Суперфинишная обработка

Суперфинишная обработка , также известная как микрофинишная обработка. ^{[ 1 ]} и хонингование с коротким ходом — это процесс металлообработки , который улучшает качество поверхности и геометрию заготовки. Это достигается путем удаления лишь тонкого аморфного поверхностного слоя фрагментированного или испачканного металла, оставшегося в результате последней обработки с помощью абразивного камня или ленты ; размер этого слоя обычно составляет около 1 мкм.

Процесс

После того, как металлическая деталь отшлифована до первоначальной чистоты, ее подвергают суперфинишной обработке абразивным камнем с более мелкой зернистостью. Камень колеблется или вращается, пока заготовка перемещается таким образом, что каждое связанное зерно абразива движется по случайной траектории с изменениями скорости, направления и давления. Это мультидвижение является ключевой особенностью суперфинишной обработки, поскольку оно предотвращает размытие поверхности, возникающее в результате наростов на кромке . Таким образом, суперфинишная обработка аналогична притирке , но с использованием связанного абразивного камня, а не рыхлого или заделанного абразива. ^{[ 2 ]} Геометрия абразива зависит от геометрии поверхности заготовки; камень (прямоугольной формы) предназначен для цилиндрических поверхностей, а чашки и колеса используются для плоских и сферических поверхностей. ^{[ 3 ]} Смазка используется для минимизации выделения тепла, которое может изменить металлургические свойства, и для удаления стружки ; Керосин – обычная смазка. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Абразив режет поверхность заготовки в три этапа. Первая фаза – это когда абразив впервые контактирует с поверхностью заготовки: зерна абразива тускнеют и отпадают, оставляя новую острую режущую поверхность. На втором этапе абразив «самочиняется», в то время как большая часть материала удаляется. Наконец, абразивные зерна в процессе работы тускнеют, что улучшает геометрию поверхности. ^{[ 3 ]}

Средняя скорость вращения абразивного круга и/или заготовки составляет от 1 до 15 м/мин по поверхности, предпочтительно от 6 до 14 м/мин; это намного медленнее по сравнению со скоростями шлифования от 1800 до 3500 м/мин. Давление, оказываемое на абразив, очень небольшое, обычно от 0,02 до 0,07 МПа (от 3 до 10 фунтов на квадратный дюйм), но может достигать 2,06 МПа (299 фунтов на квадратный дюйм). Хонингование обычно составляет от 3,4 до 6,9 МПа (от 490 до 1000 фунтов на квадратный дюйм), а шлифование — от 13,7 до 137,3 МПа (от 1990 до 19 910 фунтов на квадратный дюйм). При использовании камня он колеблется с частотой от 200 до 1000 циклов с амплитудой от 1 до 5 мм (от 0,039 до 0,197 дюйма). ^{[ 5 ]}

Суперфиниширование может обеспечить чистоту поверхности 0,01 мкм. ^{[ 3 ]}^{[ 5 ]}

Типы

Существует три типа суперфинишной обработки: сквозная, врезная и круговая.

Сквозная подача: Этот вид суперфинишной обработки применяется для цилиндрических заготовок. Заготовка вращается между двумя приводными роликами, которые также перемещают станок. Для суперфинишной обработки заготовки используются от четырех до восьми абразивных камней постепенного мельчения. Камни соприкасаются с заготовкой под углом 90° и колеблются в осевом направлении. Примеры деталей, которые будут производиться с помощью этого процесса, включают конические валки, поршневые пальцы , штоки амортизаторов , валы и иглы . ^{[ 3 ]}

Окунитесь: Этот тип используется для отделки поверхностей неправильной формы. Заготовка вращается, в то время как абразив погружается на нужную поверхность. ^{[ 3 ]}

Колеса: Абразивные чашки или круги используются для суперфинишной обработки плоских и сферических поверхностей. Колесо и заготовка вращаются в противоположных направлениях, что создает перекрестную штриховку. Если они параллельны, то в результате получится плоская поверхность, но если колесо слегка наклонить, образуется выпуклая или вогнутая поверхность. ^{[ 3 ]}

Абразивы

Обычные абразивы, используемые для суперфинишной обработки, включают оксид алюминия , карбид кремния , кубический нитрид бора (CBN) и алмаз .

Оксид алюминия используется для черновых операций. Карбид кремния, который тверже оксида алюминия, используется для «чистовых» операций. CBN и алмаз используются не так часто, но находят применение со специальными материалами, такими как керамика и инструментальная сталь M50 . Обратите внимание, что графит можно смешивать с другими абразивами для придания смазывающей способности и улучшения внешнего вида отделки. ^{[ 3 ]}

Абразивные зерна должны быть очень мелкими, чтобы их можно было использовать при суперфинишной обработке; обычно 5–8 мкм. ^{[ 5 ]}

Преимущества и недостатки

К преимуществам суперфинишной обработки относятся: увеличение срока службы деталей, уменьшение износа , меньшие допуски, более высокие несущие поверхности, лучшие уплотняющие свойства и исключение периода простоя. ^{[ 3 ]}

Основным недостатком является то, что суперфинишная обработка требует предварительной шлифовки или токарной обработки, что увеличивает стоимость. ^{[ 6 ]} Суперфинишная обработка имеет более низкую эффективность резания из-за меньшего размера стружки и меньшей скорости съема материала . Камни для суперфинишной обработки мягче и быстрее изнашиваются, однако их не нужно шлифовать . ^{[ 2 ]}^{: 575–594}

Приложения

Общие области применения включают: компоненты рулевой рейки , компоненты трансмиссии , компоненты топливных форсунок , кулачки распределительного вала , штоки гидроцилиндров , дорожки подшипников , игольчатые ролики , а также точильные камни и колеса. ^{[ 3 ]}^{[ 7 ]}

Доказано, что суперфинишная обработка некоторых деталей делает их более долговечными. Например, если зубья шестерни подвергнуты суперфинишной обработке, они прослужат в четыре раза дольше. ^{[ 8 ]}

История

Суперфинишная обработка была задумана корпорацией Chrysler в 1934 году в ответ на широко распространенные повреждения, причиненные ступичными подшипниками, установленными в автомобилях, перевозимых по железной дороге из Детройта в Калифорнию. Проблема проявлялась в виде жужжания или щелчка, который раздражал покупателей новых легковых и грузовых автомобилей, но причина была неясна, и поэтому автосалоны на западе США в конечном итоге прибегли к замене всех установленных на заводе ступичных подшипников на оригинальные перед продажей. ^{[ 2 ]}^: 29–40

бринеллирование В конечном итоге причиной шума было установлено обойм подшипников, но способ предотвратить это повреждение оказался неуловимым. В попытке предотвратить бринеллирование были опробованы тысячи вариантов конструкции и процессов, но ни один из них не дал никакого эффекта. Партия подшипников, подвергшихся бринеллированию, была переработана путем удаления следов Бринелля вручную с помощью мелкой наждачной бумаги, и эти переработанные подшипники были установлены в автомобили, которые были загружены в поезд и отправлены из Детройта в Калифорнию в качестве эксперимента. Производитель инструментов проехал на том же поезде, а затем осмотрел подшипники, когда они прибыли в Калифорнию. Он обнаружил, что подшипники не повреждены, что сделало этот метод первым методом, способным оказать какое-либо влияние на проблему. ^{[ 2 ]}^: 39

См. также

Ссылки

Примечания

^ «Что такое микрофинишная обработка?» . Нойтек .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Свигерт, Артур (1940). История суперфиниширования . Анн-Арбор, Мичиган: The Ann Arbor Press. OCLC 568009 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Абразивные изделия Дарманн. «Искусство суперфинишной обработки» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 сентября 2016 г. Проверено 1 февраля 2017 г.
^ Тодд, Аллен и Альтинг 1994 , стр. 135–136.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Мурти 1996 , с. 187.
^ Шварц, Джефф; Darmann Abrasive Products (15 декабря 1998 г.), «Для превосходной суперфинишной обработки начните с правильной отделки» , Modern Machine Shop .
^ «Решения для микрофинишной обработки» . Нойтек .
^ Кранц, Тимоти Л. (1 марта 2000 г.). Доказано, что долговечность шестерни повышается за счет суперфинишной обработки (технический отчет). НАСА .

Библиография

Мурти, Р.Л. (1996), Точное машиностроение в производстве , New Age International, ISBN 978-81-224-0750-1 .
Тодд, Роберт Х.; Аллен, Делл К.; Альтинг, Лео (1994), Справочное руководство по производственным процессам , Industrial Press Inc., ISBN 0-8311-3049-0 .

[1] «Что такое микрофинишная обработка?» . Нойтек .

[swigert-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Свигерт, Артур (1940). История суперфиниширования . Анн-Арбор, Мичиган: The Ann Arbor Press. OCLC 568009 .

[darmann-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Абразивные изделия Дарманн. «Искусство суперфинишной обработки» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 сентября 2016 г. Проверено 1 февраля 2017 г.

[4] Тодд, Аллен и Альтинг 1994 , стр. 135–136.

[murty-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Мурти 1996 , с. 187.

[6] Шварц, Джефф; Darmann Abrasive Products (15 декабря 1998 г.), «Для превосходной суперфинишной обработки начните с правильной отделки» , Modern Machine Shop .

[7] «Решения для микрофинишной обработки» . Нойтек .

[8] Кранц, Тимоти Л. (1 марта 2000 г.). Доказано, что долговечность шестерни повышается за счет суперфинишной обработки (технический отчет). НАСА .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]