Класифікація технологічних методів обробки заготовок, їх переваги та недоліки

Обробка різанням. Задані розміри, форми та якість поверхнею деталей досягають в основному обробкою різанням; обробку різанням поділяють на обдирочну, чорнову, напівчистову та чистову. Для отримання точних розмірів та мінімальної шорсткості поверхні застосовують тонку обробку. Обдирці піддають великі поковки та відливки 3-го класу точності. Обдиркою зменшують просторові відхилення та похибки форми вихідної заготовки. При обдирці отримують точність поковок 15...16-го та відливків 14...15-го квалітетів точності. Чорнову обробку застосовують для заготовок, що піддають обдирці, великих штампованих заготовок 2 і 3-ї груп точності, та для великих відливків 2-го класу точності. В першому випадку досягається 12...10 квалітет точності. Шорсткість поверхні рівна 100…25 мкм.

Напівчистову обробку застосовують, коли при чорновій обробці не може бути видалений весь припуск чи коли до точності геометричних форм оброблюваної заготовки чи просторовим відхиленням її елементів висуваються підвищенні вимоги. При напівчистовій обробці отримують 9-10-й квалітет точності та шорсткість поверхонь Ra = 50-12,5 мкм.

Чистову обробку застосовують як кінцеву, чи як проміжну під наступну обробку. Вона забезпечує 9-8 квалітет точності та шорсткість поверхні Ra = 12,5...2,5 мкм. Одноразовій чистовій обробці піддають заготовки, отримані методами, що забезпечують високу точність їх виконання (штамповка за першою групою точності, лиття в кокіль, лиття за моделлю, що виплавляється і т.п.) на режимах, близьких до режимів чистової обробки.

Тонку обробку різцями застосовують як метод завершальної обробки зовнішніх та внутрішніх циліндричних поверхонь, що заміняє шліфування, та здійснюють при високих швидкостях різання, малих глибинах різання (0,05...0,5 мм) та малих подачах (0,05...0,15 мм/об) на спеціальних верстатах.

Обробку різцями виконують на верстатах токарного типу для циліндричних, конічних, сферичних, плоских торцевих та фасонних поверхонь обертання. Плоскі поверхні прямокутного типу оброблюють різцями на стругальних та довбальних верстатах. Тонке точіння та розточування забезпечує 8-7-й квалітет точності та шорсткість Ra = 1,0…0,32 мкм. Тонка обробка широкими різцями забезпечує 8 та 7-й квалітет точності та шорсткість Ra = 2,5…0,63 мкм.

Алмазні різці застосовують на операціях тонкого точіння заготовок з кольорових металів та сплавів, забезпечуючи точність 5-го квалітету та шорсткості Ra = 0,04…0,0016 мкм. Алмазні різці мають високу стійкість, що перевищує в десятки раз стійкість інструмента з твердих сплавів. Вони можуть довготривалий час працювати без налагодження та регулювання, що важливо в автоматизованому виробництві.

При обробці фрезами розрізняють чорнове, напівчистове, чистове, а при обробці торцевими фрезами ще й тонке фрезерування. Чорнове фрезерування застосовують для обробки відливків та поковок, припуск на попередню обробку яких перевищує 3 мм. Чорнове фрезерування плоских поверхонь забезпечує точність по прямолінійності 0,13…0,3 мм на 1м довжини та шорсткість Ra = 50…12,5 мкм. Напівчисове фрезерування застосовують для зменшення похибки геометричних форм та просторових відхилень. При напівчистовому фрезеруванні шорсткість Ra = 25…6,3 мкм та відхилення від площинності 0,1-0,2 мм на 1м довжини. Чистове фрезерування застосовують в якості кінцевої обробки після чорнового фрезерування чи я метод проміжної обробки, перед наступною обробною обробкою. Чистове фрезерування дозволяє отримати шорсткість Ra = 10…1,25 мкм та відхилення від площинності 0,04...0,08 мм на 1м довжини.

Тонке фрезерування застосовують як метод кінцевої обробки плоских поверхонь торцевими фрезами. Припуск під тонке фрезерування беруть в межах 0,2...0,5 мм. Тонке фрезерування забезпечує шорсткість Ra = 2,5…0,4 мкм та відхилення від площинності 0,02...0,04 на 1 м довжини. Одноразове фрезерування застосовують в тих випадках, коли похибці вихідної заготовки обумовлюють незначний припуск на обробку (менше 2 мм); при цій обробці забезпечується шорсткість Ra = 12,5…2,5 мкм та відхилення від площинності 0,06...0,1 мм на 1м довжини. Застосування швидкісних режимів при фрезеруванні, зменшує висоту мікронерівностей в 1,1...2,5 разів.

Торцеві фрези використовують для обробки великих відкритих плоских поверхонь; набір циліндричних, прорізних та кутових фрез, закріплених на одній оправці, - для обробки фасонних поверхонь; фасонні фрези – для обробки складних профільних поверхонь; пальцеві та дискові фрези – для обробки пазів та гнізд. Циліндричне фрезерування проти подачі характеризується великими силами. При торцевому фрезеруванні сила подачі незначна, але велика бокова сила, що зсовує заготовку. При багато інструментальних налагодженнях, що здійснюються на поздовжньо – фрезерних та агрегатних станках, досягають високої продуктивності праці.

Спіральними свердлами свердлять отвори діаметром до 80 мм в суцільній заготовці. Свердлення забезпечує 12-10-й квалітет точності та шорсткість поверхні Ra = 25…2,5 мкм; його застосовують в якості попередньої обробки точних отворів. Обробка грубих отворів для болтів та заклепок обмежується одним свердленням. При діаметрі отвору більше 30 мм свердлять отвір малого діаметра (одна третин заданого), а потів проводять його розсвердлення. Розміщення осі отвору забезпечують свердленням по розмітці, кондуктору та на координатно-свердлильних верстатах. Свердлення по кондуктору зменшує зміщення осі та збільшення діаметра (розбивання) отвору.

Зенкерування розділяють на чорнове (обробка литих чи прошити отворів) та чистове (обробка просвердлених чи попередньо розточених отворів). Зенкерують отвори діаметром до 120 мм. Зенкерування підвищує точність форми вихідного отвору, зменшує зміщення його осі, що досягається напрямленням інструменту кондукторною втулкою. Зенкерування проводять на свердлильних та агрегатно-розточувальних верстатах, а також верстатах токарної групи. При зенкеруванні литих та прошитих отворів отримують 13-й квалітет точності та шорсткість поверхні Ra = 25…12,5 мкм, а при зенкеруванні отвору після свердлення (чорнове зенкерування) – 12-й квалітет точності та шорсткість поверхні Ra = 12,5…6,3 мкм. Одноразове швидкісне зенкерування литих отворів у заготовках з сірого чавуну забезпечує 11-й клас точності та шорсткість поверхні Ra = 12,5…2,5 мкм.

Розгортка отворів застосовується як метод кінцевої обробки чи як метод, попередній хонінгуванню, тонкому розточуванню, притирці. Розгортка не зменшує зміщення осі отвору; її використовують для отримання отворів точного діаметру. Залежно від висунутих до отворів вимог застосовують попередню, чистову та тонку розгортку. Попередня розгортка забезпечує 9-10-й квалітет точності та шорсткість поверхні Ra = 2,5…1,25 мкм (діаметр розгортки виконують за 8 квалітетом точності); чистова розгортка забезпечує 8-й квалітет точності та шорсткість поверхні Ra = 1,25…0,63 мкм (діаметр розгортки виконують за 7-м квалітетом точності); тонка розгортка - 5...7-й квалітет точності та шорсткість поверхні Rа = 0,63…0,32 мкм (допуск на діаметр розгортки приймають рівним 0,6 допуску 5-го квалітету точності). Для кінцевої обробки отворів за 5...7-м квалітетами застосовують розгортку плаваючими пластинами. Розгортають отвори діаметром до 120 мм. Розгортанню передують свердлення, чистове зенкерування та чистове розточування. Застосовують комбіновані інструменти (свердло-зенкер, свердло-розгортка), що дозволяє зменшити час обробки суміщенням в одній операції декількох переходів. В серійному та масовому виробництві свердлення, зенкерування та розгортку отворів роблять на багатошпиндельних верстатах, що забезпечують високу продуктивність праці.

Протягуванням оброблюють наскрізні отвори, пази будь-якого січення, плоскі та криволінійні поверхні, а також зовнішні поверхні обертання. Протягування зменшує маршрут обробки, оскільки протяжка заміняє комплект інструментів (наприклад, зенкер чи розточний різець та розгортку; чорнову та чистову фрези). Протягування отворів проводять після свердлення, а пазів та зовнішніх поверхонь – по необроблюваній поверхні. Протягування забезпечує 8-10 клас точності та шорсткість поверхні Ra = 6,3…0,63 мкм.

Прошивання як метод кінцевої обробки отворів будь-якої форми забезпечує 2-й клас точності та шорсткість Rа = 1,25…0,25 мкм. Протягування здійснюють на горизонтальних та вертикальних верстатах звичайного типу, напівавтоматах та автоматах, а прошивання на – пресах.

Шліфування застосовують як метод попередньої та кінцевої обробки. Обдирочне шліфування часто використовують для отримання базових поверхонь у малих та середніх відливах. При обдирочному шліфуванні застосовують сегментні крупинки зернистістю 80...125, рідше зернистістю 50-80; при цьому досягається шорсткість поверхні Rа = 2,5…1,25 мкм. Попереднє шліфування плоских поверхонь після обробки лезовим інструментом здійснюють периферією чи торцем чашкового кругу. В першому випадку застосовують круги зернистістю 40...50, у другому зернистістю 50-80. Для чистового шліфування застосовують круги зернистістю 12...40, а для тонкого шліфування – зернистістю 6...10.

При плоскому шліфуванні периферією круга забезпечується шорсткість поверхні: на режимах попередньої обробки Rа = 0,63…0,20 мкм. Швидкісне плоске шліфування периферією круга зменшує висоту мікро нерівностей в 1,5 разів.

При обробці зовнішніх поверхонь обертання застосовують попереднє, чистове та тонке шліфування. Попереднє шліфування забезпечує 9...10 квалітет точності та шорсткість поверхні Rа = 6,3…0,63 мкм, тонке шліфування – 7 та 6-й класи точності та шорсткість Rа = 0,63…0,08 мкм. Одноразове шліфування застосовують для заготовок, що не піддаються термічній обробці після точіння, для досягнення 8-го та 9-го квалітетів точності та шорсткості Rа=2,5…0,32 мкм.

При обробці отворів застосовують попереднє та чистове чи одноразове шліфування. Попереднє шліфування забезпечує 9...10-й квалітет точності та шорсткість Rа = 6,3…0,63 мкм. Чистове та одноразове шліфування забезпечує 7-9-й квалітет точності та шорсткість Rа = 1,25…0,32 мкм.

Тонке шліфування при обробці отворів не застосовують, але якщо потрібна більш висока точність та мала шорсткість, застосовують інші методи обробки лінійними чи абразивними інструментами (тонке розточування, тонке розгортання, хонінгування, притирання). Шліфуванням оброблюють різноманітні поверхні, застосовуючи верстати відповідного типу (плоско – та круглошліфувальні, для внутрішнього шліфування, сферошліфувальні, різьбо- та зубошліфувальні).

Для тонкого шліфування застосовують алмазні круги, що складаються з корпусу та алюмінієвого кільця. Алмазний шар містить алмаз та зв’язку (металічну чи органічну). Алмазні круги виготовляють 25...50-та 100% концентрації, якою визначається вміст алмазу в міліграмах в 1мм³ алмазного кільця. За 100% концентрації прийнято вміст в 1мм³ 0,879 мг алмазу (0,00439 кар.)

Вибір шорсткості визначається вимогами, що ставляться до шорсткості оброблюваної поверхні. При шліфуванні кругами з більшим розміром зерна питомий розхід кругу зменшується, а виробництво збільшується. Круги на металевих зв’язках рекомендуються для попереднього шліфування заготовок із скла та кераміки, а круги на органічних зв’язках - для доведення деталей із високоміцних та крихких матеріалів. Шліфування відбувається з безперервною подачею охолоджуючої рідини в кількості 1...2л/хв. Круги з кубічного нітриду бору забезпечують високу стійкість, продуктивність та малу шорсткість поверхні.

Хонінгування здійснюється спеціальною головкою з абразивними брусками, що рівномірно розходяться в радіальному напрямку. Головка одночасно здійснює обертальний та зворотно – поступальний рух; в результаті на оброблюваній поверхні створюється дрібна сітка рисок, що перетинаються, утворених від абразивних зерен, які добре утримують змазку. Хонінгуванням видаляють шар 0,01...0,20 мм в залежності від діаметру отвору та попередньої обробки. Хонінгують отвори діаметром 20... 400 мм та вище (циліндри компресорів та інших поршневих машин), довжиною більше одного діаметра. Для хонінгування отворів у тонких заготовках їх скріплюють пазетом по декілька штук. Хонінгування усуває конусоподібність та овальність отворів без зміни розміщення його осі, оскільки головка шарнірно з’єднана зі шпинделем верстата. Хонінгування поділяють на попереднє, чистове та тонке в залежності від припуску, що знімається та зернистості абразивних брусків. Змащувально-охолоджуючою рідиною слугує суміш керосину з машинним маслом. Хонінгування забезпечує 5...6-й квалітет та шорсткість поверхні
Rа = 0,8…0,1 мкм. Попередня хонінгуванню обробка – розсортування, тонке розточування, шліфування.

Суперфінішування здійснюють спеціальною головкою з дрібнозернистими абразивними брусками; його застосовують для кінцевої обробки зовнішніх та внутрішніх поверхонь обертання. В процесі роботи абразивні бруски притискаються до оброблюваної поверхні з невеликою силою.

У результаті суперфінішування шорсткість поверхні зменшується до 0,2...0,25 мкм, але похибки попередньої обробки (тонкого точіння, шліфування, хонінгування) не усуваються. Процес відбувається з подачею змащувально-охолоджуючої рідини, що складається з керосину та 10...15% веретенного масла. При цьому бруски торкаються лише виступаючих мікронерівностей в місцях розриву масляного шару, через 0,5...1 хв., у зв’язку з тим, що досягається визначена висота мікронерівностей, опорна поверхня збільшується і розрив масляної плівки припиняється.

Притиранням досягається 6-й квалітет і вище та шорсткість Rа менше 0,1 мкм. Інструмент – притирач виготовляють з більш м’якого матеріалу, ніж матеріал оброблюваної заготовки. Його поверхня шаржується абразивними порошками та пастами. Притиранню піддаються зовнішні та внутрішні циліндричні, плоскі та інші поверхні. Його виконують на універсальних та спеціальних верстатах. Попереднє притирання, необхідне для усунення похибки геометричної форми шліфованої поверхні; кінцевим притиранням зменшують шорсткість поверхні.

Полірування здійснюють м’яким полірувальним кругом (з повсті, фетра, бязі) з нанесеною на нього полірувальною пастою чи струменя абразивної рідини. В результаті полірування шорсткість поверхні зменшується до Rа = 0,032… 0,12 мкм. Обробка поверхонь із застосуванням притиральних та полірувальних паст базується на одночасній дії інструмента (притирача чи притирального м’якого круга) та поверхнево-активних речовин, що містяться в пасті. На відміну від притирання полірування не підвищує точність обробки.

Шліфування абразивними стрічками застосовують для металічних та неметалічних деталей. Цей метод застосовують для обробки криволінійних поверхонь фасонних деталей типу турбінних лопаток чи шийок колінчатих валів. Робоча поверхня стрічки значно підвищує робочу поверхню круга; при цьому відбувається розсіювання тепла, що виникає у процесі шліфування. Метод застосовують після чистової обробки. Він забезпечує підвищення точності та зменшення шорсткості поверхні. Питомий зріз металу складає 1,2...1,6 г на 1мм ширини стрічки з 1 хв. На продуктивність процесу впливає сила, з якою притискається стрічка та її швидкість.

 

Запитання для самоперевірки

1. Класифікація технологічних методів обробки заготовок, їх переваги та недоліки.

2. Призначення чорнової обробки поверхонь деталей.

3. Призначення напівчистової обробки поверхонь деталей.

4. Призначення чистової обробки поверхонь деталей.

5. Призначення тонкої обробки поверхонь деталей.

6. Призначення розгортування отворів.

7. Призначення протягування наскрізних отворів.

8. Прошивання як метод кінцевої обробки отворів.

9. Призначення шліфування для обробки поверхонь деталей.

10. Призначення хонінгування при обробці поверхонь деталей.

11. Призначення суперфінішування як кінцевої обробки поверхонь деталей.

12. Особливості обробки деталей притиранням.

13. Шліфування абразивними стрічками.

Література

1. Якімов О. В., Марчук В. І., Лінчевський П. А., Якімов О. О., Ларшин В. П. Технологія машино- та приладобудування: Підручник. – Луцьк: Редакційно-видавничий відділ ЛДТУ, 2005. –712 с.

2. Маталин А.А. Технология механической обработки.—Л.: Машиностроение, 1977—464 с.

3. Шаричев В.А. Основы технологии автостроения и ремонт автомобилей: Учебник. – Л.: Машиностроение, 1976. – 560 с.

4. Точность производства в машиностроении и проборостроении / Под. ред. Гаврилова А.Н.—М.:Машиностроение,1977—464 с.

5. Боженко Л.І. Технологія машинобудування. Проектування та виробництво заготовок: Підручник.– Львів: Світ. 1996—368 с.

6. Ю.И.Гельфгат. Cборник задач и упражнения по технологи машиностроения. – М.: „Высшая школа”, 1986. – 270 с.

7. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения.—М.: Машиностроение, 1972—216 с.

8. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя.—М.:издательствостандартов, 1992—464 с.

9. Анализ точности обработки деталей по кривым распредиления. Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу "Технология машиностроения".—Томск: ТПИ им. Кирова. 1984 –15 с.

10. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х томах / Под ред. А. Г. Косиловой и Р.К.Мещерекова.- М.: Машиностроение, 1985. 656 с.,ил.

11. Кован В.М. и др. Основы технологии машиностроения.-М.: Машинстроение, 1965.

12. Корсаков В.С. Основы технологии машиностроеня. –М.: Высшая
школа, 1974.

13. Мягков В.Д. Краткий справочник конструктора.–Л.:Машиностроение, 1975.

14. Анурьев В.И Справочник конструктора машинстроителя: В 3-х т. М.:Машиностроение, 1979.–728 с.,ил.

15. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов (по специальности “Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты”) – Л.: Машиностроение, Ленигр. от-ие, 1985. – 496 с.ил.

Для заміток

Для заміток