Спосіб полірування поверхонь деталей вільними абразивами

1. Спосіб полірування поверхонь деталей вільними абразивами, що включає зниження шорст 3 ржання малої шорсткості оброблюваної поверхні достатньо зменшити потужність змішування абразивних часток в рідині й тоді струминним переміщенням на оброблювану деталь потрапляли тільки малі абразивні частки. Вони зменшували шорсткість на поверхні оброблюваної деталі. Таким чином, експериментально підтверджено, що для одержання малої шорсткості не потрібно деталь переносити на інший верстат, на якому у робочій рідині зменшені розміри абразивних часток. В одному верстаті не потрібно міняти абразивні частки. Достатньо при використанні часток різних розмірів зменшити потужність змішування й на оброблювану поверхню будуть переміщатись тільки малі частки, які будуть зменшувати шорсткість. Абразивно-рідинною обробкою, або рідинним хонінгуванням називається процес полірування деталей за допомогою суміші рідини й абразиву, що подається на заготовку із сопла зі швидкістю 50м/с і більше. При ударах абразивних зерен гребінці оброблюваної поверхні частково знімаються ними, змінюючи тим самим вихідну шорсткість поверхні. Застосовується цей спосіб обробки для одержання поверхонь шорсткістю Ra=0,16...1,25мкм у місцях, важкодоступних для механічної обробки. Абразивно-рідинній обробці піддаються й чорнові заготовки для зняття окалини, очистки виливків. Для одержання низької шорсткості поверхні потрібна попередня механічна обробка поверхні з шорсткістю не нижче Ra=2,5мкм. Рідина подається на оброблювану поверхню під тиском стисненого повітря або за допомогою насоса через форсунку, у яку надходить стиснене повітря, що розпорошує рідину по поверхні, що полірується. Форсунка може нахилятися під потрібним кутом до оброблюваної поверхні. Рівномірність насиченості рідини абразивом підтримується спеціальним змішувачем. Рідинна обробка й полірування застосовуються при обробці деталей складної форми: при обробці профільних штампів, обробці форм для лиття під тиском, свердлів і іншого багатолезового інструмента, при очистці виливків, декоративному поліруванні, підготовці поверхонь під гальванічне покриття. Залежно від виду оброблюваного матеріалу для рідинної обробки застосовують зерно карбіду кремнію. Для операцій очистки звичайно застосовується абразив зернистістю 40-10, для полірування - зернистістю М10-М5. Робоча рідина звичайно складається з 25-50 мас. ч. абразиву й 75-50 мас.ч. содової емульсії, так що щільність рідини рівняється приблизно 2. 42758 4 Зміст у рідині більше 50% абразиву, що допускає для шліфувальних порошків і мікропорошків зернистістю 5-М7, для більших номерів зернистості не рекомендується. Зайва концентрація зерен абразиву в рідині викликає їх удари один об одного, що знижує ефективність обробки. Для підвищення корозійної стійкості в рідину додають 0,5-1% нітриду натрію або інші інгібітори. Інтенсивність рідинної обробки залежить від тиску повітря й швидкості струменя, від зернистості й концентрації абразиву в рідині, від напрямку струменя й положення сопла щодо поверхні обробки, конструкції соплового пристрою й властивостей оброблюваного матеріалу. Чим більше тиск повітря й швидкість, чим крупніше зернистість, тим більше кінетична енергія удару й вище інтенсивність обробки. Для кожної зернистості абразиву в рідині існує оптимальний тиск повітря. Так, для зернистості М28-М20 тиск повітря становить 0,4, для зернистості 12-10 - 0,5-0,8МПа. Отвір сопла повинний перебувати приблизно на відстані 5-100мм від деталі, а кут падіння струменя повинен становити 25-40°. Зі збільшенням кута понад 45° інтенсивність різко зменшується. Вона зменшується також зі збільшенням відстані оброблюваної поверхні до сопла. Зі збільшенням розміру зерен, а отже, і їхньої маси сила удару зростає й інтенсивність обробки підвищується, так само, як зі збільшенням концентрації зерен у рідині. Так, при інших оптимальних умовах для зернистості 16 величина шару металу, що знімається, досягає 0,004-0,005мм, а для зернистості 5 вона становить 0,0015-0,0020мм. Зі збільшенням твердості й крихкості абразивних зерен знімання металу також збільшується. Показниками нового способу є: 1. Ведення обробки струменем рідини з абразивом із карбіду кремнію з різним розміром часток; 2. При досягненні певного рівня шорсткості на оброблюваній поверхні, швидкість перемішування абразиву зменшують, чим досягається розподіл абразиву за критерієм маси - більші частки опускаються вниз, у рідині залишаються частки менших фракцій; 3. Продовження обробки струменем з абразивом менших фракцій дозволяє отримати необхідну шорсткість поверхні на одному верстаті без заміни робочої рідини. Такі показники раніше не були відомі. В таблиці наведені параметри обробки та шорсткість обробленої поверхні в залежності від зернистості фракцій абразиву у струмені, кута його падіння та шар металу, який знімається при цьому. 5 42758 6 Таблиця Залежність шорсткості обробленої поверхні від умов обробки № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Зернистість абразиву, Шар металу, що зні(більша і менша фрамається мм кції), мкм 63/40 0,01...0,015 50/32 0,008...0,1 Очищення пове40/25 0,006...0,008 рхні 40/20 0,005...0,006 40/16 0,004...0,005 Очищення пове40/12 0,0035...0,004 рхні 32/М10 0,003...0,0035 32/М8 0,0025...0,003 Полірування 32/М6 0,002...0,0025 25/М5 0,0015...0,002 Вид обробки В таблиці вказані відомості щодо шорсткості обробленої поверхні після впливу на неї струменя з абразивом перемінного розміру. В чисельнику вказаний найбільший розмір абразивної частки, а у знаменнику - найменший. Обирати абразивні частки слід у залежності від початкового стану поверхні, що оброблятиметься, та вимог до неї після обробки. Слід враховувати обставину значного перевищення значення початкової шорсткості від необхідної, це змусить підвищити розмір найбільшої фракції абразиву й збільшити час впливу на поверхню. Введення в технологічний процес операції струминної обробки дозволить отримати необхідну шорсткість поверхні великої протяжності, у місцях, що важко доступні, не залишить після себе направлених слідів від ріжучого інструмента, тобто забезпечить якісний мікрорельєф обробленої поверхні. Переваги способу, що пропонується, перш за все, у тому, що він дозволяє змінюючи режими обробки плавно керувати величиною шорсткості обробленої поверхні не змінюючи робочої рідини та робочого обладнання. Ці переваги являються розкриттям причинно-спадкового зв'язку між сукупністю ознак корисної моделі й технічним результатом, якого можна досягти у відповідності до поставленої задачі. По наявним у заявника відомостям сукупність ознак, що пропонується, та характеризує суть корисної моделі, невідома з рівня техніки, тобто корисна модель відповідає критерію «новизна». Приклад ілюстрації корисної моделі: Листовий прокат розмірами 750х100х15мм та шорсткістю Ra 2,5мкм необхідно очистити від окалини товщиною 0,3мм та забезпечити шорсткість поверхні Ra 0,63мкм. Перший перехід по очищенню поверхні листа виконується струменем робочої рідини, яка складається з 45 мас. ч. абразиву й 55 мас. ч. содової емульсії, так що щільність рідини рівняється приблизно 2. Для підвищення корозійної стійкості в Кут падіння струменя,° Шорсткість, мкм 40 40 35 35 30 2,5 1,25 1,25 0,63 0,32 30 0,16 28 25 25 25 0,16 0,16 0,04 0,02 рідину додають 0,5-1% нітриду натрію або інші інгібітори. Тиск повітря становить 1,0МПа. Абразив - карбід кремнію зернистістю 63/40 де: 63 - це найбільший розмір частки, а 40 - найменший. Обробка ведеться поступовим переміщенням сопла апарата 15мм/хв. та перекриттям по ширині на 3мм, змінюючи напрям руху сопла, ведемо обробку всієї поверхні листа. Сопло апарата відносно поверхні знаходиться під кутом 40°. За один прохід знімається шар металу у 0,015мм (табл.). Другий перехід виконується таким самим чином, але швидкість перемішування робочої рідини у резервуарі зменшується у 2 рази, кут нахилу сопла встановлюється рівним 30°. Через 3хв. (час, який необхідний для розподілу абразиву у робочій рідині) після закінчення першого проходу можна виконувати другий перехід. Обробка буде відбуватися абразивом меншої фракції. Тиск повітря становить 0,6МПа. Оскільки за таких умов шар металу, що знімається, менший у два рази від попереднього проходу (табл.), то для досягнення необхідної шорсткості поверхні листа необхідно виконати два проходи на другому переході. Суть заявленої корисної моделі не витікає явним чином для спеціаліста з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризує звісне рішення, не забезпечує досягнення нових властивостей і тільки наявність ознак, що відрізняють корисну модель, дозволяє отримати нові властивості, новий технічний результат. Отже, корисна модель, що пропонується, відповідає критерію «винахідний рівень». Запропонований спосіб випробуваний в умовах дослідного виробництва Національної металургійної академії України за участю співробітників науково-дослідного інституту НМетАУ. Акт випробувань додається. Таким чином, спосіб полірування поверхонь деталей вільними абразивами, що пропонується, відповідає критерію «виробнича застосовність». 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 42758 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601