Как обеспечить повышение качества обработанной поверхности при чистовой обработке

Обновлено: 02.07.2024

Черновое шлифование проводят до операции термической обработки в целях предварительной обработки заготовок, при этом за короткое время с помощью шлифовального круга снимают слой металла, относящийся к припуску. Когда человек производит операции по черновой шлифовке, обычно к качеству поверхности и точности обработки заготовки не предъявляются высокие требования, поэтому чаще всего используют крупнозернистые круги, а также большую продольную подачу и глубину обработки. При этом твердость шлифовальных кругов должна быть выше твердости кругов, применяемых для чистового шлифования. Круги высокого качества должны иметь зерна повышенной твердости и керамическую мягкую связку. Очень хорошие результаты по уменьшению шероховатости заготовок получаются в результате применения кругов из корунда или белого электрокорунда, а зернистость абразива должна быть не менее 40.

Черновая шлифовка обеспечивает чистоту обработанной поверхности 5-6 класса при точности обработки, соответствующей 3 классу. Для получения хорошего результата следует водные смазочно-охлаждающие жидкости с добавлением хлора, серы или фосфора. Режимы шлифовки деталей выбирают высокие:

при продольной подаче — 0,5-0,7 ширины круга;
при поперечной подаче — 0,01-0,08 мм на один оборот детали.

К шероховатости обрабатываемой поверхности больших требований не предъявляется, но наличие прижогов и шлифовочных трещин не принимается.

При черновом шлифовании сварных поверхностей движения шлифовального круга необходимо осуществлять поперек шва от сварки, следя за обеспечением нормального теплового режима и не допуская перегрева.

Работу обычно выполняют на плоскошлифовальных станках, реже – на круглошлифовальных.

Электрическая

Металл частично разрушается под воздействием электрического разряда высокой интенсивности. Метод применяют, когда необходимо прожечь отверстие в тонком листе, заточке инструмента. Также электрообработкой удобно доставать обломившиеся элементы из отверстий.

Работы осуществляются графитовым или латунным электродом. На них подается высокое напряжение, и они подносятся к месту соединения. При данной металлообработке изделие оплавляется и разбрызгивается. Чтобы уловить эти частицы пространство между электродом и деталью заполняется специальной жидкостью.

Также в группу электрообработки относится ультразвуковая обработка металлов.

Чистовое шлифование

Чистовое шлифование проводят после процесса термообработки. В результате получают поверхность 10-11 и иногда 12 класса чистоты. Этот способ шлифования имеет свои особенности и требования:

Чистовая шлифовка имеет требования к режиму работы и технологии:

скорость вращения детали 15—20 м/мин;
при продольной подаче — от 1 до 2 мм на один оборот детали;
глубина шлифования примерно 0,01 мм.

Тонкая работа по доводке детали до требований рабочего рисунка определяет требования по выбору правильного шлифовального круга: он может быть алмазный на органической связке или корундовый на бакелитовой связке.

Для получения хорошей точности обработку проводят той частью круга, которая относится к периферии. Этот способ обычно применяют для окончательной отделки деталей измерительных инструментов, приборов и т.д.

В последнее время для получения 10 и выше класса чистоты стали применять специальные мелкозернистые круги с графитовым наполнителем. Чистовое шлифование начинают обычными керамическими кругами и обеспечивают 7—8 класс чистоты. На окончательную обработку оставляется припуск 0,02—0,04 мм на диаметр.

Термообработка

Улучшает физико-механические свойства металла. Смысл его заключается в нагревании и охлаждении по специальной программе.

Отжиг. Нагревание и остужение проходит в печи. При отжиге возрастает пластичность, но снижается твердость;
Нормализация. Повышает ковкость;
Старение. Проводят при умеренном нагревании;
Закалка. Нагревается до температуры пластичности и поддерживается в таком состоянии. Металл стабилизируется, охлаждается водой;
Отпуск. Этап, проводимый после закалки. Элементы нагревают до меньшей температуры, чем на предыдущем этапе, а после медленно охлаждают.

Чтобы повысить эффективность и снизить расходы на крупном производстве используют несколько методов одновременно.

Эффективное совмещение черновой и чистовой шлифовки в глубинном способе

Большую эффективность имеет такой способ обработки деталей, как шлифование установленным кругом, который некоторые технические словари и энциклопедии рекомендуют как глубинный способ. При глубинном шлифовании происходит хорошее совмещение двух видов — чернового и чистового шлифования. Способ позволяет снимать весь припуск в размере 0,1-0,3 мм за один проход круга при небольшой продольной подаче, однако можно применять и поперечную подачу. Применение больших глубин резания и медленной подачи позволяют с высоким качеством обработать заготовку, имеющую значительные исходные погрешности формы и колебания припуска. При этом подача осуществляется только в одну сторону. После того как очередная деталь была обработана, стол возвращается в исходное положение для установки следующей детали, а положение шлифовальной бабки не меняется. Глубинное шлифование дает постоянство размеров обработанных заготовок и позволяет производить выборочный замер деталей. При шлифовке установленным кругом обеспечиваются более благоприятные условия для обработки, детали нагреваются меньше, чем при других способах шлифования. В настоящее время способ глубинного шлифования в машиностроении обеспечивает такой же результат, как применение одновременно черновой и чистовой шлифовки, и продолжает улучшаться в целях достижения лучшего результата при минимальных затратах.

Сварка

Происходит нагрев до температуры пластичности или до плавления кромок. Далее элементы соединяют, получая одну цельную деталь.

Существует три вида технологии металлообработки сваркой:

Химическая. Нагрев происходит во время химической реакции. Обычно используют, когда невозможно выполнить нагрев электрооборудованием или газовым баллоном;
Газовая. Металл нагревают газовой горелкой и с ним выполняют дальнейшую сварку либо резку;
Электросварка. Наиболее часто применяемый способ. Используют для нагрева или расплавления металла.

Дуговая. Используется тепло электрической дуги. Сварочные работы проводятся в атмосфере инертных газов сварочным оборудованием с электродами;
Контактная. Происходит нагревание сильным электрическим током. Бывает двух видов: точечная и роликовая. Точечной контактной электросваркой элементы соединяют в отдельных точках, а роликовой – по всей поверхности сплошным швом.

Сварку применяют для соединения трубопроводов, строительных конструкций, кузовов автомобилей. Она хорошо сочетается с остальными видами металлообработки.

8.2. Получистовая обработка

Процесс получистовая обработки заключается в доработке заготовки после черновой обработки с меньшим припуском. Эта операция позволяет получить более равномерный припуск для чистовой обработки и, вместе с тем, минимизировать время на предварительную обработку.

Создайте шаровую фрезу радиусом 10 мм и переименуйте ее в шаровая10

на
Панели инструментов
.

Задайте параметры получистовой обработки как показано ниже и нажмите Выполнить

PowerMILL предложит нам следующую траекторию обработки.

Такой результат неприемлем, т.к. фреза повторно обрабатывает те места, которые были выбраны при черновой обработке.

Удалите созданную траекторию, выбрав её в дереве проекта левой кнопкой Мыши и нажав кнопку Delete

. Эта опция позволяет создать новую траекторию обработки только для тех мест, которые не были обработаны предыдущей траекторией.

Откройте диалоговое окно Выборка

Установите Шаг 3мм, Припуск 0.5, шаг по Z 2мм.

В нижней части диалогового окна Выборка

—
Предыдущая Траектория
– установите флаг
Разрешить черновую доработку
.

В качестве предыдущей траектории выберите Черновая_пр1

Нажмите Выполнить

и
Принять
. Должна получиться траектория, схожая с представленной ниже.

Переименуйте получившуюся траекторию в Получистовая_пр05

Нажмите иконку Переключить окно
ViewMill
, тем самым включив утилиту
ViewMill
изапустите Визуализацию траектории
Получистовая_пр05.
Проанализируйте процесс получистовой обработки детали.

Сохраните проект нажав иконку Сохранить Проект PowerMILL

на
Панели инструментов
.

Механическая обработка

Механическая обработка – это процесс, во время которого изменяются размеры и конфигурация заготовок и деталей. Если же говорить о металлических изделиях, то для их обработки используются специальные режущие инструменты, такие как резцы, протяжки, сверла, метчики, фрезы и т. д. Все операции выполняются на металлорежущих станках согласно технологической карте.

Механообработка подразделяется на две большие группы. В первую входят операции, которые происходят без снятия металла. К ним относят ковку, штамповку, прессование, прокат. Это так называемая механическая обработка с помощью давления или удара. Её применяют для того, чтобы придать необходимую форму заготовке. Для цветных металлов чаще всего используют ковку, а для черных – штамповку.

Вторая группа включает в себя операции, в ходе которых с заготовки снимается часть металла. Это необходимо для придания ей необходимых размеров. Такая механическая обработка металла называется резанием и выполняется при помощи металлорежущих станков. Наиболее распространенными способами обработки являются точение, сверление, зенкерование, шлифование, фрезерование, развертывание, долбление, строгание и протягивание.

Изготовление металлической детали из заготовки – трудоёмкий и достаточно сложный процесс. Он включает в себя множество различных операций. Одной из них является механическая обработка металла. Прежде чем к ней приступить, составляют технологическую карту и делают чертеж готовой детали с указанием всех необходимых размеров и классов точности. В некоторых случаях для промежуточных операций также подготавливают отдельный чертеж.

Кроме того, существует черновая, получистовая и чистовая механическая обработка металла. Для каждой из них выполняется расчет режимов резания и припусков. Вид обработки металла в целом зависит от обрабатываемой поверхности, класса точности, параметров шероховатости и размеров детали.

Разделяют следующие виды механической обработки металлов:

Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы. Фрезерование – один из наиболее интересных способовобработки металлов. Данная операция выполняется при помощи самых разнообразных фрез на фрезерных станках. Различают концевую, фасонную, торцевую и периферийную обработку. Фрезерование может быть как черновым и получистовым, так и чистовым. Наименьший квалитет точности, получаемый при чистовой обработке, – 6. При помощи фрез вытачивают различные шпонки, канавки, колодцы, подсечки, фрезеруют профили.

Строгание.Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.

Шлифование – механическая операция, используемая для повышения качества шероховатости, а также для снятия лишнего слоя металла вплоть до микрона. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно-поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла.

Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий. Как правило, данная обработка является завершающим этапом при изготовлении деталей, а значит, является чистовой. Для срезания используются абразивные круги, на поверхности которых расположено огромное количество зерен, имеющих разную форму режущей кромки. При такой обработке деталь очень сильно нагревается. Для того чтобы металл не деформировался и не надкололся, используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОРЖ). Механическая обработка цветных металлов осуществляется при помощи алмазных инструментов. Это позволяет обеспечить наилучшее качество изготавливаемой детали.
Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

8.3. Чистовая обработка

PowerMILL обладает большим набором стратегий для чистовой обработки. Все стратегии доступны на диалоговой панели Чистовая обработка

, которая вызывается нажатием одноименной иконки на
Панели Инструментов
.

Для выбора необходимой стратегии Чистовой обработки нажмите левой кнопкой мыши по стрелке, раскрывающей одноименный список в верхней части диалогового окна Чистовая обработка.

Выбор конкретного типа стратегии диалоговое окно Чистовая обработка обновляется, отображая соответствующие параметры.

Перед вычислением траектории Чистовой обработки необходимо задать Допуск

и
Припуск
, которые так же, как и при Черновой обработке определяют величину оставляемого материала и точность вычисления пути инструмента соответственно.

Стратегии чистовой обработки могут быть объединены в семь подгрупп по их общему принципу:

· Вертикально проецируемые (Растр, Радиально, Спираль, Шаблон)

· Обработка по Z (С постоянной Z, Оптимизированная Z)

· Обработка углов (Однопроходная, Многопроходная, Поперечная, Продольная, Автоматическая)

· Объемно проецируемые (От точки, От линии, От плоскости)

Далее мы рассмотрим только некоторые типы стратегий. Оставшиеся варианты обработки могут быть рассмотрены факультативно.

ПРИМЕНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Развитие машиностроения и приборостроения предъявляют возрастающие требования (прочность, пластичность и т.п.) к качеству применяемых для заготовок и готовых изделий материалов. Улучшить эти показатели можно применением сочетания различных видов механической, термической и химико-термической, электрофизической и электрохимической, лазерной и ионной обработки материалов, а также использованием различных методов упрочнения металла. Рассмотрим важнейшие методы повышения качества изделий.

Механическая обработка заключается в механическом воздействии на деталь с целью получения заданных форм и размеров, а также требуемых показателей качества заготовки или изделия. К видам механической обработки можно отнести обработку резанием, давлением и ультразвуком. Обработка резанием заключается в образовании новых поверхностей отделением поверхностных слоёв материала с образованием стружки (например, строгание [1]). Существуют следующие виды обработки резанием: точение (разрезание, обтачивание и т.д.), сверление, фрезерование, различные отделочные методы (полирование, хонингование и др.), накатывание и нарезание резьбы. Для нарезания резьбы применяются резьбонарезные инструменты для наружной [2] и внутренней резьбы. При нарезании внутренней резьбы в деталях необходимо обращать особое внимание на предварительную подготовку отверстия. Так, точные внутренние резьбы нарезают метчиками в просверленном отверстии, которое перед резьбонарезанием развертывают, а при изготовлении резьб большого диаметра отверстие дополнительно растачивают. При этом диаметр отверстия под последующее нарезание резьбы метчиком должен назначаться с учетом пластической деформации металла (т.е. быть несколько больше внутреннего диаметра резьбы). Одновременно следует иметь в виду, что при нарезании резьбы материал детали несколько выдавливается метчиком и внутренний диаметр резьбы оказывается больше диаметра отверстия, полученного в результате предварительной обработки (сверления, зенкерования, растачивания и т. д.) При этом разные материалы детали обладают различными свойствами (твердостью, пределом текучести и др.) Это необходимо учитывать при выборе диаметра инструмента для предварительного выполнения отверстия под резьбу (сверла, зенкера, развертки и т.д.). Факторы, влияющие на процесс резьбонарезания, можно разделить на две группы. К первой группе относятся: обрабатываемый материал, размеры метчика (диаметр и шаг), размеры отверстия под резьбонарезание, качество смазочно-охлаждающей жидкости, степень затупления метчика, наличие налипаний обрабатываемого материала на метчик, элементы геометрии режущих кромок метчика, наличие выкрашиваний режущих кромок и др. Ко второй группе относятся: наличие деформаций метчика в процессе работы (его неабсолютная жесткость), перекос оси отверстия относительно оси метчика в момент захода последнего, несовпадение оси метчика с осью отверстия (параллельный снос осей). Известны различные способы применения комбинированного инструмента для получения резьб режущим и безстружечным метчиками в различной их комбинации. Одним из перспективных способов является способ нарезания внутренней резьбы за несколько проходов, включающий формирование резьбового профиля на каждом из предварительных и калибровочном проходов метчиком при его винтовом движении относительно обрабатываемого изделия, и формирование резьбового профиля осуществляют одновременно пластическим деформированием и нарезанием с чередованием через заход, при этом при формировании резьбового профиля на предварительном проходе нарезанием величину профиля выполняют меньше, чем на предварительном проходе пластическим деформированием, а при формировании резьбового профиля на калибровочном проходе изменение профиля пластическим деформированием осуществляют в меньшей степени, чем нарезанием [3]. Или способ нарезания внутренней многозаходной резьбы за несколько проходов, включающий формирование резьбового профиля на каждом из предварительных и калибровочном проходов метчиком при его винтовом движении относительно обрабатываемого изделия, и формирование резьбового профиля осуществляют одновременно пластическим деформированием и нарезанием с чередованием через заход, при этом при формировании резьбового профиля на предварительном проходе нарезанием величину профиля выполняют меньше, чем – на предварительном проходе пластическим деформированием, а на калибровочном проходе выполняют с минимальным изменением резьбового профиля, полученного пластическим деформированием [4]. Резание может осуществляться на: наружных цилиндрических поверхностях (точение, шлифование и т.д.), внутренних цилиндрических поверхностях (сверление, зенкерование, растачивание и др.), плоскости (строгание, фрезерование, шлифование). Обработка методом деформирующего резания основана на совмещении процессов резания и пластического деформирования подрезанного слоя. Необходимо также иметь в виду, что при обработке резанием механическая обработка также разделяется по качеству обработанной поверхности: черновая, получерновая, получистовая, чистовая. Так, например, зубошевингование дисковым шевером является наиболее распространенным и экономичным методом чистовой обработки зубьев незакаленных (с твердостью до HRC 33) прямозубых и косозубых цилиндрических колес с внешним и внутренним зацеплением после зубофрезерования или зубодолбления. Шевингование применяют для повышения точности зубчатого зацепления, уменьшения параметра шероховатости поверхности на профилях зубьев, снижения уровня шума и т. д. Разновидностями шевера являются дисковый, червячный и реечный шеверы. Методы шевингования (параллельное, диагональное, тангенциальное, врезное и их разновидности) различаются направлением подачи, временем обработки и конструкцией шевера [5].

Обработка металла давлением – технологический процесс получения заготовок или деталей в результате силового воздействия инструмента на обрабатываемый материал. Существуют такие виды обработки давлением как: ковка, прокатка, прессование, волочение, штамповка. Существуют также процессы, при которых используются комбинации из нескольких методов. Например, метод прокатка-волочение. Необходимо учитывать, что каждый из выше перечисленных методов обработки металлов давлением имеет свои разновидности. Так, например, ковка по диапазону температур бывает горячей и холодной. У каждого из этих видов есть свои преимущества и недостатки. При холодной ковке металл не нагревается. Цель процесса – изогнуть материал до нужной формы. Горячая ковка – более трудоемкий процесс, однако с его помощью можно создать сложные конструкции. Материал нагревают, после чего обрабатывают с помощью отжига, отпуска или закалки. Для каждого металла существуют свой диапазон температур, при которых они достигают нужной пластичности.

По способу воздействия на материал инструментом ковка подразделяется на ковку в штампах и свободную. Характерная черта первого вида – наличие штампа, полости, в которую помещается металл и при деформации принимает ее форму. Процесс очень удобен, если нужно сделать много однотипных деталей. При свободной ковке материал не ограничивается штампом, поэтому используется для изделий с элементами творчества. Перед тем как осуществить обработку, нужно спроектировать будущее изделие [6].

Свободная ковка бывает машинной и ручной. Машинная ковка осуществляется с помощью специального оборудования: ковочных машин, молотов или гидравлических прессов. Для того, чтобы управлять им, используются подъемные краны, способные выдержать до 350 тонн. При ручной ковке материал обрабатывается с помощью молота или кувалды. Используют его чаще всего для удаления швов и окалин, придания металлу мелкозернистой структуры.

Ультразвуковая обработка материалов основана на разрушении обрабатываемого материала абразивными зернами под ударами инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой. Ультразвуковым методом обрабатывают сквозные и глухие отверстия любой формы поперечного сечения, фасонные полости, разрезают заготовки на части, профилируют наружные поверхности, гравируют, прошивают отверстия с криволинейными осями, нарезают резьбы.

Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры. Термическая обработка используется либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости давлением, резанием, либо как окончательная операция технологического процесса, обеспечивающая заданный уровень свойств детали. Среди основных видов термической обработки следует отметить: отжиг, закалку, отпуск, нормализацию, старение [7].

Сущность химико-термической обработки (ХТО)заключается в нагреве и выдержке металлических (а в ряде случаев и неметаллических) материалов при высоких температурах в химически активных средах (твердых, жидких, газообразных). В подавляющем большинстве случаев химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоев изделий определенными элементами. В зависимости от насыщающего элемента различают следующие процессы химико-термической обработки: однокомпонентные: цементация; азотирование, алитирование, хромирование, борирование, силицирование; многокомпонентные: нитроцементация (цианирование, карбонитрация); бороалитирование, хромоалитирование, хромосилицирование и т.д.

Существующие методы химико-термической обработки можно разделить на три основные группы: насыщение из твердой фазы (в основном, из порошковых засыпок), насыщение из жидкой фазы и насыщение из газовой фазы. Особо выделяют метод ХТО в ионизированных газах (ХТО в плазме тлеющего разряда). В настоящее время активно изучают способы ХТО, реализующиеся при воздействии на поверхность концентрированными потоками энергии. Толщина диффузионного слоя, а, следовательно, и толщина упрочненного слоя поверхности изделия, является наиболее важной характеристикой химико-термической обработки. Толщина слоя определяется рядом таких факторов, как температура насыщения, продолжительность процесса насыщения, состав, то есть содержание тех или иных легирующих элементов, градиент концентраций насыщаемого элемента между поверхностью изделия и в глубине насыщаемого слоя.

ХТО применяют с целью поверхностного упрочнения металлов и сплавов (повышения твердости, износостойкости, усталостной и коррозионно-усталостной прочности, сопротивления кавитации и т.д.); повышения сопротивления коррозии в различных агрессивных средах при комнатной и повышенных температурах; придания изделиям требуемых физических свойств (электрических, магнитных, тепловых и т.д.); придания изделиям соответствующего декоративного вида (преимущественно с целью окрашивания изделий в различные цвета); облегчения технологических операций обработки металлов (давлением, резанием и др.).

Электрофизические и электрохимические методы обработки начали интенсивно развиваться в связи с появлением в конструкциях машин новых сплавов, с трудом поддающиеся обработке обычными металлорежущими инструментами. Интенсивности внедрения электрофизических и электрохимических методов способствовало развитие космической, атомной, электронной отраслей промышленности, рост приборостроения, энергетического и химического машиностроения, инструментального производства и др. В основе электрофизических и электрохимических методов обработки материалов лежит использование различных физико-химических процессов энергетического воздействия на заготовку для формообразования всей детали или отдельных ее поверхностей. Электрофизические методы обработки подразделяются на электроэрозионные (электроискровая и электроимпульсная обработка), электромеханические (электроконтактная, электроабразивная, магнито-импульсная, электрогидравлическая, ультразвуковая обработка), лучевые (электроннолучевая и лазерная обработка) и плазменную обработку [8]. Электрохимические методы обработки подразделяются на поверхностные (электролитическое полирование, анодирование, пассивирование, гальванопластика, гальваностегия), размерные (анодно-механическая и анодно-гидравлическая обработка).

Для лазерной обработки и сварки материалов используются твердотельные и газовые лазеры. Основным источником энергии, обеспечивающим процесс обработки, является оптический квантовый генератор (лазер). Лазерное излучение формируется оптической системой в пучок с определенными пространственными характеристиками и направляется на обрабатываемый объект. При помощи оптической системы могут осуществляться также визуальный контроль положения обрабатываемого объекта относительно луча, наблюдение за ходом процесса обработки и оценка его результата. Разработаны следующие виды лазерной обработки: поверхностная обработка, резка, обработка отверстий [9].

Ионная обработка включает в себя ионно-лучевую обработку, ионное легирование, осаждение из сепарированных ионных пучков, ионную литографию. Ионно-лучевая обработка - это комплекс способов обработки материалов энергетическими потоками ионов, в результате воздействия которых изменяется форма, физико-химические, механические, электрические и магнитные свойства обрабатываемых изделий. Метод ионного легирования основан на контролируемом внедрении в материал (твердое тело) ускоренных ионизированных атомов и молекул. К достоинствам такого метода можно отнести возможность введения любой примеси в любой материал; локальность воздействия; отсутствие нагрева подложки; возможность строгого дозирования примесей и т.д.

На сегодня одним из самых распространенных видов разрушений (более 80 %) инженерных конструкций является усталостное разрушение. Для оценки работоспособности металла в разных условиях эксплуатационного нагружения, кроме параметров статической прочности и пластичности, необходимо располагать характеристиками выносливости с учетом различных факторов, например видов и режимов технологической обработки, температуры и среды испытания. Кроме того, при жестком требовании снижения металлоемкости машин и технических устройств бывает трудно избежать появления в ответственных деталях усталостных трещин.

Упрочнение металла может быть достигнуто одним из следующих методов: термомеханической обработкой, поверхностным упрочнением, закалкой токами высокой частоты, газоплазменной закалкой, старением, обработкой холодом и методами пластической деформации.

Упрочнение методами поверхностного пластического деформирования (ППД) приводит к существенным изменениям в поверхностном слое металла: сглаживаются микронеровности и повышается прочность слоя с образованием в нём остаточных напряжений сжатия. При ППД снижается шероховатость поверхности. Такая поверхность способствует увеличению выносливости деталей, так как снижается концентрация напряжений во впадинах микронеровностей [10]. Кроме того, значительно увеличивается опорная поверхность профиля, что способствует быстрой приработке сопрягаемых деталей в подвижных соединениях и большей прочности в неподвижных посадках. Следует отметить, что ППД обработка обеспечивает повышение усталостной прочности образцов в среднем на 15. 20% и увеличение долговечности до 2-х раз. Основными причинами увеличения усталостной прочности являются повышение механических свойств материала поверхностного слоя и положительное влияние остаточных напряжений; поверхностный наклеп приводит к значительному увеличению долговечности деталей машин не только в условиях обычной усталости, но и при малоцикловой, связанной с высоким уровнем действующих повторных нагрузок. В этих условиях, особенно для высокопрочных материалов, большое значение имеет изменение микрорельефа поверхности; поверхностный наклеп повышает предел выносливости [11]. Это объясняется уплотнением поверхностного слоя и закрытием макропор для проникновения активных сред вглубь металла. Так же упрочнение поверхностного слоя пластическим деформированием способствует повышению контактной выносливости и износостойкости деталей. Все методы обработки поверхностным пластическим деформированием имеют широкие возможности в управлении параметрами состояния поверхностного слоя деталей машин, а, следовательно, и их эксплуатационными свойствами. Однако их применение для этих целей требует грамотного и правильного подхода, так как каждый из этих методов имеет вполне определенные экономически целесообразные области применения.

Список использованной литературы:

1. Дуров Д.С., Рыбинская Т.А. Моделирование процесса строгания детали. Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2008. № 1 (78). С. 202–203.

2. Бутенко В.И., Рыбинская Т.А., Диденко Д.И. Плашка. Патент на изобретение RUS 2258585. 13.05.2004.

3. Бутенко В.И., Диденко Д.И., Рыбинская Т.А. Способ нарезания внутренней многозаходной резьбы. - Патент на изобретение RUS 2231429 15.01.2003.

4. Бутенко В.И., Диденко Д.И., Рыбинская Т.А. Способ нарезания внутренней многозаходной резьбы за несколько проходов. - Патент на изобретение RUS 2242336 05.05.2003.

5. Бутенко В.И., Диденко Д.И., Рыбинская Т.А. Шевер. - Патент на изобретение RUS 2236330. 02.04.2003.

6. Рыбинская Т.А. Основы проектирования промышленных изделий, объектов, сред. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2014. – 48 с.

7. Дальский А.М., Барсукова Т.М., Бухаркин Л.Н. Технология конструкционных материалов. – М.: Машиностроение, 2002.

9. Беленький В.Я., Язовских В.М. Электронно-лучевая, лазерная и ионно-лучевая обработка материалов. – Пермь, 1995.

10. Бутенко В.И., Диденко Д.И., Рыбинская Т.А. Устройство для поверхностной упрочняющей обработки (варианты). – Патент на изобретение RUS 2302330 16.12.2005.

Прежде чем из лома или шихты появиться готовая деталь, она должна пройти массу операций по обработке на самых различных станках. Эта обработка может быть механической, термической, термомеханической, термохимической или другой, в зависимости от вида энергии, который при ней используется.

Если же делить весь процесс на основные этапы, то существует черновая обработка металла, получистовая и чистовая.

Второй этап может совмещаться с третьим, или вовсе не использоваться, но это возможно только в том случае, если изготавливаются изделия несложной формы.

Суть черновой обработки металла заключается в придании заготовке размеров и форм, приближенных к тем, которые заданы в чертежах. При этом остаются припуски на получистовую и чистовую обработку, которая проводится на специальных станках и установках. Рассмотрим, какие процессы проходит металл в ходе подготовки к превращению в полноценную деталь.

Особенности предварительной черновой обработки металла

Поскольку черновая обработка металла предполагает только подготовительные работы перед основными процессами, она имеет ряд своих особенностей. Рассмотрим более подробно, почему так важно различать типы обработки и чем они друг от друга отличаются.

Неточность размеров

Как правило, при предварительной подготовке, металл нагревается, так с ним проще работать. Однако это значительно влияет на точность снятия припусков, поскольку под воздействием высокой температуры материал расширяется, а при остывании – снова сужается. Все эти несоответствия легко исправляются во время получистовой и чистовой доработки, когда заготовка не поддается нагреванию.

Коробление заготовки

Снятие большого припуска литейных корок ведет к удалению поверхностных слоев заготовок с самым большим напряжением, что является причиной перераспределения внутреннего напряжения. Этот процесс может спровоцировать коробление заготовки, но все погрешности во время конечной доработки устраняются.

Неправильная шероховатость поверхности

Поскольку черновая обработка металла предполагает создание минимального технического припуска, после нее поверхность заготовки не имеет той степени шероховатости, которая указана в чертежах.

Во время чистовой обработки все эти неточности исправляются, используются специальные инструменты и приспособления, которые придают деталям глянцевый блеск или матовую бархатистость, в зависимости от поставленных требований.

Операции в черновой обработки металла

Во время черновой обработки проводятся такие операции:

Прокатка – в ходе этой операции металл пропускается через специальные ролики, прокатка может быть как горячей, так и холодной;
Прессование – выдавливание слитка в новую форму;
Штамповка – механическая обработка, в ходе которой заготовка не может выйти за рамки заданной ей формы;
Ковка – обработка, которая заключается в отсутствии ограничения пространства для заготовки, в основном, она осуществляется после предварительного разогрева металла, что дает возможность изменить не только его форму, но и физико-технические характеристики.

Автоматизация оборудования для черновой обработки металла

Несмотря на то, что черновая обработка металла – это только подготовительный этап к основной доработке, она является сложным и трудоемким процессом. Именно по этой причине большинство оборудования, которое используется на серийных производствах, автоматизировано.

Специальные станки с ЧПУ выполняют даже самые сложные задачи с минимальным участием человека. Оператор следит за выполнением всех процессов и задает машинам программы, по которым они должны работать.

Кроме того, включение агрегатов в автоматическую линию сводит к минимуму или вообще исключает простаивание заготовок, после предварительной обработки они сразу же направляются по конвейеру на получистовую и чистовую доработку.

Также использование машин с программным обеспечением помогает сократить энергоемкость процессов, поскольку все современные установки снабжены энергосберегающими механизмами.

Ученые постоянно разрабатывают новые технологии, позволяющие выполнять даже самые сложные задачи с минимальными потерями сырья и в короткий срок.

Где демонстрируют последние технические и технологические новинки в сфере металлообработки

На мероприятии можно будет узнать, при помощи какого инновационного оборудования проводится черновая обработка металла и друге процессы.

Представители лучших компаний из более тридцати стран мира будут демонстрировать инновационные технологии и оборудование для металлообработки, вы сможете узнать, какие научные разработки уже нашли свое практическое применение, а какие находятся в стадии тестирования.

Заказ электронного билета можно сделать онлайн в считанные минуты.

цекованием (зенкерование); точением; фрезерованием; протягиванием; шлифованием; притиранием; полированием; без снятия стружки; строганием.

Обработка производится на станках токарной группы. Процесс является самым дешевым и универсальным.

Самый распространенный способ обработки плоских поверхностей. Применяется от единичного до массового производства.

Обработка ведется на фрезерных, агрегатных и специальных станках. В качестве режущего инструмента используют цилиндрические фрезы. Процесс применяется, в основном, в единичном и мелкосерийном производстве при обработке небольших по размерам поверхностей. Инструмент чаще всего из б/режущей стали, реже – из твердого сплава (фрезы со вставными ножами)

Станок карусельного типа

Торцевое фрезерование наиболее предпочтительно по сравнению с цилиндрическим, т.к. позволяет вести обработку на более высоких скоростях (200-600 м/мин) с большими подачами. В крупносерийном и массовом производстве применяют агрегатные станки и специальные станки (карусельно-фрезерные, барабанно-фрезерные).

Торцевое фрезерование обеспечивает 4-7 класс шероховатости, цилиндрическое – 6 класс.

В массовом производстве находят применение специальные конструкции фрез, позволяющие совмещать в одном переходе черновую и чистовую обработку (цилиндроконические фрезы, фрезы-протяжки, у которых режущие зубья располагаются на торцевой поверхности по спирали, имеют подъем на зуб).

Обработка корпусных деталей больших размеров осуществляется на продольно-фрезерных станках. Для повышения производительности одновременно обрабатывается несколько деталей с одной установки благодаря большим размерам стола. При этом возможна последовательная, параллельная или последовательно-параллельная схема обработки.

Черновая, чистовая и отделочная обработка плоских поверхностей специальным инструментом, сборными протяжками на вертикально-протяжных станках полуавтоматах (одностоечных и многостоечных). Сборные протяжки, оснащенные твердым сплавом, позволяют вести процесс резания со скоростью резания 20-50м/мин.

Используя специальные конструкции протяжек, станки позволяют обрабатывать одновременно несколько поверхностей, расположенных рядом или на расстоянии.

Процесс применяется только в к/серийном и массовом производствах. В массовом производстве также используют специальные станки – карусельно-протяжные, барабанно-протяжные.

Находят применение 3 схемы резания: профильная, генераторная и прогрессивная.

По профильной схеме выполняются чистовые режущие зубья (подъем на зуб 0,03-0,05 мм/зуб). Генераторная схема допускает S_z=0,7 мм/зуб.

Прогрессивная схема резания допускаетS_z=0,4-0,5 мм/зуб. Протяжка состоит из 2 частей. Первая часть прорезает трапециидальные пазы (зубья выполнены в виде трапеции). Вторая часть протяжки имеет зубья по всей ширине детали и обрабатывает оставшиеся участки.

Обеспечивается отклонение от плоскостности 4-10 мкм на длине 100 мм, 6-7 класс шероховатости.

Чистовая и отделочная обработка, как правило, закаленных поверхностей периферией или торцом круга. Шлифование периферией отличается низкой производительностью, но обеспечивает высокую точность и минимальные напряжения в поверхностном слое.

S=0,3мм; Sв=0,3мм => 300 дв. ходов.

В единичном и м/серийном производствах. Непроизводительный процесс, применяют для тонколистовых материалов.

Интенсификацией процесса шлифования является импульсное шлифование периферией круга. Прерывистый контакт круга с поверхностью детали позволяет уменьшить температуру в зоне резания, т.е. исключить прижоги. Иногда для исключения прижогов через поры круга подают СОЖ, но дорого.

Обеспечивает высокую точность формы и взаимного расположения поверхностей, отклонение от плоскостности – 2мкм/100мм, 6-9 класс шероховатости.

Высокоскоростное шлифование (>60 м/с) позволяет получить 10-14 класс шероховатости.

Процесс отделочной обработки плоских поверхностей абразивными порошками или пастами, нанесенными на чугунные притиры.

Обработка ведется на специальных притирочных или доводочных станках. Детали типа пластин, плиток или плоских клапанов помещаются в сепаратор между двумя притирами, вращающимися в разные стороны.

В процессе притирания кассета совершает сложные движения, что позволяет получить класс шероховатости 10-14, отклонение от плоскостности – 1 мкм/100 мм.

Поверхность под притирание должна быть получена тонким шлифованием. СОЖ – керосин и масло.

Процесс отделочной обработки абразивными порошками или пастами, нанесенными на мягкие войлочные круги в единичном и мелкосерийном производстве.

В серийном и крупносерийном производствах – процесс полирования абразивной лентой, установленной между двумя вращающимися кругами. Обеспечивается 10-14 класс шероховатости, точность формы не повышается. Припуск под полирование не оставляется (в пределах допуска).

Широко применяется процесс полирования абразивной шкуркой с плоской рабочей поверхностью.

Процесс отделочной обработки плоской поверхности режущим инструментом шабером с целью создания на ней специального рельефа, а также для обеспечения особо высокой точности в случаях, исключающих возможность механической обработки, для обеспечения высокой точности взаимного расположения поверхностей.

Выполняется вручную в исключительных случаях, например, для обеспечения высокой точности сборки по методу пригонки, а также в ремонтном деле.

Процессы шабрения могут производиться по краске или по копоти для обеспечения особо высокой точности. Точность и качество определяются количеством пятен на 1кв.дюйм (обычно 12-30 пятен/дюйм 2 ). Отклонение от плоскостности 0,001 мм/100 мм.

Припуски на токарную обработку наружных и торцевых поверхностей

Существует два вида припуска это черновой и чистовой при обтачивании цилиндрических поверхностей, подрезка торцов и уступов. Припуск зависит от диаметра и длины обрабатываемой заготовки или изделия, а так же зависит от заточки режущего инструмента.

Механическая обработка металла представляет собой физическое воздействие на металлическую заготовку с целью получения изделия нужной геометрии с желаемым качеством поверхности. Воздействовать на заготовку можно посредством режущего инструмента (сверла, фрезы, резца и т.п.) или с помощью давления либо удара. Именно по этому принципу механическая обработка изделий делится на две основные группы — операции, выполняющиеся без снятия и со снятием металла. В первом случае это прессование, прокат, ковка (для цветных металлов) и штамповка (чаще для черных металлов). Во втором случае это механическая обработка деталей на станках — резание. К данной группе относятся следующие операции:

точение;
фрезерование;
шлифование;
сверление;
зенкерование;
развертывание;
строгание;
протягивание;
долбление.

Основные понятия для токаря

Данная методика заключается в снятии верхнего слоя со стальной заготовки посредством режущего инструмента. Цель металлообработки – достижение определенных параметров и нужной степени шероховатости.

Технология заключается во взаимодействии двух подач – продольной и поперечной, чтобы добиться одновременного вращения изделия и перемещения резца. Помимо основной задачи на оборудовании можно выполнять ряд второстепенных процессов:

нанесение внутренней и наружней резьбы;
разрезание заготовки на две и более частей;
создание канавок;
координатно-расточные работы (горизонтальные и вертикальные), то есть тонкое растачивание отверстий;
шлифование до обеспечения нужной степени шероховатости.

На аналогичных станках выполняют не только металлообработку, обработке подвергаются и другие материалы, в том числе дерево и пластмасса. Но наиболее востребованным является оборудование по стали.

Заготовки могут иметь цилиндрическую, конусообразную форму, в зависимости от того, как направлены полозья. Из них вытачивают такие детали, как:

валы;
шайбы;
гайки;
кольца для подшипников;
зубчатые колеса (при наличии зубонарезной установки) и пр.

Технология активно используется как на производстве, так и в домашних условиях. Большинство заводов переходит с ручного управления на автоматизированное посредством ЧПУ – Числовое Программное Управление.

Основные стандарты прописаны в нормативном документе – ГОСТ 25762-83. Здесь указаны нормы работы, а также правила безопасности. Расчет мощности резания при точении и используемая технология выбирается в зависимости от прочности материала, длины заготовки и задач. При обработке чрезмерно длинного вала велика вероятность вибраций, поэтому процедура проводится на низких оборотах.

Действия самого станка заключаются в обеспечении вращательного движения (металлическая заготовка крепится с двух сторон) и подачи инструмента, которым может быть резец:

отрезной;
резьбовой;
канавочный;
расточный;
проходной;
фасочный и др.

Рабочая зона отличается повышенным количеством стружки. По этой причине токарные станки с ЧПУ часто оснащают устройством стружкоотведения, а также системой подачи смазки.

После окончания процесса оператор обязательно проводит контрольные измерения. Они заключаются в определении точных размеров посредством предельного калибра (в основном используется на серийном производстве) или штангенциркуля, или другого измерительного инструмента.

Для токаря важно правильно подобрать скорость и инструмент для металлообработки. Он должен быть из высокопрочной стали и всегда наточен. При контакте с металлом происходит значительный нагрев в месте соприкосновения, силы сцепления нарушаются, верхний слой снимается, превращаясь в стружку. Чтобы не убрать лишнее, необходимо оставлять припуски на токарную обработку при черновом и чистовом точении.

Теперь подробнее поговорим о том, какие стадии может проходить одна и та же заготовка.

Черновое твердое точение

Для начала скажем о том, что есть сверхчерновой вариант металлообработки, он же – обдирочный. В процессе обдирки происходит очень высокое напряжение на режущей кромке, в среднем около Q = 800/3000 см3 * мин-1. Первичные деформации происходят с активным выделением тепла и с высокой нагрузкой на сам резец – сила резания доходит до 10 000/60 000 N. Это может вызвать деформирование инструмента с последующим выходом из строя – полная потеря твердости инструментальной стали. Износ происходит быстрее и сильнее, когда деталь была произведена путем отливки или штамповки, поскольку эти методы металлообработки приводят к появлению твердых включений в материале, а удары об них существенно снижают длительность эксплуатации изделия.

При черновом режиме резания при точении фасок данные показатели немного ниже, но также остаются существенными, как и при обдирке. Мы рекомендуем выбирать резец в зависимости от стиля обработки. При непрерывном контакте минимизируется количество ударов, но возрастает выделение тепла и сила резания: по этой причине следует выбирать инструмент с большим пределом термостойкости. Обычно, в таких сплавах минимален процент оксида углерода, это низкоуглеродистые соединения. Они менее прочные, однако хуже подвергаются пластическим деформациям при нагреве.

Прерывистая техника подразумевает меньший контакт с заготовкой, а значит, более длительную эксплуатацию, поскольку шанс деформирования резца снижается. Но из-за циклических механических ударов хрупкий материал может быстро выйти из строя. Для таких черновых работ рекомендуется использовать инструмент из углеродистого сплава.

На данных двух этапах – обдирка и черновое точение, детали не имеют значения. Задача токаря – обтесать монолитный блок стали до необходимых размеров. При этом требуется оставить припуски, необходимые для последующей чистовой металлообработки – около 1 мм на все параметры. Шероховатость при этом не имеет значительного влияния, поскольку она не является конечной.

Получистовая обработка

Она необходима не повсеместно, в ряде случаев этот этап совершенно пропускается. Но когда требуется высокая точность изделия, то работы производятся с дополнительным промежуточным этапом. Берется более узкий резец, который производит снятие мелкой стружки. Отметим, что чем меньше съем слоя, тем дольше срок эксплуатации инструмента. Это обуславливается меньшим контактом поверхностей и, соответственно, уменьшенной выработкой тепла. В результате, деформации режущей кромки незначительны.

Отличительные черты высокоскоростного получистового точения:

Скорость вращения заготовки и движения резца становится выше.
Стружка тоньше.
Контакт – непрерывный (в большинстве случаев).
Снимается от 20 до 25 процентов припуска.
Шероховатость 6,3…3,2 Ra.
Фигура имеет форму, близкую к идеальной.

Отметим, что данная фаза металлообработки необходима для производства миниатюрных изделий, поскольку они имеют высокий класс точности. После изготовления деталь проходит стадию шлифовки и обретает эксплуатационную шероховатость – она значительно меньше исходной.

Операции для чистовой обработки поверхности

В большинстве случаев это итоговые процедуры. После идет только финишная шлифовка, также называемая тонкой.

Интересно, что для данного типа можно использовать те же резцы, что и для обдирки. Это характерно для машиностроения, особенно при обтачивании крупногабаритных валов. Меняется только скорость подачи. Приведем данные в таблице:

Класс чистоты	4	5	6
Скорость подачи, мм/об	0,5-0,9	0,25-0,6	0,15-0,4

Но с учетом большой поверхности нельзя быть уверенным, что один инструмент гарантирует 2-3 классы точности, поскольку естественный износ режущей кромки в ходе использования увеличивается, превышая установленный допуск. Решить эту проблему можно одним способом – сократить путь, который проходит резец по площади, а добиться этого возможно только увеличением подачи.

Второй вариант – работать широкими резцами на высокой скорости. Необходимо делать два прохода: первый на глубине 0,15 мм, второй – на 0,2 мм. Так можно добиться высоких результатов.

Геометрия режущего инструмента выбирается, исходя из материала. Чем выше предел прочности, тем уже угол кромки.

Чтобы уменьшить трение и тем самым предотвратить термические деформации, рекомендовано использовать смазку. Большинство токарей раньше применяли состав, в который входят:

60% олифы.
30% скипидара.
10% керосина.

Сейчас применяют готовую смазку или концентрат СОЖ. Шероховатость при чистовом точении после второго прохода – 3,2…1,6 Ra. Добиться такой точности (6, 7 класс) можно, используя пластинки из твердой стали марки Т 15 К6 и скорость 100 – 250 м/мин. При таких оборотах на резце не образуются наросты, а значит, нет дефектов.

Если материал заготовки обладает высокой твердостью, то используют сплав Т 15 К4 – он еще более устойчив к температурным изменениям, поэтому можно развивать вращение до 400 – 500 м/мин.

При работе с чугуном применяют керамику. Такие пластины редко используются из-за своей дороговизны и быстрого износа, но для чугунных изделий с максимальным классом точности они не заменимы.

Стоит отметить что в данный момент широкое распространение получили токарные резцы с механическим креплением пластин. На рынке огромный выбор токарных резцов со сменными пластинами и твердосплавных сменных пластин различных форм и сплавов.

Что называется тонким точением: шероховатость и особенности

В ряде случаев процедура полностью заменяет шлифование, поскольку высококлассный токарь может добиться 1 – 2 класса точности и 8 – 10 – чистоты. Процесс срезания тончайшей стружки проходит при максимальной скорости вращения и минимальной подачей. Обязательным условием является хорошая наладка оборудования:

биение шпинделя (вибрации) не более 0,005 мм;
число оборотов – не менее 2 000 в минуту;
точность установки резца не превышает 0,01 мм.

Инструменты изготавливаются из сталей марок ВК2, БКЗМ и Т30К4. Первые две больше подходят для высокопрочных материалов, чугуна.

Добиться высокой точности можно на станках, оснащенных ЧПУ. осуществляет продажу и наладку оборудования с числовым программным управлением. При использовании станков с ЧПУ необходимо написать программу изготовления детали, используя G и М коды М команды, и загрузить их в систему ЧПУ.

Назначение величины подачи

Расчет режимов резания при токарной обработке невозможно представить без величины перемещения режущего инструмента за один оборот детали – подачи (S). Её выбор зависит от требуемой шероховатости и степени точности обрабатываемой детали, если это чистовая обработка. При черновой допустимо использовать максимальную подачу, исходя из прочности материала и жесткости её установки. Выбрать необходимую подачу можно при помощи таблицы ниже.

После того как S была выбрана, её необходимо уточнить в паспорте станка.

Режимы при токарной обработке

Токарь выбирает технологию в зависимости от множества факторов:

материал заготовки, его прочность;
параметры цилиндра;
точность наладки станка;
используемый резец и пр.

В соответствии с этим регулируется скорость вращения, подача и некоторые другие факторы. Рассмотрим ниже.

Влияние шероховатости на работу деталей

Как упоминалось ранее, в процессе придания металлическому листу нужной конфигурации на местах воздействия остаются шероховатости – небольшие впадины и гребешки, влияющие на определение класса обработки металла. Они могут возникнуть вследствие неровности режущего инструмента или вибраций, возникающих в ходе работы, остаться как отпечаток неровности на самом штампе или форме и т. д.

Наличие шероховатости детали, установленной в машину или другой агрегат, может привести к:

некорректному сопряжению элементов за счет смятия материала или ускоренному износу выступов детали;
падению прочности соединения, дефектам при наложении лакокрасочных и гальванических покрытий;
некорректным результатам геометрических измерений элемента;
снижению жесткости стыковых соединений;
разрушению уплотнений, сопряженных с поверхностями валов;
снижению усталой прочности элемента за счет концентрации напряжения в шероховатостях;
ускоренному окислению и порче металла и др.

Основные параметры

В основном они меняются в зависимости от экономической целесообразности процесса, а именно:

производительности – как много деталей за короткий срок можно изготовить;
качества – отсутствие дефектов и достижение высокой точности согласно ГОСТ;
себестоимость и конечная стоимость изделия;
износ оборудования;
срок эксплуатации резцов;
нормы безопасности на производстве.

В связи с этим высокоскоростное точение конуса или цилиндра на токарном станке на пределе возможностей – не всегда выгодное решение. Опишем основные параметры.

Глубина

Это размер срезанной стружки. Его заранее определяют, чтобы оставить припуск. В технических расчетах определяется по формуле: t = (D-d)/2, где:

D – диаметр заготовки; d – размер итоговой детали.

Осуществляется процедура обычно в 2 подхода, отсюда деление глубины резца на два.

Подача

Это поперечное перемещение резца по направляющим. Не всегда высокая скорость – это хорошо. Обычно производительность напрямую зависит от нее, но, к примеру, при повышении класса точности она должна быть невысокой, только так можно добиться правильной шероховатости. Существует продольное точение – это самый стандартный вид, когда вращается заготовка, а инструмент передвигается по линии. Второй тип, когда сам резец имеет два движения – горизонтальное и вращательное, применяется при сверлении и растачивании отверстий.

Скорость

Фактически это то, сколько метров поверхности будет обработано при перемещении режущей кромки на 1 мм. Параметр прямо зависит от количества оборотов заготовки и от подачи. Определяется по формуле:

Скорость резания при точении – таблицы для черновой и чистовой металлообработки:

С чего начать расчет

Для того чтобы рассчитать режим резания, в первую очередь необходимо выбрать материал резца. Он будет зависеть от материала обрабатываемой детали, вида и этапа обработки. Кроме того, более практичными считаются резцы, в которых режущая часть съёмная. Иными словами, необходимо подобрать лишь материал режущей кромки и закрепить её в режущий инструмент. Самым выгодным режимом считается тот, при котором затраты на изготавливаемую деталь будут наименьшими. Соответственно, если выбрать не тот режущий инструмент, он, скорее всего, сломается, а это принесет убытки. Так как же определить необходимый инструмент и режимы резания при токарной обработке? Таблица, представленная ниже, поможет выбрать оптимальный резец.

Технология растачивания отверстий

Аналогичная процедура возможна посредством сверления, рассверливания или зенкерования, но такой метод обычно не позволяет достичь максимально верных размеров, а также требует специального оборудования.

Работы позволяют добиться 8 – 10 квалитета точности и 0.8…3.2 мкм шероховатости.

Токари используют расточные резцы.
Небольшой съем припуска с заготовки.
Отведение стружки и подача смазки затруднены.
Уменьшенная скорость резания.

Скорость резания

Очень важными значениями, влияющими на режимы резания при токарной обработке, являются скорость резания (v) и частота вращения шпинделя (n). Для того чтобы вычислить первую величину используют формулу:

V = (π х D х n) / 1000,

где π – число Пи равное 3,12;

D – максимальный диаметр детали;

n – частота вращения шпинделя.

Если последняя величина остается неизменной, то скорость вращения будет тем больше, чем больше диаметр заготовки. Данная формула подходит, если известна скорость вращения шпинделя, в противном случае необходимо использовать формулу:

v = (Cv х Kv)/ (Tm х t х S),

где t и S – уже рассчитанная глубина резания и подача, а Cv, Kv, T – коэффициенты, зависящие от механических свойств и структуры материала. Их значения можно взять в таблицах режимов резания.

Читайте также: