Выбор заготовки и методы их получения

От правильного выбора заготовки в значительной мере зависят общая трудоемкость и себестоимость изготовления детали. На выбор вида заготовки и порядок ее получения влияют материал детали, ее размеры и конструктивные формы, годовой выпуск деталей и другие факторы. Основные способы производства заготовок - литье, обработка давлением, сварка. Способ получения той или иной заготовки зависит от служебного назначения детали и требований, предъявляемых к ней, от ее конфигурации и размеров, вида конструкционного материала, типа производства и других факторов. Литьем получают заготовки практически любых размеров как простой, так и очень сложной конфигурации. При этом отливки могут иметь сложные внутренние полости с криволинейными поверхностями, пересекающимися под различными углами. Точность размеров и качество поверхности зависят от способа литья.

Обработкой металлов давлением получают машиностроительные профили, кованые и штампованные заготовки.

Машиностроительные профили изготавливают прокаткой, прессованием, волочением. Эти. методы позволяют получить заготовки, близкие к готовой детали по поперечному сечению (круглый, шестигранный, квадратный прокат; сварные и бесшовные трубы.

Ковка применяется для изготовления заготовок в единичном производстве. При производстве очень крупных и уникальных заготовок (массой до 200...300 т) ковка - единственный возможный способ обработки давлением Штамповка позволяет получить заготовки, более близкие по конфигурации к готовой детали (массой до 350...500 кг). Точность и качество заготовок, полученных холодной штамповкой, не уступают точности и качеству отливок, полученных специальными методами литья. Сварные заготовки изготавливают различными способами сварки. В ряде случаев*сварка упрощает изготовление заготовки, особенно сложной конфигурации. Слабым местом сварной заготовки является сварной шов или околошовная зона. Как правило, их прочность ниже, чем основного металла. Кроме того, неправильная конструкция заготовки или технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, внутренние напряжения), которые трудно исправить механической обработкой.

4. Обработка поверхностей тел вращения: точение

Точение является основным способом обработки поверхностей тел вращения.

Процесс резания осуществляется на токарных станках при вращении обрабатываемой заготовки (главное движение) и перемещении резца (движение подачи).

Движение подачи осуществляется:

• параллельно оси вращения заготовки (продольная);
• перпендикулярно оси вращения заготовки (поперечная);
• под углом к оси вращения заготовки (наклонная).

Схемы обработки поверхностей заготовки точением представлены на рис. 19.2.

С помощью точения выполняют операции: обтачивание – обработку наружных поверхностей (рис19.2.а); растачивание – обработку внутренних поверхностей (рис.19.2.б); подрезание – обработку торцевых поверхностей (рис.19.2.в); резку – разрезание заготовки на части (рис.19.2.г); резьбонарезание – нарезание резьбы (рис.19.2.д).

По технологическим возможностям точение условно подразделяют на: черновое, получистовое, чистовое, тонкое.

 

Рис. 19.2. Схемы обработки поверхностей заготовки точением

В качестве режущего инструмента при точении используют резцы.

Главным принципом классификации резцов является их технологическое назначение.

Различают резцы:

• проходные – для обтачивания наружных цилиндрических и конических поверхностей;
• расточные – проходные и упорные – для растачивания глухих и сквозных отверстий;
• отрезные – для отрезания заготовок;
• резьбовые – для нарезания наружных и внутренних резьб;
• фасонные – для обработки фасонных поверхностей;
• прорезные – для протачивания кольцевых канавок;
• галтельные – для обтачивания переходных поверхностей между ступенями валов по радиусу.

По характеру обработки – черновые, получистовые, чистовые.

По направлению движения подачи – правые и левые (справа на лево и слева на право).

По конструкции – целые, с приваренной или припаянной пластиной, со сменными пластинами.

Установка к закреплению заготовки зависит от типа станка, вида обрабатываемой поверхности, характеристики заготовки (), точности обработки и других факторов.

 

5. Обработка поверхностей тел вращения: шлифование

Обработку резанием, осуществляемую множеством абразивных зерен, называют абразивной (ГОСТ 23505-79). Резание металлов абразивными кругами называется шлифованием.

Шлифование – один из прогрессивных методов обработки металлов резанием. Шлифованием обрабатывают простые цилиндрические валики и сложные коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, шлицевые валы и направляющие станины, кольца и длинные трубы (валы), резьбовые соединения, зубчатые колеса, поверхности которых имеют сложную пространственную форму. При шлифовании припуск на обработку снимают абразивными инструментами – шлифовальными кругами.

Шлифовальный круг представляет собой пористое тело, состоящее из большого числа абразивных зерен, скрепленных между собой связкой. Между зернами круга и связкой расположены поры. Материалы высокой твердости, из которых образованы зерна шлифовального круга, называется абразивными.

Шлифование состоит в том, что шлифовальный круг, вращается вокруг своей оси по часовой стрелке, при перемещении заготовки как по часовой так и против часовой стрелки снимают тонкий слой металла (стружку) вершинами абразивных зерен, расположенных на режущих поверхностях шлифовального круга (периферия круга). Число абразивных зерен, расположенных на периферии круга, очень велико; у кругов средних размеров оно достигает десятков и сотен тысяч штук.

Таким образом, при шлифовании стружка снимается огромным числом беспорядочно расположенных режущих зерен неправильной формы, что приводит к очень сильному размельчению стружки и большому расходу энергии. Режущая поверхность шлифовального круга состоит из множества абразивных зерен расположенных на его поверхности на некотором расстоянии друг от друга и выступающих на различную высоту. этим объясняется то, что не все абразивные зерна работают одинаково.

6. Обработка отверстий: сверление, растачивание, зенкерование, развертывание.

Сверлением получают отверстия в сплошном материале. Для неглубоких отверстий используются стандартные сверла диаметром 0,30...80 мм. Существуют два метода сверления: 1) вращается сверло (станки сверлильно-расточных групп); 2) вращается заготовка (станки токарной группы). Обработку отверстий диаметром до 25...40 мм осуществляют спиральными сверлами за один переход, при обработке отверстий больших диаметров (до 80 мм) – за два и более перехода сверлением и рассверливанием или другимиметодами. Для сверления отверстий диаметром свыше 80 мм применяют сверла или сверлильные головки специальных конструкций. При обработке глубоких отверстий (L/D > 10) трудно обеспечить направленность оси отверстия относительно ее внутренней цилиндрической поверхности. Чем больше длина отверстия, тем больше увод инструмента. Для борьбы с уводом сверла или искривлением оси отверстия применяются следующие способы: − применение малых подач, тщательная заточка сверла; − применение предварительного засверливания (зацентровки); − сверление с направлением спирального сверла с помощью кондукторной втулки; − сверление вращающейся заготовки при невращающемся или вращающемся сверле. Это самый радикальный способ устранения увода сверла, так как создаются условия для самоцентрирования сверла; − сверление специальными сверлами при вращающейся или неподвижной заготовке. К специальным сверлам относятся: − полукруглые – разновидность ружейных сверл одностороннего резания, которые применяются для обработки заготовок из материалов, дающих хрупкую стружку (латунь, бронза, чугун); − ружейные – одностороннего резания с внешним отводом СОЖ и внутренним отводом (эжекторные)с пластинами из твердого сплава (припаянными или неперетачиваемыми с механическим креплением), предназначенные для высокопроизводительного сверления; − трепанирующие (кольцевые) сверла (рис. 38, г) для сверления отверстий диаметром 80 мм и более, длиной до 50 мм; Они вырезают в сплошном металле кольцевую поверхность, а остающуюся после такого сверления внутреннюю часть вформе цилиндра можно использовать как заготовку для изготовления других деталей. Зенкерование отверстий – предварительная обработка литых, штампованных или просверленных отверстий под по-следующее развертывание, растачивание или протягивание. При обработке отверстий по 13...11-му квалитету зенкерованиеможет быть окончательной операцией. Зенкерованием обрабатывают цилиндрические углубления (под головки винтов, гнездпод клапаны и др.), торцовые и другие поверхности. Режущим инструментом при зенкеровании является зенкер. Зенкеры изготовляют цельными с числом зубьев 3...8 и бо-лее, диаметром 3...40 мм; насадными диаметром 32...100 мм и сборными регулируемыми диаметром 40...120 мм. Зенкерование является производительным методом: повышает точность предварительно обработанных отверстий, час-тично исправляет искривление оси после сверления. Для повышения точности обработки используют приспособления с кон-дукторными втулками. Зенкерованием обрабатывают сквозные и глухие отверстия. Зенкеры исправляют, но не устраняют полностью оси отверстия, достигаемая шероховатость Rа = 12,5...6,3 мкм. Развертывание отверстий – чистовая обработка отверстий с точностью до 7-го квалитета. Развертыванием обрабаты-вают отверстия тех же диаметров, что и при зенкеровании. Развертки рассчитаны на снятие малого припуска. Они отличают-ся от зенкеров большим числом (6...14) зубьев. Развертыванием достигается высокая точность диаметральных размеров иформы, а также малая шероховатость поверхности. Следует отметить, что обработанное отверстие получается несколькобольшего диаметра, чем диаметр самой развертки. Такая разбивка может составлять 0,005...0,08 мм. Для получения отверстий 7 квалитета применяют двукратное развертывание; IТ6 – трехкратное, под окончательное раз-вертывание припуск оставляют 0,05 мм и менее. Растачивание основных отверстий (определяющих конструкцию детали) произво-дится на: горизонтально-расточных, координатно-расточных, радиально-сверлильных,карусельных и агрегатных станках, многоцелевых обрабатывающих центрах, а также внекоторых случаях и на токарных станках. Существуют два основных способа растачивания: растачивание, при котором вращается заготовка (на станках токарнойгруппы), и растачивание, при котором вращается инструмент (на станках расточной группы) Типичными для токарных станков операциями являются растачивание одиночного отверстия и растачивание соосных отверстий универсальным методом и резцом (резцами).

7. Обработка плоских поверхностей: фрезерование, шлифование, протягивание

Фрезерование в настоящее время является наиболее распространённым методом обработки плоскостей. В массовом производстве фрезерование вытеснило применявшиеся ранее строгание.

Фрезерование осуществляется на фрезерных станках, которые делятся на горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, универсально-фрезерные, продольно-фрезерные, барабанно-фрезерные, карусельно-фрезерные и многоцелевые. Более производительными являются станки с ЧПУ.

Существуют следующие виды фрезерования: цилиндрическое, торцовое, двустороннее и трёхстороннее.

Широкое применение в настоящее время находит фрезерование торцовыми фрезами, а при достаточно больших диаметрах фрез (свыше 90 мм) – фрезерными головками (торцовыми фрезами со вставными ножами). Это объясняется следующими преимуществами фрезерования этими фрезами перед фрезерованием цилиндрическими фрезами:

- применение фрез больших диаметров, что повышает производительность обработки;

- одновременным участием в обработке большого числа зубьев, что обеспечивает более производительную и плавную работу;

- отсутствием длинных оправок, что даёт большую жёсткость крепления инструмента и, следовательно, возможность работать с большими подачами(глубинами резания);

- одновременной обработкой заготовок с разных сторон.

Рисунок 1 - Схема фрезерования торцевой фрезой.

Одним из наиболее производительных способов фрезерования является обработка плоскостей на карусельно-фрезерных, барабанно-фрезерных станках, что возможно по непрерывному циклу. Как способ сокращения основного времени применяют скоростное и силовое фрезерование. Скоростное фрезерование характеризуется повышением скоростей резания при обработке стали до 350 м/мин, чугуна – до 450 м/мин, цветных металлов - до 2000 м/мин при небольших подачах на зуб фрезы: 0,05-0,12 мм/зуб – при обработке сталей, 0,3-0,8 мм/зуб – при обработке чугуна и цветных сплавов. Силовое фрезерование характеризуется большими подачами на зуб фрезы.

Как скоростное, так и силовое фрезерование выполняется фрезами, оснащёнными твёрдосплавными и керамическими пластинами.

Тонкое фрезерование характеризуется малыми глубинами резания (t 0.1 мм), малыми подачами (Sz = 0.05…0.10 мм) и большими скоростями резания.

Протягивание. Для наружного протягивания применяют преимущественно вертикально-, а также горизонтально-протяжные станки. Протягивание наружных плоскостей благодаря высокой производительности и низкой себестоимости находит всё большее применение в крупносерийном и массовом производстве. Этот метод обработки экономически выгоден, несмотря на высокую стоимость оборудования и инструмента. В настоящее время фрезерование часто заменяют наружным протягиванием.

В массовом производстве для наружного протягивания применяют высокопроизводительные многопозиционные протяжные станки, а также станки непрерывного действия.

2.Обработка плоских поверхностей абразивным инструментом.

Шлифование плоских поверхностей осуществляют на плоско-шлифовальных станках с крестовым или круглым столом как обычного исполнения, так и с ЧПУ. Плоское шлифование является одним из основных методов обработки плоскостей деталей машин для достижения требуемого качества. В ряде случаев плоское шлифование может заменить фрезерование. Наряду с обеспечением требуемого высокого уровня шероховатости, этот метод обладает серьезными недостатками. Во-первых, вследствие высоких температур резания, в поверхностном слое возникают неблагоприятные остаточные напряжения, возможно возникновение прижогов поверхности. Во-вторых, в результате выделения большого количества абразивной пыли, он является экологически небезопасным. Следует отметить, что при шлифовании металлов, склонных к фазовым превращениям, повышение нагрева шлифуемого изделия может привести к структурным изменениям, обусловливающим появление остаточных напряжений различного знака и в большинстве случаев снижающим эксплуатационные свойства металла поверхностного слоя.

Шлифование плоских поверхностей может быть осуществлено двумя способами: периферией и торцом круга.

Шлифование периферией круга может осуществляться тремя способами: многократными рабочими ходами; установленным на размер кругом; ступенчатым кругом.

При первом способе поперечное движение подачи круга производится после каждого продольного хода стола, а вертикальное – после рабочего хода по всей поверхности длины деталей.

При втором способе шлифующий круг устанавливается на глубину, равную припуску, и при малой скорости перемещения стола обрабатывают заготовку по всей длине. После каждого рабочего хода шлифовальный круг перемещается в поперечном направлении от 0,7-0,8 высоты круга. Для чистового рабочего хода оставляют припуск 0,01-0,02 мм и снимают его первым способом. Этот способ применяют при обработке на мощных шлифовальных станках.

При шлифовании третьим способом круг профилируют ступеньками. Припуск, распределённый между отдельными ступеньками, снимается за один рабочий ход.

Шлифование обычно производится с применением СОЖ.