Лаппингование

Введение

 

Лаппингование (от англ. lapping - полирование, притирка) – это доводка машинным способом рабочих поверхностей изделий до требуемых размеров и шероховатости с помощью притиров и абразивной пасты.

Доводку применяют для  устранения геометрических неровностей, завалов и удаления дефектного слоя после шлифования и заточки. Доводке  подвергают упрочняющие фаски на передней поверхности резцов и фрез, закругления вершин по радиусу у резцов, переходные кромки у торцовых фрез, фаски у сверл и разверток и др.

Доводка твердосплавного материала осуществляется мелкозернистыми алмазными кругами на органической связке, мелкозернистыми алмазными пастами и менее эффективно карбидом бора. Доводку алмазными кругами проводят на станках повышенной точности, доводку с помощью паст и мелкозернистых порошков - на вращающихся чугунных дисках. Доводку эльборовыми и алмазными кругами проводят с охлаждением эмульсией. При доводке, следует стремиться к минимально возможному контакту шлифовального круга с режущим инструментом.

Лаппингование позволяют получить самые точные и чистые поверхности деталей, предварительно прошедших обработку шлифованием. Припуск около 0,01 мм снимается при доводке (притирке) абразивными пастами, мелкозернистыми доводочными кругами или свободным абразивом.

Доводка применяется  для обеспечения герметичности  соединений, повышения усталостной  прочности деталей, срока их службы и т. п. Этот метод используется при  заточке режущего инструмента, изготовлении плунжерных пар топливной аппаратуры дизелей, калибров, ответственных подшипников и т. п.

 

Рисунок 1 – Схемы доводки

а – ручная доводка; б  – машинная притирка торцов колец;

1 – деталь; 2 – притир; 3 – абразивная паста; 4 – траектория детали;

 

Доводка и притирка осуществляются вручную или на специальных станках  при скорости 0,1-2,0 м/с и малых  давлениях (рисунок 1). Важную роль в процессе играют не только траектории взаимного перемещения зерен и заготовки, режимы обработки и состав абразивных элементов, но и жидкие компоненты суспензии или СОЖ, используемых при обработке (например, минеральные масла с различными добавками). Операцию осуществляют в несколько операций, изменяя пасту и режимы работы.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Абразивные пасты, применяемые при доводке

 

В инструментальном производстве алмазы используются в виде отдельных  кристаллов, порошков и паст. Наиболее крупные зерна применяются для  изготовления резцов, зерна величиной  от 200 до 50 мкм идут на изготовление шлифовальных кругов, брусков, алмазных надфилей, притиров для обработки закаленных сталей и твердых сплавов, а самые мелкие порошки алмаза (от 40 до 1 мкм) — для изготовления доводочных и полировочных паст.

Получили распространение  как естественные, так и синтетические (искусственные) алмазы. По своей работоспособности синтетические алмазы не уступают, а часто превосходят естественные алмазы. Это объясняется их высокой однородностью и особым характером поверхности зерен, способствующей их лучшему закреплению в инструменте.

Размер алмазных зерен классифицирован на порошки (с буквой А) и микропорошки (с буквами AM). В обозначениях зернистости порошков из синтетических алмазов добавляется буква С (АС 16, АСМ40).

В инструментальном производстве широко используются алмазные круги  для шлифования, заточки и доводки деталей из твердых сплавов и закаленных сталей. Внедрение алмазного шлифования позволяет изготовлять многие виды штампов с вставками из твердых сплавов, что увеличивает стойкость штампов от 30 до 120 раз в сравнении со стойкостью штампов из закаленной стали.

Корпус алмазного круга  изготовляется обычно из Дюралюминия  или пластмассы и на его поверхность  наносится алмазоносный слой небольшой  толщины на металлической или  органической (пластмассовой) связке.

Для доводочных работ  используются алмазные пасты, которые наносят на притиры. Наиболее эффективными являются алмазные пасты, состоящей из 30—40% (по массе) алмазного порошка и 70—60% оливкового или касторового масла.

 

 

2. Притиры, применяемые при доводке цилиндрических плоскостей

 

Различают притиры плоские — для доводки плоскостей и цилиндрических поверхностей методом обкатывания; цилиндрические и конические — для обработки внутренних поверхностей тел вращения; специальные и фасонные — для доводки асимметричных и фасонных поверхностей.

Для уменьшения массы плиты изготовляют с ребрами жесткости (рисунок 2). Чтобы избежать повышенной концентрации напряжений в точках схождения ребер, эти точки располагают равномерно по всей плите, по возможности уменьшая число ребер, сходящихся в одном месте. Распространены доводочные плиты, рабочая поверхность которых разделена на три участка (рисунок 2,б): участок I предназначен для предварительной, II — для чистовой и III— для окончательной доводки.

 

Рисунок 2 - Доводочные плиты.

По мере износа рабочих  поверхностей плиты перешлифовывают  и притирают по методу трех плит, как на станке, так и вручную.

При этом методе правки отклонение геометрической формы притира составляет 2—3 мкм. Полученные поверхности контролируют лекальной линейкой. Если требуемая шероховатость и геометрическая форма обеспечены, то линейку на рабочей поверхности притира можно повернуть, приложив лишь усилие.

Притиры для доводки отверстий  изготовляют в виде втулок, насаженных на оправки. Притиры бывают регулируемые и нерегулируемые. Первые снабжены устройством, которое позволяет  увеличивать наружный диаметр в  процессе доводки. Вторые — с постоянным наружным диаметром, их применяют для доводки отверстий малых диаметров, конических и резьбовых поверхностей. Регулируемые притиры имеют разрезную рубашку с внутренним конусом и разжимное устройство, которое при перемещении конуса увеличивает диаметр притира. Начальный диаметр притира обычно на 0,005—0,03 мм меньше диаметра обрабатываемого отверстия. Длина рабочей поверхности притира составляет: для сквозных отверстий 1,2—1,5 глубины обрабатываемого отверстия, а для глухих — меньше его глубины.

Притиры для обработки отверстий  изготовляют в виде стержней, пробок и втулок. К ним предъявляются  высокие требования по точности и  шероховатости поверхностей. Наиболее распространены притиры в виде гладкой  разрезанной вдоль оси втулки с внутренним центральным отверстием в виде конуса. Конусность внутренней поверхности обычно составляет 1:50 или 1: 30.

В процессе доводки притир, перемещаясь  по конусной оправке, постепенно разжимается  и тем самым компенсирует изношенный слой своей рабочей поверхности. Такие притиры называют разжимными. При обработке точных отверстий биение притира на оправке должно быть не более 0,01—0,02 мм, а отклонение от цилиндричности — не более 0,005—0,01 мм.

Рабочая поверхность  разжимных притиров может быть не только гладкой, но и с различными канавками (рисунок 2). Эффективны притиры с короткими косыми канавками глубиной 0,8—1,0 мм и шириной 1,0—1,5 мм.

 

Рисунок 2 - Разжимные притиры для отверстий.

 

 Канавки выполняют роль резервуаров, в которых  удерживается абразивная смесь. В процессе доводки она постепенно поступает  на обрабатываемую поверхность. Наиболее высокую производительность обеспечивают притиры со спиральными канавками, нанесенными по всей поверхности притира. Однако шероховатость поверхности в этом случае хуже.

Глубокие отверстия  диаметром 1—5 мм, к которым не предъявляют  больших требований по точности, обрабатывают упругим притиром (рисунок 3, а). Такой притир изготовляют следующим образом. Навитую на цилиндрическую оправку и закрепленную с двух сторон в натянутом положении стальную или из бериллиевой бронзы проволоку сошлифовывают до размера h, затем ее правят, рихтуют и разрезают на отдельные лепестки 3. Эти лепестки вставляют в оправку 1 и закрепляют винтами 2. В зависимости от диаметра отверстия притир может иметь два или три лепестка, каждый из которых изгибают по форме (рисунок 3,б). Длину лепестка I и радиус изгиба R выбирают в зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия. После сборки притир шаржируют абразивной пастой.

Широко распространены притиры с покрытиями. Многократное нанесение на один и тот же корпус притира алмазно-никелевого покрытия увеличивает срок службы притира. Для восстановления изношенных притиров из стали 20 предложен метод протаскивания их через фильеры с последующим гальваническим железнением на величину изношенного слоя. На притиры из чугуна наносят гальванические покрытия методом кислого и цианистого меднения, а также производят их никелирование.

Предварительную доводку  высокоточных отверстий осуществляют алмазными регулируемыми притирами, изготовленными из алмазосодержащего  проката или алмазной фольги. Эти  материалы представляют собой спеченную смесь из синтетических алмазов и медного или алюминиевого сплава. Алмазоносный прокат и фольга выпускаются в виде полос длиной 300, шириной 75 и толщиной. 0,03—0,76 мм. Зернистость может быть различной — от крупной 120/100 до мельчайшей — микропорошков. Концентрация алмазов — от 25 до 100%. Фольгу и прокат разрезают на куски требуемой формы и размеров и закрепляют на поверхности притира.

Алмазный регулируемый притир (рисунок 4) состоит из разъемного корпуса 1, алмазосодержащего проката 2, раздвижного конуса 3 и пружины 4. Прокат 2 припаивается припоем ПОС-40 или закрепляется клеем на корпусе притира. В зависимости от условий доводки пластины проката (фольги) могут покрывать рабочую поверхность притира полностью или частично. Их можно защеплять в виде прямоугольных полосок с промежутками между ними или в виде винтовой спирали с заданным шагом. Промежутки между пластинами позволяют удалять продукты износа. После закрепления пластин притир шлифуют и притирают. Изношенные пластины можно заменять новыми.

Для доводки отверстий различной формы — круглых, квадратных, многоугольных — диаметром от 18 до 50 мм применяют универсальный притир (рисунок 5). Он состоит из валика 1 с гладким хвостовиком и утолщенной части с четырьмя продольными пазами, идущими вдоль оси с углом наклона 2°30′ и расположенными под углом 90° друг к другу. Гайки 3 на валике служат для закрепления и установки на размер четырех притирочных планок 2, Концы планок имеют скосы, которыми они входят в выточки гаек. Благодаря этим скосам планки ложатся на валике. Перемещая притирочные планки по продельным пазам валика, можно увеличивать или уменьшать рабочий размер притира. Необходимый набор планок позволяет притирать отверстия различного размера. Применение планок с плоскими поверхностями дает возможность притирать квадратные и прямоугольные отверстия. 

 

Рисунок 3 - Упругий притир.

 

  

 

Рисунок 4 - Притиры для доводки отверстий.

 

  

Саморазжимной притир (рисунок 5) работает по принципу хонинговальной головки. В отличие от нее абразивные бруски заменены здесь металлическими секторами. Притир состоит из конической оправки 1 которая является его центральным стержнем, крышки 2, силовой пружины 3, пружины амортизатора 4, рубашки 5, секторов 6, кольца 7, корпуса 8, хвостовика 9 и гайки 10. Разжим секторов 6 притира происходит при передвижении конической оправки I. Постоянный поджим их обеспечивается силовой пружиной 3, что придает как бы плавающее положение. Саморазжимной притир применяют для доводки — притирки отверстий диаметром свыше 20 мм.

Притиры для доводки  наружных поверхностей тел вращения. В качестве инструмента для доводки  — притирки цилиндрических поверхностей применяют кольца-, диски-, плиты- и  валы-притиры.

Рисунок 5 - Саморазжимной притир

 

 

Форма кольца-притира  должна соответствовать наружной поверхности  обрабатываемой детали. Для черновой доводки диаметр кольца должен быть на 0,1— 0,15, а для чистовой на 0,03—0,08 мм больше диаметра обрабатываемой детали. Кольца-притиры бывают разрезные и неразрезные. Для закрепления их применяют держатели (рисунок 6). Чтобы разрезное кольцо-притир можно было регулировать походу доводки, цилиндрический держатель имеет винт, который поджимает инструмент и изменяет его внутренний диаметр. Неразрезные притиры просты по конструкции и предназначены для окончательной доводки. К неразрезным притирам относятся алмазные кольца-притиры (гильзы). 

 

Рисунок 6 - Кольцо-притир.

 

 

Диски- и плиты-притиры  по форме не отличаются от притиров, применяемых при доводке плоских поверхностей. Валы-притиры применяют для доводки деталей на бесцентровых станках.

 

 

 

 

 

Литература 

 

1. Большая советская  энциклопедия; - М.: "Советская энциклопедия", 1978.

2. Технология машиностроения; Маталин А.А. – М.: Высшая школа, 1985г.

3. Основы технологии машиностроения; Балакшин Б.С. - М.: Высшая школа, 1985г.