- •Введение
- •Производственный и технологический процессы
- •Производственный и технологический процессы
- •Стадии жизненного цикла изделия
- •Стандартизация технических решений
- •Основы стандартизации
- •Взаимозаменяемость, точность, допуски и посадки
- •А б в Рис. 1.13. Знаки обозначения шероховатости на чертежах Размерный анализ конструкции
- •При организации производства изделия
- •2.1.1.Элементы теории размерных цепей
- •2.1.2.Примеры расчета размерных цепей
- •2.1.3. Рис. 1.21. Схема поля допуска звена x2 Регулирование точности размерных цепей
- •Конструкционные материалы и технология их производства
- •Конструкционные материалы: классификация, свойства
- •Свойства металлов и сплавов.
- •2.1.4.Свойства черных металлов
- •2.1.5.Свойства цветных металлов и сплавов.
- •Изменение структуры и свойств материала
- •Технология производства металлов
- •Выплавка чугуна
- •Производство стали
- •Получение алюминия
- •Технологические процессы получения заготовок и деталей машин
- •Технологические процессы литья
- •Разработка чертежа отливки, изготовление оснастки
- •Изготовление литейной формы, получение отливки
- •Специальные способы литья
- •Технологические процессы обработки металлов давлением
- •Прокатное производство
- •Ковка, горячая штамповка
- •Холодная штамповка
- •Производство машиностроительных профилей
- •Технологические процессы сварки и резки металлов
- •Способы сварки плавлением
- •Способы сварки давлением
- •Резка металлов
- •Порошковая металлургия
- •Изготовление деталей из пластмасс
- •Обработка заготовок деталей машин
- •Обработка материалов резанием
- •Виды обработки резанием, оборудование, оснастка
- •Элементы механики процесса резания
- •2.1.6. Деформации и напряжения при резании
- •2.1.7. Рис. 4.55. Напряжения и силы на передней грани резца Силы резания
- •Точность и качество поверхности при обработке резанием
- •Влияние факторов процесса резания на точность обработки
- •Формирование микронеровностей на обработанной поверхности
- •Наклеп и остаточные напряжения при обработке резанием
- •Технологические процессы электрофизических, электрохимических и других методов обработки
- •Электроэрозионные методы обработки
- •Электрохимические методы обработки
- •Ультразвуковая обработка
- •Светолучевая обработка
- •Основы проектирования технологических процессов изготовления деталей
- •Этапы разработки технологического процесса обработки детали
- •Базирование заготовок, деталей
- •Методы обработки типовых поверхностей деталей машин
- •2.1.8.Обработка плоских поверхностей
- •2.1.9.Обработка цилиндрических поверхностей
- •2.1.10.Обработка резьб
- •2.1.11.Обработка отверстий
- •Определение припусков на механическую обработку
- •2.1.12.Технология изготовления валов
- •Р ис. 4.75. Чертеж вала
- •2.1.13.Обработка корпусных деталей
- •2.1.14.Технологический процесс обработки фланца
- •Автоматизация производства
- •Экономические связи в производственном процессе
- •Вопросы для самопроверки
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Оглавление
- •Производственные процессы
Обработка заготовок деталей машин
Рассмотренные выше технологические процессы в большинстве своем пригодны для получения заготовок деталей машин, т.к. они не обеспечивают требуемых физических свойств и точности во всех ее признаках: точности размера, формы, взаимного расположения поверхностей, шероховатости поверхности. Однако рассматриваемые ниже процессы нельзя относить к “доделочным”; они имеют и самостоятельное многофункциональное значение.
Рис. 4.41.
Классификация технологических процессов
Среди приведенных методов наиболее широко - в 80...95% случаев применяется обработка резанием, т.е. процесс срезания режущим инструментом с заготовки слоев металла (и превращения их в стружку) для получения заданных точности и качества поверхности детали. Популярность обработки резанием объясняется следующим:
процесс резания является самым мобильным технологическим процессом: достаточно располагать соответствующими универсальными металлорежущими станками и инструментами (а они имеются на любом заводе), чтобы изготовить практически любой сложности деталь; не требуется проводить дорогостоящие и длительные акции по проектированию, изготовлению (либо изменению) штампов, пресс-форм и т.п.;
резанием (за исключением некоторых частных случаев) возможно изготовление деталей любой требуемой точности;
резанием возможно обрабатывать детали практически из любых металлов и сплавов.
В последнее время созданы предпосылки для расширения использования методов обработки, основанных на поверхностном или объемном пластическом деформировании: обкатывание, выглаживание, калибрование, дорнование и др.
Свою нишу имеют и электрофизические и электрохимические методы обработки: электроэрозионная, электрохимическая, импульсная и др., которые применяют там, где невозможно либо неэффективно использование других методов, например, для выполнения отверстия в алмазной фильере, либо для фасонной обработки сверхтвердых материалов и т.п.
Комбинированные методы, сочетающие снятие стружки и соответствующее физико-химическое воздействие, применяют в основном для повышения эффективности процесса резания.
Обработка материалов резанием
Виды обработки резанием, оборудование, оснастка
а б в
Рис. 4.42.
Схема процесса строгания:
а – строгание;
б – долбление; в - протягивание
а) б) в) г)
Рис. 4.43.
Токарная обработка
а - обтачивание,
б - подрезание торца, в - фасонное точение,
г - растачивание
На приведенных эскизах указаны элементы режимов резания - скорость резания Vм/мин либо частота вращения детали n (для точения, например (рис. 4.3а), скорость резания на диаметре D составляет V=Dn), подача S, глубина резания t.
Приведенный перечень видов обработки и соответствующих им названий операций является в некоторой степени условным.
а б в
Рис. 4.44.
Методы обработки отверстий: а –
сверление; б – зенкерование; в -
развертывание
а б в г
Рис. 4.45.
Фрезерование: а – цилиндрическое; б –
торцевое; в - концевой фрезой; г - дисковой
фрезой
Рис. 4.46.
Схема процесса стружкообразования
На рис. 4.6 показана схема процесса стружкообразования. Режущий клин, образованный передней (1) и задней (2) гранями и лезвием (3), перемещается со скоростью V. Передняя грань (1) образует угол (передний угол) с перпендикуляром к плоскости, по которой происходит отделение срезаемого слоя (плоскости резания), задняя (2) - угол (задний угол) с этой плоскостью. В зависимости от условий резания подбирают (затачивают) и устанавливают оптимальные значения углов и . В отличие от рассмотренной лезвийной обработки абразивная обработка характерна тем, что управлять положением граней (углами и ) практически не представляется возможным. Абразивная обработка осуществляется зернами весьма твердых материалов, в том числе алмазов, причем, эти зерна либо не закреплены и входят в состав паст, суспензий (полирование, доводка), либо зафиксированы специальной связкой в круге, бруске и т.п. (рис.4.7).
Рис. 4.47.
Схема абразивной обработки
Некоторые наиболее распространенные виды абразивной обработки приведены на рис. 4.8.
а б в г
д е ж з
Рис. 4.48.
Виды абразивной обработки: а
- круглое наружное; б - круглое внутреннее;
в – плоское; г – бесцентровое;
д – хонингование;
е – суперфиниширование; ж – полирование;
з - доводка
Отделочные процессы абразивной обработки разделяются на размерные – с уменьшением отклонения формы и шероховатости поверхности (тонкое шлифование, хонингование, доводка) и безразмерные, которые применяют для снижения шероховатости (суперфиниширование, полирование).
Тонкое шлифование обеспечивает отклонения формы 10мкм, Ra до 0,04мкм, характеризуется снятием малых припусков (0,04...0,08мм на диаметр), применением чистовых режимов резания и правки круга. Его не выделяют в отдельную операцию, а выполняют на заключительном этапе окончательной обработки за один установ детали.
Принципиальные отличия схем резания при доводке определяются методами подачи режущего инструмента. При хонинговании (=5...10мкм, Ra до 0,02мкм) радиальная подача брусков осуществляется клиновым механизмом; в этих условиях радиальная сила Ру зависит от формы обрабатываемой поверхности: на выступающих участках она возрастает и, соответственно, увеличивается съем металла. При суперфинишировании (Ra=0,008...1,25мкм) Ру постоянна, т.к. радиальная подача осуществляется упругим поджимом бруска к обрабатываемой поверхности.
При полировании из-за эластичной связки каждое зерно как бы подпружинено и имеет возможность частично углубляться в связку. Степень углубления зерна на выступающих участках больше, поэтому больше сила и съем металла. Таким образом, полированием, как и суперфинишированием, достигается снижение шероховатости поверхности без изменения её профиля и геометрических параметров.
Доводка является окончательным методом обработки поверхностей, обеспечивающим высокое качество поверхности (Rz до 0,05...0,10мкм) и параметров отклонения формы (до 0,3мкм). Процесс доводки состоит в удалении абразивными зернами припуска при относительном перемещении детали и притира. Доводка сопровождается подачей в зону обработки абразивной суспензии или пасты, состоящей из абразива (20...40%) и керасино-масляной смеси с добавкой парафина, стеорина и т.д.
Перечисленные методы обработки резанием и требуемые для их реализации характерные рабочие движения исполнительных органов - вращательные, поступательные - предопределяют структуру технологического оборудования - металлорежущих станков. Традиционно принято в соответствии с технологическими методами обработки подразделять станки на следующие группы: токарные, сверлильные, шлифовальные, фрезерные, строгальные и т.д. Такое деление является условным, т.к. на токарном станке, например, возможно осуществлять сверление, а также, в принципе, фрезерование, строгание. В последнее время появились станки, специально ориентированные на реализацию нескольких методов, так называемые многооперационные, например, сверлильно-фрезерные, токарно-фрезерные и т.п.
Рассмотрим принципы построения металлорежущих станков.
Токарная обработка осуществляется на токарных станках, которые должны быть способны реализовать как минимум вращение заготовки и перемещение инструмента (резца) в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Естественно, каждое из перечисленных основных движений должно быть обеспечено приводом - совокупностью механизмов, передающих движение от электродвигателя к рабочим органам станка.
Рис.
4.49.
Токарный станок: 1 - станина; 2 - шпиндельный
блок; 3 - суппорт; 4 - задняя бабка; 5 -
поперечная каретка;
6
– резцедержатель; 7 – пиноль
Рис. 4.50.
Компоновочно-кинематичечская схема
сверлильного станка 1 - основание, 2 -
стойка, 3 - шпиндельный блок, 4 - стол
Закрепив в резцедержатель несколько (обычно не менее 3-4х) различного назначения резцов, например, проходной, подрезной, фасонный, возможно обрабатывать различные детали типа валов, втулок, фланцев, крышек и т.п.
Компоновочно - кинематическая схема сверлильного станка представлена на рис. 4.10. Основные движения: главное - вращение шпинделя с частотой n - осуществляется двигателем Д1, движение подачи Sв - двигателем Д2, например, через подачу “винт-гайка”. Установочные движения - для совмещения осей инструмента и будущего отверстия в заготовке - осуществляются с помощью механизмов продольной Sпр (от двигателя Д3) и поперечной Sпп (от двигателя Д4) подач стола.
Аналогичную компоновочно-кинематическую схему может иметь вертикально-фрезерный станок, только теперь уже в дополнение к вертикальной Sв продольная Sпр и поперечная Sпп подачи будут основными - рабочими, а не установочными, как у сверлильного станка.
Кроме металлорежущих станков для реализации процесса обработки требуется технологическая оснастка, включающая устройства, позволяющие закреплять обрабатываемую заготовку на столе или в шпинделе станка и обрабатывать ее. Как и металлорежущие станки, оснастка (приспособления) может быть универсальной, специализированной и специальной.
Примерами универсальной оснастки являются токарный трехкулачковый патрон, тисы, поворотный стол и т.д.