4. Обработка деталей машин на промышленном оборудовани
4.1. Разновидности токарной обработки
Токарная обработка предусматривает, в основном, обработку поверхностей вращения, соосных оси шпинделя станка (цилиндрических, конических, фасонных, винтовых, а также торцовых и др.). Основные разновидности: точение, растачивание, подрезка торцев, сверление, зенкерование, развертывание, прорезание канавок, отрезка.
В соответствии с принятой в стране десятичной классификацией станков, группа токарных станков подразделяется на следующие основные подгруппы:
11… - одношпиндельные автоматы и полуавтоматы, (например, 1116, 1125,1140);
12… - многошпиндельные автоматы и полуавтоматы (1216-4К, 1240-4К, 1216-6К и др.);
13… - токарно-револьверные (1Г340, 1Г340П, 1365 и др.);
15… - карусельные (1516, 1525, 1540 и др.);
16… - токарные и лоботокарные (16К20, 16К25, 16К40П, 1А670 и др.);
17… - многорезцовые и копировальные (1716ПФ4 и др.).
Инструмент для токарной обработки.
Резцы: проходные, подрезные, канавочные, расточные, фасонные, отрезные, резьбовые. Правые и левые. Цельные и составные (с напайными пластинками и механическим их креплением).
Материалы режущей части: инструментальные стали (У8А, У10, …), быстрорежущие стали (Р6М5, Р6М5К5, Р9, Р18, …), твердые сплавы (ВК6, ВК8, Т5К10, Т15К6, Т30К4, …), сверхтвердые инструментальные материалы (кубический нитрид бора, синтетические алмазы и др.).
Сверла, зенкеры, зенковки, развертки (Р9, Р18, …).
Режимы резанья: глубина резания t (мм), подача s (мм/об), скорость резания vрез (м/мин), частота вращения шпинделя nшп (об/мин), сила резания Pz (н), мощность резания N (кВт).
Vрез= Kv,(м/мин); Vрез= (м/мин); n= (об/мин).
Cv, Kv – коэффициенты, учитывающие конкретные условия обработки (приводятся в справочниках по режимам резания);
T - стойкость инструмента (30 – 60 мин.);
m,x,y – показатели степени, соответствующие методу обработки (приводятся в справочниках по режимам резания).
Pz=10Cp ; N= , (кВт).
Показатели средней экономической точности и шероховатости поверхности приведены в таблице в конце раздела.
4.2. Разновидности обработки на станках сверлильной группы
На станках сверлильной группы кроме обычных операций обработки отверстий (сверления, зенкерования, зенкования, развертывания) подрезают торцы, растачивают отверстия и канавки, обтачивают наружные цилиндрические и конические поверхности, нарезают и накатывают резьбы, обкатывают и раскатывают поверхности.
Основные разновидности (подгруппы) станков сверлильной группы:
21… - настольно- и вертикально- сверлильные (2Н106П, 2Н125Л, 2Р135Ф2 и др.);
24… - координатно-расточные (2421, 2Д450, 2Е470А и др.);
25… - радиально-сверлильные (2М55, 2М57 и др.);
26… - расточные и сверлильно-фрезерно-расточные (2М615, 2636Ф1, обрабатывающие центры ИР320ПМФ4, ИР500ПМФ4, ИР800ПМФ4 и др.);
27… - отделочно-расточные
Инструменты: сверла до 80 мм в диаметре с цилиндрическим или коническим хвостовиком, зенкеры и зенковки до 100 мм, развертки, комбинированный инструмент, канавочные и расточные резцы (инструментальные и быстрорежущие стали, твердые сплавы, сверхтвердые материалы).
Режимы резания: t=0,5D при сверлении или t=0,5(D-d) при рассверливании (мм), подача s в мм/об в зависимости от НВ обрабатываемого материала и требуемого класса шероховатости поверхности; скорость резания vрез в м/мин (в справочниках по режимам резания); частота вращения шпинделя n в об/мин; крутящий момент Mкр в Н*М; мощность резания N в кВт.
N= ,кВт n= ,об/мин
Показатели средней экономической точности и шероховатости поверхности приведены в таблице в конце раздела.
4.3. Разновидности фрезерной обработки
На фрезерных станках отрезают заготовки, фрезеруют плоские поверхности, пазы, уступы, криволинейные и винтовые поверхности, тела вращения, резьбы.
Основные разновидности (подгруппы) станков фрезерной группы:
61… - вертикально-фрезерные консольные (6Р11, 6Р13Ф3-01 и др.);
63… - продольные одностоечные (6305Ф4, 6У312, 6У316 и др.);
64… - копировальные и гравировальные (641, 6464 и др.);
65… - вертикально-фрезерные бесконсольные (6560, 6А59 и др.);
66… - продольные двухстоечные (6605, 6Г608 и др.);
67… - консольно-фрезерные инструментальные (676П, 6712П и др.);
68… - горизонтально-фрезерные (6Р80, 6Р83 и др.).
Инструменты: концевые, дисковые, цилиндрические, торцевые фрезы, шпоночные, Т-образные, фасонные фрезы. Материалы режущей части: быстрорежущие стали, твердые сплавы. Режимы резания: глубина t и ширина резания В в мм, подача (на один зубsz, на один оборот инструмента s, в минуту sм мм/мин).
sм = s*n = sz*Z*n; где
n – частота вращения фрезы в об/мин (главное движение);
Z – число зубьев фрезы.
Vрез – скорость резания в м/мин (определяется по справочникам режимов резания в зависимости от конкретных условий обработки); примеры рекомендуемых скоростей резания для материалов в различных состояниях приведены в таблице ниже.
Pz – сила резания (Н).
-
Обрабатываемый материал
С корость резания в м/мин
Сталь:
Углеродистая НВ150
Литая нелегированная НВ225
Аустенитная НВ200
Чугун серый НВ300
100 – 200
80 – 100
100 – 160
7 5 - 125
(Н*м), крутящий момент на шпинделе;
(кВт) – эффективная мощность резания.
Показатели средней экономической точности и шероховатости поверхности приведены в таблице в конце раздела.
4.4. Строгание, долбление, протягивание, прошивание
Строганием и долблением обрабатывают плоские поверхности, пазы разнообразной формы. Внутреннее протягивание наиболее широко применяют для обработки различных отверстий: круглых (цилиндрических), квадратных, многогранных, шлицевых с различными профилями прямых и винтовых канавок, а также шпоночных и других фигурных пазов в отверстии детали. Чаще всего протягивают отверстия диаметром 10 – 75 мм с длиной, не превышающей 2 – 3 диаметра. Наружным протягиванием обрабатывают плоские и фасонные поверхности, различные пазы, рифления, зубчатые колеса, пазы в дисках газовых турбин и др. Прошивание аналогично протягиванию, но инструмент работает не на растяжение, а на сжатие.
Протягивание и прошивание в 3 – 12 раз производительнее других возможных способов обработки поверхностей деталей, но высокая стоимость инструмента и необходимость в специализированном оборудовании ограничивают область их применения массовым производством.
Основные разновидности применяемого оборудования:
71… - строгальные продольные одностоечные (7110, 7112 и др.);
72… - строгальные продольные двухстоечные (7210, 7212 и др.);
73… - поперечно-строгальные (7Е35, 7310Д и др.);
74… - долбежные (7Д450, 7414 и др.);
75… - протяжные горизонтальные (7Б55, 7Б58 и др.);
76… - протяжные вертикальные для внутреннего протягивания (7Б64, 7Б68 и др.);
77… - протяжные вертикальные для наружного протягивания (7Б74).
Инструменты: резцы (инстр. стали, быстрореж. стали, тв. сплавы), протяжки и прошивки (быстрореж. стали) и др.
Режимы резания: для строгания и долбления – также, как при точении (по таблицам) sмм/дв.ход; vрез м/мин; при протягивании и прошивании – по таблицам.
Показатели средней экономической точности и шероховатости поверхности приведены в таблице в конце раздела.
4.5. Обработка зубьев зубчатых колес
В машиностроении и приборостроении используются следующие разновидности зубчатых колес: цилиндрические (по форме зуба цилиндрические колеса разделяют на прямозубые, косозубые и шевронные), конические, червячные.
Зубофрезерование является самой распространенной операцией формирования эвольвентного профиля зуба цилиндрических зубчатых колес. Зубья цилиндрических зубчатых колес нарезаются двумя методами: копирования и обкатки. Метод копирования заключается в использовании модульных фрез, профиль которых соответствует профилю впадины между зубьями колеса. Впадина выбирается модульной фрезой, а переход к другой впадине осуществляется с помощью делительной головки, которая на обычном фрезерном станке настраивается на число зубьев обрабатываемого зубчатого колеса. Комплект фрез обеспечивает обработку всего диапазона колес с необходимым количеством зубьев рассматриваемого модуля.
Наибольшее распространение в промышленности получил метод обкатки червячной фрезой, который обеспечивает высокие производительность и качество. Червячная фреза соответствующего модуля может обрабатывать колеса в широком диапазоне количества зубьев путем изменения режимов обработки. Выбор скорости резания и подачи зависит от многих факторов: модуля, материалов заготовки и фрезы, конструкции, жесткости фрезы и станка, вида обработки и т.д.
При долблении зубьев методом обкатки круглыми долбяками повышается производительность и точность обработки. Современные зубодолбежные станки имеют жесткую конструкцию, гидростатические подшипники и направляющие, работают с частотой ходов до 2500 в минуту, удобны в работе и для автоматизации. Колеса некоторых типов – блочные зубчатые колеса с близко расположенными венцами, зубчатые рейки, шевронные колеса, копиры сложной формы и т.п. могут быть нарезаны только долбяками.
Нарезание шевронных зубчатых колес осуществляется на горизонтальных станках с двумя спаренными косозубыми долбяками с правым и левым наклоном зуба. Долбяки работают попеременно.
Зубозакругление на торцах зубьев применяют для облегчения входа в зацепление и повышения срока службы переключаемых на ходу зубчатых колес и муфт. Инструментом является фасонная пальцевая фреза или инструментальная головка.
Основные разновидности применяемого оборудования:
51…- зубодолбежные для цилиндрических колес (5111, 5140 и др.);
52…- зуборезные для конических колес (5С286П);
53…- зубофрезерные для цилиндрических колес и шлицевых валов (5305П, 53А20 и др.);
54…- для нарезания червячных колес (5411, 5440);
55…- для обработки торцев зубьев (5505П, 5520);
56…- резьбофрезерные (5Б63, 5Б65);
57…- зубоотделочные (5701, 5Б703);
58…- зубо- и резьбошлифовальные (5843).
Зуборезный инструмент в основном изготавливают из быстрорежущих сталей (Р18, Р9, Р6М5, стали повышенной производительности Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5) и твердых сплавов (ВК6М, ВК8, Т5К10, Т15К6, Т30К4). Скорость резания при зубофрезеровании 50 – 80 м/мин, подача 3 – 6 мм/об. Применение попутного фрезерования повышает производительность обработки.
4.6. Абразивная обработка
Разновидности абразивной обработки: круглое наружное шлифование (продольное и врезное), бесцентровое круглое шлифование (напроход и врезное), шлифование отверстий (внутреннее шлифование), плоское шлифование (периферией и торцом круга), хонингование, суперфиниширование, полирование, доводка.
Основные разновидности применяемого оборудования:
31…- кругло-шлифовальные (3М150, 3М151Ф2), бесцентрово-шлифовальные (3М185);
32…- внутришлифовальные, координатно-шлифовальные (3К225, 3К228А);
33…- обдирочно-шлифовальные;
34…- специализированные (шлице-шлифовальные 3451В, 3П451),
36…- заточные (3М642, 3672);
37…- плоско-шлифовальные (с продольным столом 3Д732Ф1, 3Д733, с круглым столом 3Д740В);
38…- полировальные, хонинговальные, доводочные.
Обозначение кругов (на конкретном примере): 24А 16 М2 8 К5/ПСС 40 15.
24А – белый электрокорунд; 16 – зернистость в мкм; М2 – твердость круга (мягкий); 8 – номер структуры (46% шлифовального материала); К5 – керамическая связка; ПСС 40 15 – порообразователь (полистирол марки ПСС зернистостью 40, содержание в массе при прессовании 15%).
Режимы резания: линейная скорость на периферии абразивного круга должна составлять для металлов 30 – 60 м/сек; круги для наружного шлифования применяются в диапазоне диаметров 500 – 900 мм, для внутреннего шлифования – 3 – 25 мм; линейная скорость на периферии заготовки при наружном круглом шлифовании должна быть в диапазоне 10 – 40 м/мин.
Показатели средней экономической точности и шероховатости поверхности приведены в таблице в конце раздела.
Средние значения показателей точности и шероховатости при обработке резанием
Таблица |
||
Метод обработки |
Квалитет |
Ra , мкм |
Обработка точением
|
14 13-11 10-8 8-7 6-5 |
50-6,3 25-1,6 6,3-0,4 1,6-0.2 0,04-0,016 |
Растачивание
|
13-11 10-8 7-5 |
25-1,6 6,3-0,4 3,2-1,6 |
Фрезерование
|
14 13-11 10-8 |
50-12,5 10-1.25 2,5-0,4 |
Сверление и рассверливание |
13-9 |
25-0,8 |
Зенкерование
|
13-12 13-8 |
25-6,3 25-0,4 |
Развертывание
|
9-7 6-5 |
6,3-0,4 3,2-0,1 |
Протягивание отверстий
|
11-10 9-6 |
12,5-0,8 6,3-0,2 |
Шлифование наружное
|
9-8 7-6 6-5 5-4 |
6.3-0,4 3,2-0,2 1.6-0,1 0,8-0.1 |
Хонингованиеотверстий, притирка |
5-4 |
0.8-0,1 |
Суперфиниширование, притирка |
5-4 |
0,2-0,025 |
4.7. Электрофизические и электрохимические методы обработки
К ним относятся: обработка пластическим деформированием, электроэрозионная (проволочным электродом-инструментом и прошивная), плазменная, лазерная, электронно-лучевая, ультразвуковая, анодно-механическая, электро-химическая и др.
Для станков этой группы в общей классификации выделена группа под номером 4.
Вопросы по курсу "Промышленные технологии и инновации"
Каковы важнейшие проблемы народного хозяйства России в настоящее время?
Место России на мировом рынке в настоящее время?
Конкурентные преимущества российской экономики в рамках т.н. "стратегии экономического роста".
Понятие "макротехнологии" в мировой рыночной экономике.
Оптимизационный подход к функционированию заготовительного производства.
Методы малоотходного производства заготовок.
Технологический процесс обработки и его составляющие.
Понятие типового, группового и единичного технологического процесса (ТП).
Разновидности токарной обработки.
Разновидности обработки на станках сверлильной группы.
Разновидности фрезерной обработки.
Строгание, долбление, протягивание, прошивание.
Обработка зубьев зубчатых колес.
Абразивная обработка.
Электрофизические и электрохимические методы обработки.
Литература.
Основная:
Технология машиностроения: учеб. пособие для вузов\ Под. ред. С.Л.Мурашкина. – Спб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2007. – 497 с.
Базров Б.М. Основы технологии машиностроения: учеб. для вузов. М.: Машиностроение, 2005. -736 с.
Жуков Э.Л. Основы технологии машиностроения. – СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2005. – 119 с.
Организация, нормирование и стимулирование труда на предприятиях машиностроения: учеб. для вузов. –М.: Высшая школа, 2005. – 381 с.
Дополнительная:
Технология машиностроения: В 2-х т. Учебник для вузов. - Изд-
во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. Т.1 - 563 с., т.2 - 639 с.
Физические эффекты в машиностроении: Справочник/ В.А.
Лукьянец и др. - М.: Машиностроение, 1993. - 212 с.
Жарченков Ю.Н. Основы промышленных технологий. Учебное
пособие/ГУУ. М., 2000.
Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т./Под ред. А.Г.
Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986. Т.1
656 с., т.2 - 496 с.
Научные основы выбора материала: Текст лекций / Г.П.Иванов; Владимирский. политехнический. институт. Владимир,1991. 56 с.
В начале века Россия должна пройти через технологическую революцию / А.Спиридонов; Финансовые ведомости, 30.12.97 г.
Журналы:
Вестник машиностроения. М.: Машиностроение, 2000 – 2008 г.г.
Машиностроение: научно-технический журнал. Серия: Известия
вузов. 2000 – 2008 г.г.
Машиностроитель: производственно-технический журнал. М.:
Машиностроение. 2000 – 2008 г.г.
Проблемы машиностроения и автоматизации. РАН, ин-т
машиноведения им. А.А.Благонравова. 2005 – 2008 г.г.
Проблемы машиностроения и автоматизации: международный журнал. 2000 – 2008 г.г.
Технология машиностроения: обзорно-аналитический научно-технический и производственный журнал. 2005 – 2008 г.г.
Упрочняющие технологии и покрытия: научно-технический и производственный журнал. 2005 – 2008 г.г.
На базе электронных источников, в т.ч. ресурсов «Интернет» - изучение российского и зарубежного опыта использования прогрессивных технологий, материалов и средств воздействия с целью повышения эксплуатационных свойств, высокопроизводительного технологического оборудования.
Рекомендуемые РЕСУРСЫ «ИНТЕРНЕТ»
www.canegor.ru, www.ci.ru, www.cnt.ru, www.comnews.ru,
www. connect.ru, www.eprussia.ru, www.int-edu.ru, www.interface.ru,
www.krustall.ru, www.mashex.ru, www.nete.ru, www.newlt.ru,
www.nmtec.ru, www.novtex.ru, www.ntio.net, www.popmech.ru,
www.robotforum.ru, www.strf.ru, www.technologiya.ru.