книги из ГПНТБ / Якобсон, Михаил Осипович. Технология станкостроения

В нашей промышленности и за рубежом для шлифования на­

правляющих базовых деталей используются также и модернизи­ рованные продольно-строгальные станки жесткой конструкции. Для этой цели гидрофицируют привод станка, устанавливают аг­

регатные шлифовальные головки и приспособления для правки кругов.

Упрочнение направляющих

Механическое упрочнение, Направляющие базовых деталей

подвергают упрочнению для повышения их эксплуатационных

свойств и, в частности, износостойкости. Упрочнение направляю­ щих базовых деталей осуще­

ское наклепывание поверхност­ ных слоев базовых деталей станков для повышения их из­ носостойкости является новым способом упрочнения.

В машиностроительной про­ мышленности применяют раз­ личные способы механического наклепывания рабочих поверх­ ностей деталей машин: дробе­ струйное наклепывание, обкат­ ку, раскатку, дорнование и т. д.

Процесс механического на­ клепывания путем ударов

стальными шариками, свободно

сидящими в упрочнителе, раз-Фиг. 67. Упрочнитель для наклепывания работанный в СССР М. И. Кузь- поверхности шариками.

миным, применяется в машино­ строении для повышения усталостной прочности и других эксплуа­

тационных свойств деталей. Этот процесс механического упрочне­ ния позволяет наклепывать шариками внутренние и наружные по­ верхности тел вращения, плоские поверхности и поверхности типа ласточкин хвост.

На поверхностях трения, наклепанных шариками, образуется однородная шероховатость, повышается поверхностная твердость и закрываются поры, что уменьшает шаржирование абразивными частицами трущихся поверхностей. Метод наклепывания шари­ ками основан на использовании центробежной силы шариков или роликов, установленных подвижно в гнездах приспособления — упрочнителя (фиг. 67), вращающегося со скоростью 10—40 м/сек,

аналогичной скорости абразивного круга.

89

Управление интенсивностью процесса осуществляется измене­ нием условий упрочнения: окружной скорости приспособления упрочнителя, натяга шарика, определяющей длительность соуда­ рения двух тел (фиг. 67 и 68), диаметра шарика и числа шариков

в упрочнителе, скорости перемещения изготовляемой детали, пода­ чи на один ход детали и количества проходов.

Этот процесс, как показали нижеприводимые опыты, может быть использован для механического упрочнения направляющих.

Схема наклепывания направляющих станины токарного станка

показана на фиг. 68, б.

Исследование процесса наклепывания шариками поверхностей образцов из чугуна 1-го класса производилось двухрядным шари­ ковым упрочнителем (фиг. 67). Диаметр упрочнителя 200 мм, диа­ метр шарика 7 мм, вес шарика 1,4 г, в каждом ряду упрочнителя по 40 шариков'.

Наклепывание образцов производилось на плоскошлифоваль­

ном станке при следующем режиме: скорость вращения упрочни­ теля 30 м!сек, скорость движения стола станка 10 м)мин, подача на один ход 0,1 мм, число проходов 1; натяг изменялся в пределах

0,1—0,25 мм.

Указанный режим наклепывания был получен после ряда опы­ тов. При наклепывании шариками происходит тонкая пластиче­ ская деформация поверхностных слоев. Когда упрочнение достигает определенной величины, течение металла становится невозможным

и происходит отслаивание частиц металла от обработанной по­ верхности; явление отслаивания наблюдалось при увеличении на­ тяга свыше 0,25 мм.

Опыты показали, что чистота наклепанной шариками поверх­ ности образцов из серого чугуна 1-го класса соответствует 8—9-му классу. Если подготовленная под упрочнение поверхность имеет

5—6-й класс чистоты, то после наклепывания шариками ее чистота повышается примерно на два класса. На поверхностях, обработан­ ных под упрочнение по 8—9-му классу чистоты, после упрочнения не наблюдалось снижения неровностей. В результате наклепыва­ ния микротвердость поверхностей чугунных образцов повышалась на 30—40%.. Чем выше чистота обработанной поверхности до наклепывания, тем выше после наклепывания твердость поверх­ ностного слоя. Глубина наклепанного слоя составляла 1,0—1,2 мм

(фиг. 69).

В последние годы в иностранной литературе появились описания

работ о чистовой отделке направляющих станков прикатыванием предварительно простроганной или. шлифованной поверхности.

Этот вид чистовой отделки поверхности путем прецизионного плас­ тического деформирования применяется вместо шабрения или шли­ фования.

1 Работы проводились в ЭНИМСе под руководством автора и при участии М. И. Кузьмина и Н. А. Донченко.

91

б — обкатка роликом; в — ролик.

Прикатывание производится за две операции *: сначала широ­ ким накатником по всему профилю направляющих с целью умень­ шения макроотклонений и волнистости (фиг. 70), затем направляю­ щие подвергаются пластическому деформированию путем обкатки

роликом.

В резцедержке продольно-строгального станка вместо резца устанавливается ролик, изготовленный из стали и закаленный до

ния получается гладкая, как бы полированная поверхность и тон­ кий наклепанный износостойкий слой. Твердость упрочненной по­ верхности возрастает (например, с Нв = 130 до Нв = 150). Струк­

тура прикатанного слоя делается более плотной и мелкозернистой. Коэффициент трения снижается примерно на 20%.

В опубликованных работах указывается, что окончательная от­ делка чугунных направляющих прикатыванием имеет ряд сущест­ венных преимуществ: трудоемкость его меньше трудоемкости ша­ брения и даже шлифования, поверхность получается более износо­ стойкая и чистота поверхности — более высокой. Кроме того, не­ сущая поверхность, которая обычно составляет 50—70%, может быть значительно увеличена и при особенно хорошем сглаживании доведена до 90%. С увеличением усилия прижима шероховатость обработанной поверхности уменьшается, поверхность становится более блестящей, но при излишнем давлении на ролик может по­ лучиться отслаивание и шелушение поверхности. Удельное давле­ ние при прикатывании должно находиться в пределах 50— 250 кг/мм2 и зависит от прочности изготовляемой детали, диаметра

ролика, требований к чистоте поверхности и др.

Применение роликов малых диаметров нецелесообразно, так как они могут вызвать местное уплотнение металла по обе стороны

рабочей зоны.

Применение при прикатывании охлаждения керосином повы­ шает эффективность процесса, так как при этом устраняется воз­ можность вдавливания частиц, отслоившихся от обрабатываемой поверхности в процессе деформирования.

Надобность в приработке прикатанных поверхностей в боль­ шинстве случаев отпадает.

В зарубежной литературе имеются сведения о хромировании на­ правляющих станин для повышения их износостойкости и для предупреждения задиров. Ряд станков со станинами, имеющими хромированные направляющие, изготовили фирмы Van Norman,

New Britain и др.

Упрочнение термической обработкой. Эксплуатационные ка­

чества направляющих станин, изготовленных из чугуна, можно

повысить термической обработкой.

Поверхностная закалка направляющих базовых деталей осу-

1 «Fertigunstechnik», № 5, 1958, стр. 197.

93

Содержатie фосфора в высокопрочном чугуне не более 0,1%.

ществляется путем нагрева их ацетилено-кислородным пламенем или т. в. ч.

Газопламенная поверхностная закалка производится с исполь­ зованием ацетилено-кислородных горелок, установленных на тра­ версе специальной закалочной машины. Температура нагрева ре­

гулируется изменением интенсивности пламени горелок, расстояния горелок от обрабатываемой поверхности и скорости Перемещения изготовляемой детали.

При газопламенной поверхностной закалке глубина закаленно^ го слоя составляет 3—5 мм. Твердость закаленного слоя достигает

/? с= 54. I азопламенная поверхностная закалка применяется для обработки направляющих станин токарных станков, колонн ради­ ально-сверлильных станков и других базовых деталей.

В отечественной станкостроительной промышленности широкое распространение получила поверхностная закалка с нагре­ вом т. в. ч.

Проведенные ЭНИМСом исследования показали, что поверх­ ностной закалкой с нагревом т. в. ч. чугуна можно получить за­ каленный слой толщиной 2—3 мм. Твердость этого слоя значитель­ но превышает твердость сердцевины. После закалки изменяется структура поверхностного слоя: вместо перлитной структуры об­

его поверхностной закалке, зависят от исходной структуры чугу­

на и технологии процесса закалки с нагревом т. в. ч.

Важнейшими технологическими факторами, определяющими ка­ чество поверхностной закалки, являются продолжительность и ре­ жим нагрева, конструкция индуктора, величина зазора между ин­

дуктором и закаливаемыми поверхностями и скорость охлаж­ дения.

Поверхностной закалке с нагревом т. в. ч. подвергают направ­ ляющие станины, изготовленные или из перлитного чугуна 1-го

95

класса, или из модифицированного чугуна с содержанием связанно­ го углерода не менее 0,6%.

Оборудование для поверхностной закалки направляющих ста­ нин станков состоит из высокочастотной установки с ламповым

или машинным генератором, приспособления для установки ста­ нины и ее перемещения в процессе закалки либо устройства для перемещения колебательного контура, индукторов и охлаждающих устройств.

Для нагрева под закалку направляющих станин могуг быть использованы высокочастотные установки с ламповым генератором частотой 100—250 кгц и мощностью до 200 кет или установки с машинным генератором частотой 8000—10 000 гц и мощностью

100—200 кет.

Закалка направляющих станин токарных станков производится на специализированном высокочастотном агрегате. Он состоит из двух высокочастотных установок с ламповыми генераторами для закалки обеих направляющих станин, траверсы, на которой укреп­ ляют два высокочастотных трансформатора, и приспособления для перемещения станины в процессе закалки.

Если две направляющих станины незначительно отличаются по профилю и размерам, то можно производить нагрев обеих направ­ ляющих от одного высокочастотного генератора одним индуктором сдвоенной конструкции.

Высокочастотная установка типа ЛГЭ-100-51 для закалки на­ правляющих станин с выносным закалочным трансформатором

•состоит из следующих основных элементов: анодного трехфазного трансформатора типа ЭТМ 180/10 мощностью 180 кеа, напряже­

нием 380/10 000 или 220/10 000 в; высоковольтного управляемого выпрямителя, собранного на тиратронах типа ТР-1-6/15; лампо­ вого генератора; водоохлаждаемых маслонаполненных керамиче­ ских конденсаторов; выносного высокочастотного трансформато­

ра; сетевых фильтров — двух при напряжении сети 380 в и трех при напряжении 220 в.

Схема этой установки показана на фиг. 71. На траверсе 1 за­ калочных головок агрегата подвешены закалочные трансформато­ ры, расположенные над станиной в положении, обеспечивающем одновременную закалку двух направляющих. Траверса соединена с основанием 2, прикрепленным к полу.

Закалочные трансформаторы прикреплены к кареткам 3, кото­ рые можно перемещать по направляющим траверсы 1.

Установка траверсы с закалочными головками по высоте произ­

водится с помощью механизма подъема 4. Трансформаторы 6 име­

ют роликовые опоры и пружинящее устройство, позволяющие со­ хранить зазор между закаливаемыми направляющими и индук­ тором.

Охлаждающая жидкость к распылителям подается насосом от

специального бака, что обеспечивает постоянство температуры за­ калочной жидкости.

96

Приспособление для установки станины и ее плавного переме­ щения в горизонтальной плоскости состоит из основания, редукто­ ра, привода, тележки и электрооборудования.

Тележка с установленной на ней закаливаемой станиной пере­ мещается от привода и редуктора по направляющим основания приспособления. Изменение числа оборотов двигателя привода те­

лежки достигается с помощью электронно-ионного регулятора. Скорость рабочего движения 80—200 мм]мин, скорость холостого

хода до 2,5 м!мин.

Фиг. 71. Схема установки для поверхностной закалки с нагревом т. в. ч. направляющих станины:

/ — траверса; 2 — основание; 3 — каретка; 4 — механизм подъема; 5 — полиспаст; 6 — трансформатор и распылители; 7 — охлаждающее устройство.

Закалка направляющих станины токарного станка мод. 1К62 на установке типа ЛГЭ-100 показана на фиг. 72; одновременная закал­

ка обеих направляющих производится при продольной подаче 135 мм/мин, ускореный отвод закаленной станины осуществляется со скоростью 2,5 м!мин.

Станина токарного станка мод. 1К62 изготовляется из модифи­ цированного чугуна МСЧ 28-48 и имеет твердость Нв — 170н-210;