2015-05-30
1370
ЦАО – вид отделочной обработки, осуществляемй под воздействием центробежных абразивных сил абразивными частицами, находящимися в суспензии во взвешенном состоянии.
Прцесс ЦАО имеет следующие особенности:
1. Абразивное зерно не закреплено, как в абразивных инструментах, и контактирует с обрабатываемой поверхностью загототовки не одной какой-то вершиной, а последовательно всеми гранями, рёбрами, вершинами. В связи с этим форма зерна в этом процессе играет значительную роль.
2. Единичное абразивное зерно прижимается к обрабатыаемой поверхности с постоянной силой, которая определяется окружной скоростью суспензии – производительность процесса в значительной степени зависит от скорости перемещения абразивныхзёрен относительно обрабатываемой поверхности.
3. Плотность абразивных зёрен в зоне обработки выше, чемпри воздействии связаннми абразивными зёрнами, что обеспечивает повышенную производительность метода.
4. Уплотненный абразивный слой хоршо облегает профиль заготовки и под действием центробежных сил постоянно прижимается к обрабатываемой поверхности. Податливость уплотнённого абразивного слоя и давление лежащих выше частиц создают практически равномерное котактное давление на всех участках заготовки и обеспечивает равномерный съём металла на всей поверхности.
5. Совмещение процессов обработки, смазки и охлаждения, за счет непрерывной циркуляции абразивной суспензии, обуславливает низкую Т˚С в зоне обработки.
6. Отсутствует жесткая связь между уплотненным абразивным слоем и поверхностью обрабатываемой заготовки, поэтому к точности базирования особых требований не предъявляют.Точность получаемых размеров не зависит от квалификации исполнителя.
Данный метод достаточно экономичен за счет простоты, надежности, невысокой стоимости оборудования, отсутствия расходов на эксплуатацию абразивных инструментов, возможности обработки сразу нескольких деталей и многостаночного обслуживания.
Но по причине гибкой связи в технологической системе повысить квалитет и исправить погрешность формы с помощью ЦАО нельзя. Метод применяют при отсутствии повышенных требований к форме и размерам деталей, которые обеспечиваются на предшедствующих операциях. ЦАО можно получить Ra=0.30…0.08 мкм. При этом также увеличивается микротвердость и сжимающие остаточные напряжения. В зависимости от вида обрабатываемой поверхности, условий формированиея потока свободного абразива выделяют следующие разновимдности ЦАО:
1. Обработка наружных поверхностей вращения и плоскостей уплотнённым потоком свободного абразива.
2. Обработка внутренних поверхностей вращения уплотнёнными абразивными брусками и уплотнённым абразивом центробежно-планетарным способом.
Наружные поверхности вращения обрабатывают погужением в уплотнённый поток абразива, который формируется во вращаюшемся барабане. Установка состоит из следующих основных узлов и механизмов: 1 – контейнера; 2 – механизма вращения заготовки; 3- барабана и механизмаего вращения; 4 – устройства эжекцтиии абразивной смеси.
Для обработки внутренних поверхностей вращения уплотнённый абразив формируется внутри обрабатываемой заготовки. Одним из возможных способов уплотнения является раскручивание его с помощью крыльчатки. Конструкцию установки можно смонтировать на базе вертикально-сверлильного станка. Такой способ можно использовать при глубине профиля не более 2…3 мм, так как при большей глубине не обеспечивается стабильность процесса обработки. Для таких поверхностей используют способ обработки уплотнённым потоком свободного абразива.
При обработке плоских поверхностей свободный абразив уплотняется под действием центробежных сил при раскручивании его лопастями крыльчатки. Данный способ позволяет обрабатывать длинные плоские заготовки, а также короткие при непрерывной подаче их в зону обработки. Ширина барабана при этом должна быть равна ширине заготовки.
Цннтробежно-планетарная обработка позволяет обрабатывать внутренние фасонные поверхности заготовок, тонкостенные и ажурные кольца. Так как в этом случае нет необходимости в радиальном зареплении колец (только в осевом), форма их не искажается.
В качестве оборудования для реализации ЦАО можно использовать токарные, расточные, шлифовальные станки и специальные установки. Так, в случае использования токарных станков барабан устанавоивают на шпиндель, а шпиндельная бабка вращения детали – на суппорт. При продольной подаче заготовка вводится в барабан, а при поперечной – в уплотнённый абразив. Установки достаточно просты, неметаллоёмки, для их монтажа не нужно специальных фундаментов.
В качестве абразивного материала при ЦАО используют материалы высокой твёрдости: алмаз, эльбор, карбид кремния, электрокорунд, корунд, наждак…Зернистость абразива должна быть от 80 мкм до 160 мкм. Чем выше зернистость, тем менбше шероховатость после ЦАО.
Основным компонентом СОЖ является вода. Добавление соды, мыла и олеиновой кислоты значительно интенсифицирует процесс абразивной обработки. Так, добавление в суспензию 2,5…5 % щавелевой кислоты интенсифицирует съём металла до 1,4 раза, олеиновой – до 1,9 раза.
Оптимальная концентрация абразива в суспензии ≈0,429. При увеличении концентрации до этого значения повышается съём металла, затем затрудняется подача суспензии в зону обработки.
При выборе режимов ЦАО учитывают исходную шероховатость, физико-химические свойства заготовки, своства абразивного матеориала, его зернистость, наличие поверхностно-активных веществ (ПАВ) в суспензии, требования к получаемой поверхности. Скорость вращения крыльчатки - не менее 6 м/c (10…20 м/с), так как формирующийся при этом абразивный брусок должен имеьт степень уплотнения и контактное давление на обрабатываемую поверхность достаточные для процесса резания. Чем выше скорость крыльчатки или барабана, тем больше съём металла.
Время обаботки для понижения шероховатости с Ra=1,25…2,5 мкм до Ra=0,32…0,08 мкм при скорости крыльчатки 10…20 м/с и зернистости абразивного материала 80…160 мкм составляет 6…10 мин.
Основные недостатки ЦАО – малая производительность и необходимость специального оборудования и оснастки.
