Учебное пособие для студентов нефтехимических колледжей и техникумов Специальность 1701 "Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)"

Вид материала

Подобный материал:

1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 22

Контрольные вопросы:

В чем состоит основное отличие распиливания от припасовки?
Почему при припасовке сначала обрабатывают вкладыш, а затем пройму?
В каких случаях и для чего при распиливании отверстий применяются выработки?

Тема 12 Шабрение

Студент должен:

знать:

назначение и цель шабрения;
разновидности шаберов;
различия чернового и чистового шабрения;
правила техники безопасности при шабрении.

уметь:

выполнять шабрение различными приемами прямолинейных и криволинейных поверхностей.

Оснащение рабочего места и участка: верстак; тиски слесарные; губки накладные к тискам; напильники плоские тупоносые длиной 200...300 мм с насечкой №3; шаберы плоские разные; линейки поверочные (лекальные); плиты поверочные; станок заточной со шлифовальными кругами ПП 25А 16 В СМ1 6 К3 А (для заточки стальных шаберов) и ПП 63С 16 В СМ1 К3 А (для заточки твердосплавных шаберов); абразивные бруски для доводки шаберов; рамка 25x25 мм для проверки количества пятен; краска – лазурь, сажа, ультрамарин (синька) и т.п.; машинное масло; ветошь; тампоны; заготовки чугунные с плоскими поверхностями, требующими шабрение.

Шабрением называется слесарная отделочная операция, используемая для выравнивания и пригонки плоских и криволинейных (чаще цилиндрических) поверхностей для получения плотного прилегания. Шабрение применяют для обработки и ремонта трущихся поверхностей сопрягаемых деталей – станин, суппортов, подшипников скольжения и поверхностей проверочных инструментов – плит, угольников, линеек и др. Так же, как и опиливание, шабрение – одна из наиболее распространенных слесарных операций. В практике слесарных, слесарно-сборочных и ремонтных операций объем шабровочных работ достигает 20...25%. Широкое применение шабрения объясняется особыми свойствами полученной поверхности, которые состоят в следующем: шабреная поверхность, в отличие от шлифованной или полученной абразивной притиркой, более износостойкая, так как не имеет шаржированных в ее поры (риски, царапины) остатков абразивных зерен, ускоряющих процесс износа трущихся поверхностей; шабреная поверхность лучше смазывается и дольше сохраняет смазывающие вещества благодаря наличию так называемой разбивки этой поверхности на пятна (чередование выступающих и углубленных мест), что также повышает ее износостойкость и снижает коэффициент трения; шабреная поверхность позволяет применить самый простой и доступный способ оценки ее качества – по числу пятен на единицу площади. Шабрению предшествует обработка резанием, например опиливание, шлифование, строгание, фрезерование и т.п. Шабрение дает возможность получить поверхность с низкой шероховатостью (0,003...0,01 мм), так как за один проход шабером снимается слой металла толщиной 0,005...0,07 мм при чистовой обработке и не более 0,01...0,03 мм при предварительной обработке. Сущность шабрения заключается в том, что с выпуклых (возвышающихся) мест предварительно обработанной поверхности заготовки режущим инструментом – шабером соскабливаются очень тонкие частицы металла.

Шаберы – это металлические стержни различной формы с режущими кромками, изготовленные из углеродистой инструментальной стали марок от У10 до У13 и закаленные до твердости 56...64 HRC_э. Иногда изготовляют оснащенными пластинами из быстрорежущей стали или твердого сплава. По форме режущей части шаберы подразделяют на плоские, трехгранные, фасонные и специальные; по количеству режущих концов (граней) – на односторонние и двусторонние (рис. 12.1, а...г); по конструкции – на цельные и со вставными пластинами. Форму и геометрические параметры режущих кромок шаберы

выбирают в зависимости от формы и размеров обрабатываемой поверхности и свойств материала заготовки. Так, для шабровки плоских поверхностей применяют плоские шаберы с прямолинейной или радиусной режущей кромкой, для криволинейных и внутренних (вогнутых) поверхностей – трехгранные и фасонные шаберы. Шаберы с прямолинейной режущей кромкой удобней применять при обработке краев заготовки, так как при работе он не соскочит с заготовки и не повредит ее поверхности. При обработке остальной части заготовки шабер с прямолинейной режущей кромкой менее удобен, так как боковые углы лезвия могут оставить на поверхности глубокие царапины. В этом случае удобнее применять шаберы с радиусными (дугообразными) режущими кромками, которые обеспечивают более низкую шероховатость шабруемой поверхности, чем при работе шабером с прямолинейной режущей кромкой.

Г

еометрические параметры шаберов зависят от вида обработки, обрабатываемого материала и угла установки инструмента по отношению к обрабатываемой поверхности. Торцовую поверхность шабера затачивают под углом 60...100⁰ по отношению к оси инструмента, образуя угол заострения β, который равен: при грубой обработке – 60...75⁰, при чистовой – 90⁰, а для особо чистых работ – 90...100⁰.

Обрабатываемый материал на выбор угла заострения β плоского шабера влияет следующим образом: при обработке чугуна и бронзы β = 90...100⁰ (рис. 12.2, а); стали – 75...90⁰ (рис.12.2, б); мягких металлов – 35...40⁰ (рис.12.2, в).

Выбор длины режущей кромки и радиуса ее закругления также зависит от твердости обрабатываемого материала и требуемой шероховатости поверхности. Чем тверже материал, тем уже режущая кромка и меньше радиус закругления. Длина режущей кромки зависит также от заданного числа и размеров пятен на единицу площади. Так, для предварительной (грубой) шабровки выбирают шабер с широким лезвием – 20...30 мм, для точной – 15...20 мм; для самой точной шабровки – 5...12 мм. Для окончательной (чистовой) шабровки радиус режущего лезвия берется большим, чем для черновой, так как в этом случае получается наименьшее отклонение от плоскости поверхности.

Для обработки криволинейных вогнутых поверхностей применяют трехгранные шаберы, на боковых сторонах которых прорезаны продольные канавки для облегчения заточки. Угол заострения трехгранного шабера β = 60...70⁰.

а - плоский односторонний; б - плоский двусторонний; в - с изогнутым концом;

г - трех- и четырехгранные

Рисунок 12.1 Шаберы

Рисунок 12.2 Углы заточки шаберов для различных металлов

Заточку шаберов выполняют на заточном станке с применением охлаждения. Для шаберов, изготовленных из инструментальных сталей, применяют мелкозернистые электрокорундовые шлифовальные круги (ПП 25А 16 В СМ1 6 К3 А), а для шаберов, оснащенных твердосплавными пластинами, шлифовальные круги из карбида кремния зеленого (ПП 63С 16 В СМ1 6 К3 А). Порядок заточки следующий: шабер берут правой рукой за рукоятку, а левой охватывают его как можно ближе к рабочему концу. Опираясь плоской гранью шабера на подручник, плавно подводят торцовый конец к шлифовальному кругу. Положение шабера должно быть горизонтальным или с наклоном, обеспечивающим требуемый угол заострения. Ось шабера должна совпадать с центром круга. Слегка покачивая шабер за хвостовик в горизонтальной плоскости, производят заточку шабера, выдерживая требуемый радиус закругления режущей кромки (рис.12.3, а).

Заточку широких граней шабера на длине 25...30 мм от режущих кромок осуществляют в том же порядке, выдерживая параллельность граней друг к другу (рис.12.3, б).

Доводка (заправка) режущих кромок шабера после заточки служит для удаления заусенцев и неровностей на кромках, наличие которых снижает качество шабрения. Доводку производят на абразивных брусках зернистостью М14...М40 и более мелких. Поверхность бруска смазывают тонким слоем машинного масла. Вместо абразивного бруска для заправки шабера можно применять ровную чугунную плитку, на поверхность которой наносят пасту из абразивного микропорошка М28...М20 на машинном масле.

Рисунок 12.3 Заточка плоского шабера

Рисунок 12.4 Доводка (заправка) шабера

на абразивном бруске

Брусок во время доводки (рис.12.4, а) помещают на деревянную неподвижную подкладку, а шабер торцовой частью устанавливают на брусок вертикально. Двумя пальцами левой руки шабер удерживают за рукоятку, слегка прижимая его к бруску, а правой рукой совершают колебательные перемещения торца шабера по бруску вдоль режущей кромки с целью получения криволинейной режущей кромки. Затем доводят боковые широкие поверхности (рис.12.4, б), для чего двумя руками удерживают шабер в горизонтальном положении на бруске, и, перемещая его вдоль бруска, доводят поочередно обе режущие кромки. Повторно шабер доводят сразу, как только почувствуют небольшое затупление и ухудшение срезания металла. В среднем шабер доводят через каждый час работы в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, качества и точности шабрения.

Подготовка заготовки к шабрению заключается в опиливании (или в другом виде обработки) нужной поверхности, оставляя как можно меньший припуск, который в зависимости от длины и ширины поверхности равен 0,1...0,4 мм. Перед шабрением поверхность очищают, промывают, протирают, затем наносят на нее краску.

Окрашивание проверочной плиты проводят шабровочной краской, представляющей собой смесь машинного масла (или автола на керосине) с сажей, лазурью или ультрамарином, которую наносят тампоном на проверочную плиту ровным тонким слоем (рис. 12.5, а). Затем обрабатываемую заготовку плавно опускают на проверочную плиту и медленно передвигают круговыми движениями в разных направлениях, используя всю поверхность плиты, затем заготовку с плиты осторожно снимают (рис.12.5, б). При шабрении тяжелых заготовок их оставляют на месте, а на обрабатываемые поверхности накладывают проверочный инструмент для определения выступающих мест (рис.12.5, г). На предварительно обработанные поверхности краска ложится равномерно, но плохо подготовленные – неравномерно. В небольших углублениях скапливается краска, а в местах более углубленных ее вообще не будет. Так, на подготовленной для шабрения поверхности возникают белые пятна – наиболее углубленные места, не покрытые краской, темные пятна – менее углубленные, в них скопилась краска, серые пятна – наиболее выступающие, на них краска ложится тонким слоем (рис.12.5, в).

Рисунок 12.5 Нанесение краски на

пришабриваемую поверхность

Рисунок 12.6 Шабрение плоской

поверхности

Процесс шабрения заключается в постепенном удалении металла с окрашенных участков (серые пятна). При работе шабер следует держать правой рукой, а ладонью левой руки охватить инструмент посередине, поджав книзу четыре пальца (рис.12.6, а). Принять рабочее положение относительно тисков или обрабатываемой заготовки как при опиливании и установить шабер под углом 30...40⁰ к шабруемой поверхности. Рабочим ходом при шабровке является движение вперед, т.е. от себя. При движении назад (холостой ход) шабер приподнимают. Шабрить следует не сгибаясь при свободном положении корпуса.

Шабрение производится за несколько переходов: черновое (предварительное), получистовое (точечное) и чистовое (отделочное). В особых случаях проводят точное и тонкое шабрение. В начале шабрения перемещение инструмента (длина хода) равно 15...20 мм, а затем по мере выравнивания поверхности оно уменьшается до 2...5 мм. Направление рабочего хода каждый раз надо изменять так, чтобы полученные штрихи пересекались между собой под углом 45...60⁰ (рис.12.6, б). Начинать шабрение плоской поверхности надо с наиболее удаленного края, постепенно приближаясь к ближнему краю. После каждого цикла шабрения обрабатываемую поверхность надо насухо протереть, вновь проверить на краску и продолжить шабрение до тех пор, пока вся пришабриваемая поверхность не покроется равномерно чередующимися пятнами краски. Предварительное шабрение считается удачным, если пятна краски равномерно располагаются на всей поверхности.

Окончательное шабрение заключается в расшабривании крупных пятен пополам или на несколько равных по размеру и форме частей, а продолговатых – на более мелкие в поперечном направлении. Чем точнее требуется пришабрить поверхность, тем более тонкий слой краски должен быть наложен на проверочную плиту, взят более узкий шабер (8...10 мм), а длина рабочего хода не должна быть более 4...5 мм.

а, б - плоские линейки; в - трехгранная линейка

Рисунок 12.7 Проверочные инструменты

Качество шабрения определяют по числу пятен, приходящихся на единицу обработанной поверхности, для чего служит контрольная рама с квадратным окошком 25 х 25 мм, которую накладывают на пришабренную поверхность и считают число пятен (рис.12.6, в). Подсчет числа пятен проводят в 2...4 местах проверяемой поверхности. При черновом шабрении число пятен должно быть не менее 10, при получистовом – 12, при чистовом – 15, при точном – 20, при тонком – 25.

Поскольку шабрение является заключительной операцией слесарной обработки, то качество ее выполнения необходимо контролировать в течение всего процесса. Для этих целей предназначены проверочные инструменты.

К проверочным инструментам (рис.12.7) относятся: проверочные плиты для контроля широких плоских поверхностей; плоские проверочные линейки (рис.12.7, а, б), применяемые при контроле шабрения длинных и сравнительно узких плоских поверхностей; трехгранные угловые линейки (рис.12.7, в), использующиеся при контроле шабрения поверхностей, расположенных под внутренним углом; угловые плиты – для контроля качества шабрения поверхностей под прямым углом; а также проверочные валики – для контроля шабрения цилиндрических поверхностей и выемок. Контроль качества шабрения всеми этими инструментами основан на выявлении неровностей на обработанной шабрением поверхности. Неровности на обрабатываемой поверхности становятся видимыми после наложения ее на окрашенный проверочный инструмент или, наоборот, после наложения окрашенного инструмента на обработанную поверхность и взаимного их перемещения друг относительно друга.

Весьма важным является хранение проверочных инструментов в надлежащем состоянии, поэтому после работы проверочный инструмент следует очищать, смазывать и только потом укладывать в футляр или накрывать крышкой.

12.1 Средства механизации

Механизированные инструменты для шабрения могут иметь как электрический, так и пневматический привод. В большинстве случаев они связаны с источником движения гибкой связью для электрического привода - это гибкий вал, для пневматического - это шланг. Электрифицированные инструменты получают движение от электродвигателя через гибкий вал.

Для преобразования вращательного движения гибкого вала в возвратно-поступательное движение исполнительного инструмента (шабера) используются различные механизмы преобразования движения: рычажно-шатунные; с конической передачей и кривошипно-шатунным механизмом; с эксцентриком и кулисой; с волновой канавкой и кулисой. Однако, несмотря на все многообразие конструктивных решений механизма преобразования движения, принцип действия всех электрифицированных инструментов приблизительно одинаков.

а - устройство: 1 - шабровочная головка; 2 - шабер; 3 - гибкий вал; 4 - редуктор; 5 - электрический двигатель; б - пример применения

Рисунок 12.8 Передвижная шабровочная

головка

Наиболее простым устройством подобного рода для проведения шабровочных работ являются передвижные установки, состоящие из электродвигателя с редуктором, гибкого вала и шабровочной головки (рис.12.8). Такая установка состоит из электродвигателя сравнительно небольшой мощности (до 0,6 кВт), который через редуктор 4 посредством гибкого вала 3 передает вращательное движение механизму шабровочной головки 1. В корпусе головки смонтирован механизм, преобразующий передаваемое вращательное движение в возвратно-поступательное движение шабера 2. Электродвигатель 5 и редуктор устанавливаются на одной плите и при необходимости их можно переместить на новое место работы. На рис.12.8,, б показана конструкция того же механизма, но смонтированная на переносной стойке.

Пневматические шаберы (рис.12.9) состоят из ротационного пневматического двигателя, планетарной и конической передач, а также кривошипного механизма. Пневматические шаберы не допускают в процессе работы резких толчков при изменении направления движения и позволяют регулировать число двойных ходов в минуту, изменяя объем поступающего воздуха за счет поворота крана. При пуске воздуха через штуцер 1 ротор пневматического двигателя через редуктор передает штоку 2 сложное колебательное движение, которое преобразуется в возвратно-поступательное движение патрона 3 с закрепленным в нем шабером.

1 - штуцер; 2 - шток; 3 - патрон

Рисунок 12.9Пневматический шабер

12.2 Альтернативные методы обработки

Применение ручных механизированных инструментов не позволяет кардинально решить проблему механизации шабрения. Поэтому на практике по мере возможности стараются заменить шабрение альтернативными методами обработки, позволяющими при меньших трудовых затратах получить аналогичные показатели точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей. К альтернативным методам обработки относятся тонкое строгание, шлифование на плоскошлифовальных станках, фрезерование (тонкое и финишное) и поверхностное пластическое деформирование.

Методы станочной обработки будут подробно рассмотрены во 2-ой части, поэтому здесь мы лишь кратко остановимся на характеристике этих методов, как замещающих шабрение.

Тонкое строгание применяется при обработке заготовок базовых деталей крупногабаритного оборудования, например направляющих станков. Обработка выполняется специальными строгальными резцами из быстрорежущей стали или резцами, оснащенными пластинами твердого сплава, отличающимися большой шириной режущей кромки (от 40 до 120 мм). Величина подачи при тонком строгании составляет приблизительно 0,5 ширины резца за один двойной ход, а глубина резания колеблется от 0,25 мм при черновой обработке до 0,05 при чистовой. Шероховатость поверхности при тонком строгании R_a 0,63, а отклонение от параллельности и плоскостности на 1000 мм длины обрабатываемой поверхности не превышает 0,02 мм. Недостатком этого метода обработки является большое время на установку, выверки и снятие обработанной заготовки со станка.

Шлифование взамен шабрения можно выполнять несколькими способами: на плоскошлифовальных и продольно-строгальных станках при использовании специальных головок и при помощи специальных переносных приспособлений, которые устанавливаются непосредственно на крупногабаритных заготовках, подлежащих обработке. Наиболее интересны самодвижущиеся шлифовальные головки, широко применяемые в условиях мелкосерийного производства и при ремонтных работах.

1 - верхняя плита; 2, 3, 7 - рукоятки; 4, 5 - электродвигатели; 6 - переключатель;

8 - плита; 9 - направляющая; 10 - роликовая цепь; 11 - шлифовальный круг

Рисунок 12.10 Самодвижущаяся шлифовальная головка

Самодвижущаяся шлифовальная головка (рис. 12.10) монтируется на плите 8, которая своими направляющими 9 устанавливается на обрабатываемую заготовку. Привод головки в поступательном движении осуществляется от роликовой цепи 10 через звездочку (на рис. не показана). Звездочка получает вращательное движении от электродвигателя 5 через червячную передачу (на рис. не показана). Движение шлифовальной головки в обратную сторону осуществляется за счет реверсирования вращательного движения двигателя переключателем 6.

На верхней плите 1 с помощью двух поворотных суппортов установлен рабочий электродвигатель 4, на конце вала ротора которого находится шлифовальный круг 11. Положение головки под заданным углом регулируется при помощи рукояток 2 и 3 суппортов. Перемещение шлифовальной головки в поперечном направлении осуществляется вращением рукоятки 7.

Фрезерование применяется как отделочная окончательная операция. В качестве инструмента используются однозубые фрезы со специальной заточкой режущей кромки. Скорость резания при этом виде обработки достаточна велика и составляет 200...250 м/мин, причем подача на один оборот фрезы не должна превышать 0,8 мм, а глубина резания – 1мм. Для окончательной обработки выполняется так называемое финишное фрезерование, при котором с поверхности заготовки снимаются очень малые припуски 75...125 мкм.

Вибрационное обкатывание позволяет увеличить прочность обработанной поверхности за счет ее пластического деформирования в процессе обработки (так называемое явление наклепа – упрочнения поверхностного слоя материала за счет воздействия на него высоких сдавливающих сил, изменяющих структуру материала). Вибрационное обкатывание, сопровождающееся выглаживанием микронеровностей за счет приложения вертикальных по отношению к обрабатываемой поверхности нагрузок, осуществляется при помощи специальных термически обработанных шариков и роликов, которым, помимо движения подачи в направлении перпендикулярном плоскости обрабатываемой заготовки, придается поступательное движение вдоль и поперек оси этой заготовки.

12.3 Типичные дефекты при шабрении, причины их появления

и способы предупреждения

Таблица 13

Дефект	Причина	Способ предупреждения
Шабер потерял твердость при заточке	Сильное прижатие шабера к заточному кругу при заточке	Соблюдать все правила заточки. Периодически охлаждать затачиваемую часть шабера в воде
Заточка шабера без закругления	Не соблюдались правила заточки шаберов	Руководствоваться следующими правилами заточки шаберов: шабер для чернового шабрения необходимо затачивать с небольшим закруглением; чем точнее шабрение, тем закругление режущей кромки инструмента следует делать больше
При проверке по плите обрабатываемой поверхности она полностью покрыта краской	На плиту нанесен слишком большой слой краски	Снять краску с поверхности детали в нескольких местах плиты, остальную краску равномерно растереть по плите и повторить окраску поверхности детали для получения необходимой степени окрашивания
Обрабатываемая поверхность детали долго не ложится на плиту	Принят неправильный темп шабрения	На плиту нанести тонкий слой краски, окрасившееся места поверхности детали сшабривать полностью энергичными движениями шабера до тех пор, пока деталь нормально не «ляжет» на плиту
На шабруемой поверхности глубокие царапины и задиры	Шабрение незаправленным шабером. На поверхность проверочной плиты попала стружка	Тщательно заправить шабер на бруске; начисто протереть обрабатываемую поверхность детали и поверхность проверочной плиты. Заново покрыть ее слоем краски
Пятна на пришабренной поверхности расположены равномерно, но слишком крупные	Шабрение не окончено. Слишком большой слой краски на плите	Продолжить работу, «разбивая» за каждый проход пятна в разных направлениях движения шабера. Следить за слоем краски на плите
Пятна на пришабренной поверхности мелкие, но расположены неравномерно	Шабрение не закончено	При шабрении снимать пятна только в местах, где их много, до тех пор, пока пятна не расположатся на поверхности равномерно
Сопряженные под углом поверхности детали при повторных проверках окрашиваются в разных местах	Под поверхность базовой детали или под опорную поверхность проверочного угольника (призмы) попала стружка	Тщательно протереть базовую и обрабатываемую поверхности, а также проверочную плиту и опорную поверхность проверочного угольника (призмы) перед проверкой обработанной детали
На поверхности вкладыша (втулки) следы предварительной обработки, грубые царапины и задиры	Шабрение не окончено	Продолжить шабрение, проверяя его качество внешним осмотром и по контрольному валу

Blog

Контрольные вопросы:

Дефект