях достигается понижение трудоемкости слесарных работ и увеличение качества ремонта.
Притирка зубчатых зацеплений возможно осуществлена на зубопритирочном станке либо по месту в корпусе механизма.
Для притирки рекомендуется использовать пасту ГОИ 40 мк в смеси с керосином и олеиновой кислотой.
Пасту наносят на зуб шестерни посредством твёрдой кисти либо устанавливают кожух по ободу шестерни, в который заливается указанная смесь, наряду с этим шестерни своим вращением захватывают нужное количество пасты.
В то время, когда требуется снять слой металла в пара десятых долей миллиметра, исправление шестеренок создают предварительно растворами некоторых электролитов (сернокислые соли, персульфаты калия либо натрия). При нагревании раствора до 70° С съем металла образовывает в среднем 0,02 мм в мин.
Притирка шестеренок пастами существенно ускоряется по окончании предварительной химической обработки растворами электролитов.
Как показывает опыт эксплуатации зубчатых передач, уровень качества работы их и долговечность определяются не столько теоретической точностью профиля, сколько характером контакта, определяемым по отпечатку узкого слоя пасты при обкатке комплектуемых попарно шестерен.
В ходе притирки в любой комбинации — шестерня с притиром либо с шестерней — происходит постепенное выравнивание поверхности и с течением времени наступает их полный контакт.
Длительность притирки до получения полного контакта зависит от величины неровностей, качества и мощности торможения притирочной пасты. Помимо этого, громадное влияние оказывают место и способ подвода притирочной пасты, и вязкость ее.
направляться иметь в виду, что центробежная сила от вращения сосредоточивает пасту у вершин зубьев шестерни, на которую подводится паста. Эта шестерня будет интенсивнее изнашиваться в верхних частях головки зуба, а вторая шестерня —у ножки. Регулируя метод подвода пасты, возможно регулировать темперамент перемещение контакта и кривой профиля по высоте зуба.
Для управления процессом подвода пасты используют паразитные смазывающие шестерни, каковые смогут быть изготовлены из фибры либо жёсткого фетра.
В зависимости от характера контакта смазывающие шестерни приводят в зацепление с притираемыми шестернями на различную глубину и переносят пасту из кожуха на зубцы притираемых шестерен равномерно на всей протяженности, по на разную высоту профиля. Распределение пасты регулируется оператором в зависимости от характера контакта.
Притирка производится при 150—220 об/мин. со сменой отработанного слоя через 10—15 мин. По окончании окончания притирки нужно шестерню шепетильно промыть керосином. В следствии притирки достигается 70—80% настоящего контакта по высоте и длине зубьев, наряду с этим существенно значительно уменьшается шум при работе зубчатых передач и обеспечивается шероховатость поверхностей зубьев в пределах 10—12-го классов.
Точность шестерен по окончании притирки с шестерней-притиром находится в следующих пределах: по биению —0,01 — 0,04 мм; по шагу — 0,01 мм; по профилю — 0,005— 0,015 мм.
Эта паста деятельно взаимодействует с трущимися поверхностями, притирая сопрягаемые поверхности без повышенного трения и заедания. Простая смазка наряду с этим в полной мере допустима.
Химик о-м еханическая обработка в барабанах. Сглаживающую химико-механическую обработку реализовывают во вращающихся либо вибрирующих барабанах с применением химически активных суспензий. Для получения суспензий используют вещества, растворимые в воде либо образующие в ней суспензии.
Заполняют барабаны на 50—60% их емкости смесью из обрабатываемых подробностей, шлифующего материала и химически активной жидкости. В качестве шлифующего средства используют кварц, электрокорунд, базальт, диабаз. Соотношение количества подробностей к шлифующему материалу 1 :3 (оптимальное).
При необходимости существенно снизить шероховатость соотношение изменяется (1:6). Громаднейшее распространение приобретают восьмигранные барабаны диаметром 300 мм и длиной 200 мм. Число оборотов в 60 секунд—30—60.
При обработке громадных либо тяжелых подробностей, и с закрытыми либо внутренними поверхностями используют вибрирующие барабаны.
Не обращая внимания на громадное разнообразие конструкций вибробарабанов все они снабжены вибратором, снабжающим эллиптическое колебание, имеют пневматическую совокупность подвески, частоты колебаний и регуляторы амплитуды. Источником вибрации помогает эксцентриковый вал, кулачок либо соленоид. Вибробарабан не вращается, но производительность во многих случаях возрастает если сравнивать с вращающимся барабаном.
При обработке подробностей из алюминиевых и алюми-ниево-магниевых сплавов выделяется заметное количество газов, повышающих давление в барабана. Исходя из этого в целях соблюдения правил техники безопасности указанные сплавы направляться обрабатывать лишь в открытых барабанах, а при обработке металлических подробностей нужно открывать барабан через каждые 4 часа.
Продолжительность обработки для заусенцев и удаления грата, округления острых тонкого шлифования и кромок образовывает 2—6 час., для полирования — 8 час., при громадных загрузках (200—500 кг) затрачивают 40 час. В зависимости от условий процесса при исходной шероховатости 1,5 мк возможно уменьшить ее до 0,5 мк и при предстоящей обработке довести до 0,2 мк.
По окончании обработки подробности отделяют от запасных материалов на сепараторах либо ситах. Главные преимущества химико-механической обработки в барабанах сокращение ручного квалифицированного труда и исключение необходимости в замечательных вентиляционных устройствах, используемых при работе на полировальных кругах.
