Процессы обработки заготовок. Часть 1. Методы механической обработки п

Э.А. Сатель, А.М. Сулима, Ю.Г. Шнейдер, А.В. Якимов, М.О. Якобсон и др.)

Формируется новое научное направление – учение о технологической наследственности (профессора А.М. Дальский, А.А. Маталин, П.И. Ящерицын).

Исследуется влияние динамики технологической системы на точность механической обработки, шероховатость и волнистость обработанной поверхности (профессора И.С. Амосов, А.И. Каширин, В.А. Кудинов, А.П. Соколовский). Разработаны принципы групповой обработки и организации производства (профессор С.П. Митрофанов).

Разработаны поточные линии для серийного производства на базе теории типизации (профессора В.В. Бойцов, Ф.С. Демьянюк).

Создаются системы адаптивного управления технологическими процессами обработки на металлорежущих станках (профессора Б.С. Балакшин, Б.М. Базров, Ю.М. Соломенцев, И.М. Колесов, С.П. Протопопов, Л.В. Худобин и др.). Разработаны методы чистовой обработки пластическим деформированием, электрофизической и электрохимической обработки.

Четвертыйэтапразвития(с1971 годапонастоящеевремя)

Отличительной особенностью этого этапа является широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и практических задач механической обработки заготовок. Распространяется применение вычислительной техники при проектировании заготовок и их механической обработки.

Осуществляется автоматизация программирования процессов обработки на станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах (профессора Г.К. Горанский, Н.М. Капустин, С.П. Митрофанов, В.Д. Цветков).

Углубляется проработка проблемы влияния механической обработки заготовок на физико-механическое состояние металла поверхностного слоя заготовок. Разработаны методы оптимизации обработки заготовок (профессора С.С. Соломин, С.Н. Корчак, Л.В. Худобин и др.).

11

Развернуты работы по применению высокопроизводительных систем машин и технологических процессов, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производства, техническое перевооружение основных отраслей промышленности и получение конкурентоспособной продукции.

Учебная дисциплина «Процессы обработки заготовок» представляет собой открытую систему сведений, дающую знания о процессах обработки и обеспечиваемых ими точности

икачестве поверхностей деталей, об областях их применения

ирациональных способах составления маршрутов обработки поверхностей, а также умение и навыки реализации этих знаний при решении конкретных технологических задач.

Предметом изучения дисциплины являются процессы обработки поверхностей деталей машин в соответствии с требованиями чертежа и техническими условиями.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

–получить представление о существующих методах предварительной обработки исходных заготовок и методах обработки различных поверхностей и сочетания поверхностей заготовок путем изменения их формы и размеров в результате лезвийного, абразивного, электрофизического и электрохимического воздействия и областях применения этих методов;

–освоить методы и приемы получения исходных заготовок

иобработки заготовок на современном оборудовании с использованием прогрессивных приспособлений и инструментов;

–знать основные принципы составления маршрутов обработки заготовок;

–уметь анализировать существующие и проектировать новые процессы обработки заготовок.

Для изучения дисциплины «Процессы обработки заготовок» необходимо знание следующих дисциплин: технологии конструкционных материалов; материаловедения; метрологии, стандартизации и сертификации; деталей машин и основ конструирования; сопротивления материалов; резания материалов;

12

режущего инструмента; тепловых процессов в технологических системах.

На основе знаний, полученных при изучении дисциплины «Процессы обработки заготовок», построено изучение технологии машиностроения как учебной дисциплины.

Навыки, полученные при изучении дисциплины «Процессы обработки заготовок», в дальнейшем реализуются в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных проектов и выпускных квалификационных работ.

13

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ИСХОДНЫХ ЗАГОТОВОК

Вкачестве исходных заготовок могут быть использованы литые, кованые, штампованные заготовки, а также прокат постоянного сечения в виде круглых, квадратных, прямоугольных, шестигранных прутков и труб и переменного сечения (периодический прокат).

Предварительная обработка литых, кованых и штампованных заготовок предусматривает очистку (удаление окалины, заусенцев, пригара, литников, прибылей, напусков), обдирку или фрезерование, выполнение центровых отверстий (если механическая обработка будет производиться в центрах станка) или предварительное растачивание отверстий.

Предварительная обработка проката предусматривает правку, обдирку, резку и выполнение центровых отверстий (для пруткового материала). Заготовительные операции для прутков обычно выполняют в следующем порядке: правка, бесцентровая обдирка (для калиброванных прутков не производится), разрезание на мерные заготовки, торцевание и выполнение центровых отверстий (при дальнейшей обработке на револьверном станке или автомате центрование прутка не производят).

Вмеханических цехах малых и средних предприятий предварительную обработку заготовок, то есть комплекс заготовительных операций, обычно производят в заготовительном отделении цеха, которое расположено при цеховом складе заготовок

иматериалов. На крупных предприятиях при наличии значительного количества крупных механических цехов вместо цеховых заготовительных отделений может быть организован самостоятельный заготовительный цех, обслуживающий все механические и механосборочные цехи предприятия.

14

1.1. ОЧИСТКА ЗАГОТОВОК

Очистку заготовок (удаление окалины, заусенцев, пригара, литников, прибылей, напусков) производят на обдирочно-шлифо- вальных станках.

Очистку крупных заготовок осуществляют путем обрубки пневматическими зубилами и зачищают абразивными кругами при помощи переносных шлифовальных машинок (электрических или пневматических). Очистку поверхностей также могут выполнять вращающимися проволочными щетками, а также путем обдувки песком или дробью (в пескоструйных или дробеструйных камерах). Мелкие заготовки очищают большей частью в очистных вращающихся барабанах.

Применяют также способ очистки заготовок в струе рабочей жидкости («кипящего» абразива), направляемой под давлением на поверхность обрабатываемой заготовки. Рабочая жидкость состоит из кальцинированной соды, абразива и воды.

1.2. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК

Чугунные и стальные отливки, а также поковки и штамповки из высокоуглеродистых сталей (С > 0,5 %), для уменьшения внутренних остаточных напряжений в заготовках, измельчения зерна и улучшения обрабатываемости лезвийным инструментом подвергают термической обработке (отжигу или нормализации). Отжиг осуществляют путем медленного нагрева заготовки по всему сечению до температур на 30–50 °С выше температуры критической точки Ас3, с выдержкой при этой температуре и последующим медленным охлаждением заготовки вместе с печью. Нормализацию осуществляют путем медленного нагрева заготовки по всему сечению до температур на 30–50 °С выше критической точки Ас3, с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе.

15

1.3. ПРАВКА ЗАГОТОВОК

Большинство заготовок (особенно крупные и нежесткие) имеют погрешности формы (искривление). Для устранения искривления применяют правку (изгибом, растяжением, нагревом и т.д.). Правка – это операция по устранению погрешности формы (искривления) заготовок в горячем или холодном состояниях. Правкуосуществляютвручнуюилинаспециальномоборудовании.

1.3.1. Ручная правка

Ручную правку листового материала осуществляют на правильных (плоских) плитах или рихтовальных бабках (рабочая часть цилиндрическая или сферическая R = 150...200 мм) молотками массой 0,4–0,5 кг или гладилками. Прутки и заготовки для валов правят в холодном состоянии на ручных прессах (на призмах). Точность ручной правки может быть достигнута в пределах 0,01–0,05 мм. Ручная правка является малопроизводительной операцией, и ее применяют при малых партиях деталей, то есть

виндивидуальном и мелкосерийном типах производства.

1.3.2.Машинная правка

Восновном на предприятиях применяется машинная правка, осуществляемая на молотах, правильно-калибровочных станках

иправильно-эксцентриковых прессах, а также на гидравлических прессах с использованием специальных приспособлений.

Вряде случаев заготовки правят не только перед механической обработкой, но и в процессе обработки, когда при снятии наружных слоев металла возникают внутренние остаточные напряжения, вызывающиеискривлениеосизаготовкиилиеекоробление.

Заготовки в виде поковок и штамповок при значительном их диаметре и длине правят в нагретом состоянии под молотами

ина эксцентриковых, гидравлических, пневматических и фрикционных прессах. Перед правкой валов определяют места, подлежащие правке, и правят валы, установив их на призмы.

16

Прутки обычно правят на специальных правильных станках (рис. 1.1) с тремя парами правильных роликов 1, 2 и 3 с вогнутой поверхностью гиперболоидов вращения, расположенных в шахматном порядке, причем у первой пары роликов 1, подающих выпрямляемый пруток 4, один ролик расположен под другим. Все шесть роликов размещены в барабане 5 под углом α = 70° к оси барабана, который вращается вокруг прутка. При вращении барабана ролики тоже вращаются и, обкатываясь при этом вокруг прутка, осуществляют процесс его правки. Скорость поступательного движения прутка – продольная подача – лежит в пределах 5–30 м/мин. Перед поступлением в барабан пруток закрепляется в специальных стойках 6, передвигающихся на роликах 7.

Рис. 1.1. Общий вид и схемы станков для правки:

а – общий вид станка; б – схема станка с тремя парами роликов; в – схема станка с неподвижным барабаном

17

Листовой прокат правят на правильных вальцах, в холодном состоянии или с местным подогревом.

Информация об оборудовании для машинной правки проката, применяемом в зависимости от требуемой точности (кривизна после правки на 1 м длины заготовки), приведена в табл. 1.1.

1.4. ОБДИРКА ПРУТКОВ

Обдирку прутков применяют в качестве заготовительной операции для последующей обработки прутковых заготовок на многошпиндельных автоматах (заготовки длиной 3–6 м).

Для обдирки прутков применяют бесцентрово-обдирочные станки (рис. 1.2).

18

1.5.1. Ручная резка

Ручные ножницы применяют при резке стальных листов толщиной до 1 мм, а цветных металлов – до 1,5 мм.

Для резки листовой стали толщиной до 3 мм применяют малогабаритные силовые ножницы.

Для резки листовой стали толщиной до 4 мм используют рычажные (маховые) ножницы.

Ручную ножовку применяют для разрезания толстых листов полосового, круглого ипрофильногометалла (черного ицветного).

1.5.2. Механическая резка

Механическая резка осуществляется с применением различных механических, электрических и пневматических ножовок

иножниц, дисковых пил и другого универсального и специального оборудования.

Ножовочные станки (приводные ножовки) и дисковые пилы, представляющие собой диск с режущими зубьями (очень похожие на тонкие фрезы) применяют для разрезания сортового

ипрофильного металла и труб. Резание осуществляется с охлаждением маслом, водой или мыльной эмульсией.

Ленточные пилы имеют форму бесконечной ленты толщиной 1,0–1,5 мм. Они бывают вертикальными, горизонтальными

инаклонными.

Ленточные пилы применяют, как правило, для разрезания чугуна, стали, цветных металлов и сплавов. Потери на прорез ленточной пилой не превышают 1,8 мм.

Фрикционная (беззубая) пила представляет собой тонкий стальной диск, вращающийся от электродвигателя со скоростью

100–140 м/сек.

При подаче и вращении вследствие возникающего трения диск нагревает частицы металла в прорези до температуры плавления. Расплавленный металл заготовки удаляется фрикционной пилой, которую охлаждают воздухом и водой.

Фрикционные пилы обеспечивают высокую производительность, но требуют привода большой мощности.

20