Основы технологии механической обработки

Способы обработки металлов резанием.

Рассмотрим основные характеристики режима резания при окачивании, являющемся одним из основных видов обработки резанием.

На рисунке приведена схема обтачивания вала резцом.

Заготовке 1 от шпинделя станка передается главное движение, резцу 2 суппортом станка сообщается движение подачи; оба движения осуществляются непрерывно.

Режим резания при точении характеризуют следующие величины:

Глубина резания - расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по перпендикуляру оси заготовки.

Подача - величина перемещения резца за один оборот обрабатываемой заготовки (измеряется в мм/об)

Ширина срезаемого слоя - расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания, в мм;

Толщина срезаемого слоя - расстояние, измеренное в направлении, перпендикулярном к ширине срезаемого слоя (в мм);

Площадь номинального поперечного сечения стружки подсчитывается как произведение глубины резания на подачу или ширины на толщину

Скорость резания - это путь, проходимый в единицу времени точкой, лежащей на обрабатываемой поверхности, или точкой режущей кромки инструмента.

Понятие о штучном времени.

Производительность труда находится в непосредственной зависимости от штучного времени, т.е. времени, затрачиваемого на обработку одной детали.

Штучное время включает в себя: машинное (основное технологическое) время в мин, вспомогательное время в мин, время технического обслуживания рабочего места; время организационного обслуживания рабочего места, время на отдых и естественные надобности.

Машинным временем называется время, затрачиваемое на процесс резания. Машинное время прямо пропорционально расчетной длине обрабатываемой поверхности и числу проходов и обратно пропорционально числу оборотов заготовки и подаче. Вспомогательное время включает время на установку, закрепление и снятие детали, время на управление станком и на контроль размеров деталей.

В начале образования стружки режущий инструмент режущей кромкой внедряется в металл заготовки около точки А; далее при своем движении инструмент передней поверхностью давит на верхний слой металла и отрывает его от основной массы металла заготовки (б); при этом образуется опережающая трещина. Под влиянием этого давления, а также сил сцепления между частицами отделяемого металла и основной массы его срезаемый слой припуска претерпевает сложную деформацию сжатия и изгиба. Когда создавшиеся в слое напряжения превзойдут прочность металла, происходит относительный сдвиг частиц (скалывание) и образуется элемент стружки а (показан пунктиром). Далее части припуска б, в, г и т. д. последовательно переходят в стружку. Сливная стружка (а) и стружка надлома (б).

Плоскость, в которой происходит скалывание элементов, называется плоскостью скалывания, а угол, образован касательной к поверхности резания - углом скалывния. Величина угла скалывания колеблется для разных металлов в пределах 145-155°. Характер и величина деформации срезаемого металла заготовки при переходе его в стружку зависят от многих причин, в первую очередь свойств металла заготовки. При обработке пластичных металлов (медь и др.) будет образовываться сливная стружка - длинная лента, отдельные элементы которой не будут выражены явно (рис. а). При образовании сливной стружки происходит значительная (до 50%) усадка срезаемого металла. При обработке менее вязких металлов (например, твердой стали) образуется стружка скалывания (см. рассмотренный выше пример, рис.а). Усадка стружки скалывания меньше, чем сливной. При обработке хрупких металлов (например, чугуна) стружка отделяется разобщенными элементами. Такая стружка называется стружкой надлома б); она почти не имеет усадки.

В процессе резания режущие элементы резца внедряются в металл и непрерывно образуют новые поверхности (обработанная поверхность, поверхности стружки). Вследствие большого давления и высоких температур в месте контакта металла заготовки с металлом резца на резце образуется нарост из сильно деформированных частиц металла заготовки. При дальнейшем увеличении размеров нароста происходит его частичное разрушение и удаление со стружкой (со стороны передней поверхности резца) и заготовкой (со стороны задней поверхности резца). Количество последовательно образующихся наростов может доходить до 200 в одну секунду.

Основная плоскость определяется направлениями продольной и поперечной подач.

Плоскость резания это плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку. В процессе резания на резец действует сила Р, которую можно разложить на три составляющие:

а) вертикальную составляющую, эта сила действует в плоскости резания направлена вертикально

б) осевую составляющую, эта сила действует на высоте режущей кромки плоскости, параллельной основной, и направлена в сторону, противоположную продольной подаче

в)радиальную (или перпендикулярную к оси заготовки) составляющую; эта сила действует в той же плоскости, что и сила, и направлена в сторону, противоположную поперечной подаче.

Усилия могут быть практически определены с помощью специальных динамометров.

Классификация металлорежущих станков

Металлорежущие станки классифицируются по группам в зависимости:

а) от характера главного движения;

б) от распределения функций главного движения и движения подачи между заготовками и инструментами;

в) от вида применяемых инструментов.

Наиболее распространенными являются группы: токарных станков; сверлильных и расточных станков; фрезерных станков; строгальных станков; шлифовальных станков.

Кроме перечисленных, существуют также группы зубо и резьбо обрабатывающих станков, протяжных, отрезных (пил), комбинированных и пр.

Внутри каждой группы станки подразделяются на подгруппы и типы в соответствии с конструктивными и технологическими особенностями, назначением, степенью специализации и т. п.

Более подробная классификация производится с учетом размеров станков (настольные, мелкие, средние, крупные и тяжелые), степени точности обработки (нормальные, повышенной точности, высокой точности), степени чистоты обработки (обдирочные, нормальные и отделочные), по скоростной характеристике (нормальные и быстроходные), по количеству шпинделей (одношпиндельные и многошпиндельные), по степени универсальности (универсальные - для выполнения различных операций при обработке деталей самых разнообразных типов, специализированные - для обработки деталей одного наименования, специальные - для обработки одной определенной детали) и т.д.

Обработка металлов резанием, технологические процессы обработки металлов путём снятия стружки, осуществляемые режущими инструментами на металлорежущих станках с целью придания деталям заданных форм, размеров и качества поверхностных слоев. Основные виды О. м. р.: точение, строгание, сверление, развёртывание, протягивание, фрезерование и зубофрезерование, шлифование, хонингование и др. Закономерности О. м. р. рассматриваются как результат взаимодействия системы станок — приспособление — инструмент — деталь (СПИД). Любой вид О. м. р. характеризуется режимом резания, представляющим собой совокупность следующих основных элементов: скорость резания v, глубина резания t и подача s. Скорость резания — скорость инструмента или заготовки в направлении главного движения, в результате которого происходит отделение стружки от заготовки, подача — скорость в направлении движения подачи. Например, при точении (рис. 1) скоростью резания называется скорость перемещения обрабатываемой заготовки относительно режущей кромки резца (окружная скорость) в м/мин, подачей — перемещение режущей кромки резца за один оборот заготовки в мм/об. Глубина резания— толщина (в мм) снимаемого слоя металла за один проход (расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали). В сечении срезаемого слоя металла (см. рис. 1) рассматриваются такие элементы резания (физические параметры): толщина срезаемого слоя и ширина срезаемого слоя; их величина при постоянных t и s зависит от главного угла в плане j (см. Геометрия резца).

В зависимости от условий резания стружка, снимаемая режущим инструментом (резцом, сверлом, протяжкой, фрезой и др.) в процессе О. м. р., может быть элементной, скалывания, сливной и надлома. Характер стружкообразования и деформации металла рассматривается обычно для конкретных случаев, в зависимости от условий резания; от химического состава и физико-механических свойств обрабатываемого металла, режима резания, геометрии режущей части инструмента, ориентации его режущих кромок относительно вектора скорости резания, смазывающе-охлаждающей жидкости и др. Деформация металла в разных зонах стружкообразования различна, причём она охватывает также и поверхностный слой обработанной детали, в результате чего он приобретает наклёп и возникают внутренние (остаточные) напряжения, что оказывает влияние на качество деталей в целом.

Маркирование

Маркирование выполняется нанесением на изделие цифр, букв, фирменных знаков и др. Электроэрозионное маркирование обеспечивает высокое качество, не вызывает деформации металла и не создает зоны концентрации внутреннего напряжения, которое возникает при маркировании ударными клеймами. Глубина нанесения знаков может колебаться в пределах от 0,1 до 1 мм.

Операция может выполняться одним ЭИ и по многоэлектродной схеме. Изготавливаются ЭИ из графита, меди, латуни, алюминия.

Производительность составляет около 3-8 мм/с. Глубина знаков зависит от скорости движения электрода. При скорости движения электрода более 6 мм/с четкость знаков ухудшается. В среднем на знак высотой 5 мм затрачивается около 4 с.

Металлорежущие станки классифицируются по группам в зависимости:

а) от характера главного движения;

б) от распределения функций главного движения и движения подачи между заготовками и инструментами;

в) от вида применяемых инструментов.

Электрохимическая обработка основана на законах анодного растворения металлов при электролизе. При прохождении электрического тока через электролит на поверхности заготовки, включенной в электрическую цепь и являющейся анодом, происходят химические реакции, и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение. Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом.

Производительность процесса зависит от электрохимических свойств электролита, обрабатываемого токопроводящего материала и плотности тока.

Электрохимическое полирование (рис. 4.41) выполняют в ванне 1, заполненной электролитом 4, которым служат растворы кислот или щелочей.

Обрабатываемую заготовку 2 подключают к аноду; электродом-катодом 3 служит металлическая пластинка из свинца, меди, или стали. Для интенсификации процесса электролит 4 нагревают до температуры 40-80 ° С.

При подаче напряжения на электроды начинается процесс растворения металла заготовки-анода. Растворение происходит главным образом на выступах 5 микронеровностей поверхности вследствие более высокой плотности тока на их вершинах. Кроме того, впадины 6 между микровыступами заполняются продуктами растворения: оксидами или солями, имеющими пониженную электропроводность. В результате избирательного растворения микронеровности сглаживаются, и обрабатываемая поверхность приобретает металлический блеск.

Электрохимическая размерная обработка выполняется в струе электролита, прокачиваемого под давлением через межэлектродный промежуток, образуемый заготовкой-анодом 2 и инструментом-катодом 1 (рис. 4.42). Струя электролита растворяет образующиеся на заготовке-аноде соли и удаляет их из зоны обработки; при этом обрабатывается вся поверхность заготовки, находящаяся под активным воздействием катода, что обеспечивает высокую производительность процесса.

Точность обработки значительно повышается при использовании импульсного напряжения и при уменьшении рабочего зазора между заготовкой и инструментом. Для контроля зазора используют высокочувствительные элементы, встроенные в следящую систему.

Для электрохимической размерной обработки используют нейтральные электролиты.

Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включающих заготовительные и кузнечно-прессовые цехи, цехи химической и мехпнической обработки металлов, цехи покрытий и крупное литейное производство. В состав предприятий входят также испытательные станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. В процессе производства машин и оборудования широко используют сварочные работы, механическую обработку металлов, переработку неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т.п. Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов масел и эмульсий, которые через вентиляционную систему выбрасываются из помещений. В табл. 7 приведено количество паров воды, туманов масел и эмульсий, выделяющихся за 1 час при работе станков в расчёте на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателей.

ЭКОЛОГИЯ

При механической обработке полимерных материалов одновременно с пылеобразованием могут выделяться пары различных химических веществ и соединений (фенол, формальдегид, стирол и др.), входящих в состав обрабатываемых материалов.

Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов масел и эмульсий, которые через вентиляционную систему выбрасываются из помещений. В табл. 7 приведено количество паров воды, туманов масел и эмульсий, выделяющихся за 1 час при работе станков в расчёте на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателей.

При механической обработке полимерных материалов одновременно с пылеобразованием могут выделяться пары различных химических веществ и соединений (фенол, формальдегид, стирол и др.), входящих в состав обрабатываемых материалов.

Дата добавления: 2015-07-11