«Суперфиниш» — метод исключительно чистой отделки поверхностей: плоских, круглых, выпуклых, вогнутых, внутренних наружных и др., применяемый в автомобильной промышленности и имеющий широкие перспективы к распространению и в других отраслях промышленности.
На первый взгляд метод «суперфиниш» имеет много общего с методом «хонинг», но на самом деле имеются существенные отличия, а именно: при хонинговании происходит заметное изменение размеров изделий (примерно несколько сотых миллиметра), что приводит к необходимости применения повышенного давления абразивных брусков.
Скорость резания при хонинговании колеблется от 60 до 200 м/мин, а применяемое давление от 3,5 до 15 кг/см2, что вызывает нагревание поверхности от 50 до 150°, несмотря на наличие соответствующего охлаждения; вследствие этого поверхность обработки размягчается, образуются микроскопические гребешки высотой от 0,01 до 0,0001 мм. При наличии в хонинг-процессе только двух движений — вращательного и продольного — поверхность получается сетчатая. Метод «суперфиниш» имеет три и более движений, осуществляющих так называемый принцип неповторяющегося следа; это означает, что каждое отдельное зерно абразива не повторяет своего первоначального пути по поверхности. При процессе «Суперфиниш» обязательно имеет место колебательное движение изделия с амплитудой от 1,5 до 25 мм, с количеством колебаний в минуту от 200 до 1000.
На фиг. 88 показана схема путей абразивных зёрен при первом обороте, II — втором, III — третьем и IV — четвёртом.
Фиг. 88. Схема путей абразивных зёрен на поверхности вращающегося изделия.
Абразивное зерно пе проходит дважды по одному и тому же пути, а при каждом новом обороте описывает новую траекторию, обеспечивая таким образом снятие шероховатостей без образования новых рисок. Число двойных колебаний брусков должно находиться в определённых соотношениях с числом оборотов изделия. Практические данные приведены в табл. 34.
Соотношение числа колебаний и числа оборотов в минуту изделий при обработке их методом «суперфиниш». Таблица 34.
Отношение числа двойных колебаний в 1 мин. к числу оборотов составляет всегда или дробное число, или целое число с дробью. Скорость резания при суперфинише применяется весьма низкая, по сравнении со скоростью при хонинг-процессе; относительная скорость абразивного инструмента колеблется от 1 до 2,5 м/мин, при этом давление абразивов на обработанную поверхность очень мало (До 2,5 кг/сма); вследствие этого не наблюдается нагрева поверхности (t = 1° —2°С), и высота гребешков получается в 5—10 раз меньше, чем при хонипг-процессе. Насколько возможно, суперфиниш уничтожает все риски, оставшиеся на поверхности от предыдущей механической обработки.
Поверхности, обработанные таким методом, обеспечивают минимальный износ. На фиг. 89 приведены для различных способов обработки сравнительные данные по качеству поверхности (высота гребешков H), по применяемой скорости обработки, давлению и температуре нагрева поверхности изделий.
Фиг. 89. Сравнительные данные различных способов чистовой обработки поверхностей.
Относительно малые давления и скорости обеспечивают низкую температуру обрабатываемой поверхности. При точении температура обрабатываемой поверхности достигает 300— 500°, при шлифовании средняя температура того же порядка, но местная температура может достигать 1000—1500°, т.’е. температуры плавления стали (в момент появления искр).
Хонинг и притирка вызывают гораздо меньший нагрев.
При суперфинише температура поверхности почти не повышается; как известно, повышение температуры до 400—500° размягчает поверхностный слой металла, вызывая ожоги, местные трещины и разрывы на обрабатываемой поверхности, что часто имеет место при шлифовании. Благодаря тому, что суперфиниш из-за малых скоростей и давлений абразивов не даёт повышения температуры обрабатываемой поверхности, он обеспечивает чистоту поверхности лучше всех других методов чистовой отделки.
Охлаждающая жидкость при суперфинише, помимо охлаждения, имеет значение смазки и является весьма существенным фактором для получения чистой поверхности. Обычно применяется керосин с маслом. Зернистость абразивов применяется от 150 до 600.
Суперфиниш, применяемый к шлифованным поверхностям, не производит заметного изменения в размерах, так как величина изменения достигает всего лишь 5—7 микрон. Методом «суперфиниш» в настоящее время обрабатываются такие детали: поршни, поршневые пальцы, стержни клапанов, головки толкателей клапанов, тормозные барабаны и колодки, коленчатые валы, маховики, распределительные валы и др.
На станках для отделки кулачков распределительных валовавтомобильного мотора обработка производится абразивными дисками, приводимыми во вращение клиновидными ремнями. После закрепления распределительного вала абразивные диски опускаются и прижимаются к обрабатываемым кулачкам под действием собственного веса.
Распределительный вал получает небольшое число оборотов — 22 об/мин — и вращается сначала в одном направлении, потом в другом с промежутками в несколько секунд. Абразивный диск вращается в противополояшом распределительному валу направлении, соответственно меняя направление вращения. Число оборотов диска равно 800 в 1 мин. Распределительный вал получает ещё осевое колебательное движение при амплитуде около 3 мм и с числом колебаний 230 в 1 мин. На фиг. 91 показана конструкция крепления абразивного диска этого станка. Время отделки кулачков от 20 до 30 сек.; такая продолжительность времени является характерной для отделки поверхностей методом суперфиниш.
На фиг. 92 показана схема обработки алюминиевого поршня методом суперфиниш. Станок одновременно обрабатывает шесть поршней, которые вращаются на роликах с числом оборотов — 450 в 1 мин.
Фиг. 91. Конструкция крепления абразивного диска специального станка для отделки кулачков распределительного вала.
Фиг. 92. Схема обработки алюминиевого поршня методом суперфиниш.
Абразивные бруски b укреплены на слабой пружине, изготовленной из тонкой стали, прикреплённой к державке с, которая от шатунного механизма получает возвратно-поступательное движение по направлению стрелки d на величину, равную б со скоростью 240 колебаний в 1 мин. По окончании обработки поршень автоматически выталкивается, на его место устанавливается следующий. Жидкость подаётся через трубку сверху на поршень. Время обработки поршня составляет 10 сек.; высота гребешков, остающихся на поршне после обработки, не превышает 0,016 микрон.
Обработка коленчатого вала методом суперфиниш схематично показана на фиг. 93. Абразивные бруски, укреплённые так же, как при обработке поршня, на пружине в державке, имеют 450 двойных колебаний в 1 мин. с амплитудой б мм по стрелке а. Коленчатый вал вращается с числом оборотов 135 в 1 мин.
Смазка к брускам во время обработки поступает непрерывно. Время обработки коленчатого вала составляет 20 сек. Обработка всех шатунных и коренных шеек происходит одновременно.
Высота гребешков после суперфиниша не превышает 0,15—0,20 микрона в то время, как после шлифования шеек гребешки остаются высотой 0,9—1,0 микрона.
На фиг. 95 показана обработка соприкасающегося с диском сцепления торца маховика автомобильного мотора методом суперфиниш. Абразивные бруски А закрепляются в державке В, в которой они перемещаются по мере износа посредством винта С.
Фиг. 93. Схема обработки шеек коленчатого вала методом суперфиниш.
Фиг. 95. Схема обработки торца маховика автомобильного мотора методом суперфиниш.
Для обработки маховика применяются две державки с брусками, расположенные под углом 90° друг к другу. Маховик вращается с числом оборотов 175 в 1 мин.; бруски имеют 900 двойных колебаний в 1 мин. с амплитудой 6,5 мм.
На фиг. 96 изображена схема обработки тормозного барабана методом суперфиииш.
Тормозной барабан А закреплён на оправке В (фиг. 97) и вращается с числом оборотов 150 в 1 мин.
Число двойных колебаний барабана вверх и вниз 550 в 1 мин. Величина амплитуды колебаний равна 6,5 мм-Шлифующие бруски установлены по четыре с каждой стороны барабана на выгнутых по радиусу барабана колодках.
Фиг. 96. Схема обработки тормозного барабана методом суперфиниш.
Колодки вместе с абразивными брусками перемещаются в радиальном направлении. Сначала поверхность барабана отделывают черновые бруски (зернистостью 180), потом чистовые (зернистость — 320). Время обработки барабана методом; суперфиниш равно 10 сек. В настоящее время выпущен отечественный станок для суперфиниша,, сконструированный на базе универсального шлифовального станка, типа 313.
На фиг. 98 показан супорт, с держателем абразивных брусков A который устанавливается на место шлифовальной бабки.
Обрабатываемое изделие устанавливается в центрах станка или в трёхкулачковый патрон. Абразивные бруски А приводятся в движение от гидравлического патрона В поршневого типа, который при помощи рычаги В, вращающегося на оси Г, и шарнира Д передаёт поступательно-возвратное движение державке с брусками А, перемещающейся вдоль оси обрабатываемого изделия и находящейся под давлением пружины Е.
Амплитуда передвижений брусков составляет 8 мм. Благодаря применению гидравлического патрона число двойных колебаний брусков может быть до 1000 в 1 мин.
При обработке длинных изделий стол с установленным изделием передвигается вдоль брусков.
Обработка конических поверхностей производится путём поворота плиты Ж вокруг пальца 3 на соответствующий угол, при этом в державке должен быть закреплён лишь один абразивный брусок.
Фиг. 97. Закрепление тормозного барабана при обработки его методом суперфиниш.
Фиг. 98. Суппорт станка для обработки методом суперфиниш.
