25. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей машин
Как указывалось выше, на эксплуатационные свойства деталей машин существенно влияет шероховатость обработанной поверхности, однако, например, гладко обработанная поверхность не всегда является наиболее износоустойчивой, так как для удержания смазки на поверхностях трущихся деталей должны существовать микронеровности. В этом случае с учетом конкретных условий трения устанавливают оптимальную шероховатость поверхности.
На износоустойчивость поверхности влияют сопротивляемость поверхностного слоя разрушению и макрогеометрические отклонения, которые вызывают неравномерный износ отдельных участков. Волнистость приводит к увеличению удельного давления, так как трущиеся поверхности соприкасаются по выступам волн; то же происходит и при микронеровностях поверхностей, причем выступы микронеровностей могут деформироваться - сминаться или даже срезаться. Вершины микронеровностей могут вызывать разрывы масляной пленки, и в местах разрывов создается сухое трение.
Во многих случаях прочность деталей машин также зависит от шероховатости поверхности. Установлено, что наличие рисок, глубоких и острых царапин создает очаги концентрации напряжений, которые в дальнейшем приводят к разрушению детали. Такими очагами могут являться также впадины между гребешками микронеровностей. Это не относится к деталям из чугуна и цветных сплавов, в которых концентрация напряжений проявляется в меньшей степени.
Прочность соединений с натягом также определяется высотой микронеровностей; при запрессовке одной детали в другую фактический натяг отличается от натяга при запрессовке деталей тех же диаметров с гладкими поверхностями.
От шероховатости поверхности зависит устойчивость ее против коррозии. У более гладкой поверхности меньше площадь соприкосновения с корродирующей средой и меньше влияние среды. Чем глубже впадины микронеровностей и чем резче они очерчены, тем больше проявляется разрушающее действие коррозии, направленное вглубь металла.
23. Влияние условий лезвийной обработки на шероховатость поверхности детали.
Скорость резания оказывает наибольшее влияние на производительность процесса, стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.
Геометрические параметры режущего инструмента оказывают существенное влияние на усилие резания, качество поверхности и износ инструмента. Так, с увеличением угла у инструмент легче врезается в материал, снижаются силы резания, улучшается качество поверхности, но повышается износ инструмента. Наличие угла а снижает трение инструмента о поверхность резания, уменьшая его износ, но чрезмерное его увеличение ослабляет режущую кромку, способствуя ее разрушению при ударных нагрузках.
30.
На точность обработки существенно влияет правильность установки самого станка, так как отклонение от геометрической точности станка приводит к погрешности обработки. Точность обработки зависит также от точности изготовления режущего инструмента, которая в процессе эксплуатации снижается ввиду износа, искажающего как форму, так и размеры инструмента. Кроме того, на точность обработки заготовки влияют погрешность изготовления приспособлений как в ненагружен ном состоянии, так и в процессе работы, а также износ элементов приспособлений (например, кондукторных втулок).
Режущий инструмент оказывает непосредственное влияние на точность обработки. На образование погрешностей обработки особенно сильно влияет износ инструмента и его переточка. Следует систематически следить за качеством подготовки инструмента к работе, контролировать нормы точности инструмента после переточки.
38. Структура нормы времени на обработку.
Структура технически обоснованной нормы времени.Время, затрачиваемое на механическую обработку изготовления единицы продукции, в общем случае складывается из двух частей: — штучно-калькуляционное время (представляет собой трудоемкость изготовления детали на операции токарно-фрезерные работы, сварочные работы); — штучное время изготовления единицы продукции; — подготовительно-заключительное время, затрачиваемое на партию изготавливаемой продукции; — количество единиц продукции (например деталей) в партии.К основному времени механической обработки относится время, необходимое на изменение размеров, формы (токарные работы), состояния и других свойств заготовки в процессе токарных работ или изменение положения детали в процессе сборки. При обработке заготовок на станках основное время может быть определено расчетом для каждого перехода: Исходные данные для расчета механической обработки берутся из рабочих чертежей изделий, данных по режимам токарной обработки, технологических характеристик и паспортных данных оборудования и инструмента.Длина обрабатываемой поверхности берется из чертежа обрабатываемой заготовки; величины врезания и перебега инструмента определяют по нормативам или расчетным путем. Например, при токарных работах длина врезания.Однако в зависимости от типа станка и конкретного вида работы могут быть свои особенности.К вспомогательному времени относится время, необходимое на установку (базирование и закрепление), снятие деталей, измерение и перемещение заготовок и деталей, подвод и отвод инструмента. Вспомогательное время находится суммированием времени на выполнение всех перечисленных вспомогательных переходов и приемов. Время на выполнение Отдельных приемов находится по нормативам или определяется по фактическим затратам.Вспомогательное время может быть перекрываемым или не перекрываемым. Перекрываемое время — время выполнения рабочим тех приемов, которые осуществляются в период автоматической работы оборудования. Это время в норму штучного времени не включают. Не перекрываёмое время — норма времени выполнения рабочим приемов при остановленном оборудовании и времени, затрачиваемого на машинно-ручные приемы.Вспомогательное время может составлять ДО 20-35 % штучного времени. Поэтому при проектировании технологических процессов следует тщательно выявлять возможные пути сокращения этого времени.Сумма основного и вспомогательного времени называется оперативным временем. Основное и вспомогательное время может быть ручным, машинно-ручным и машинным (автоматическим).Время технического обслуживания необходимо на поднастройку технологической системы, смену износившегося или сломанного инструмента а др.Время организационного обслуживания состоит из затрат времени на уход за рабочим местом — смазку и чистку оборудования, уборку рабочего места в конце смены, получение инструмента в течение смены от мастера или бригадира и т.п. Время технического и организационного обслуживания определяется по нормативам времени в процентах от оперативного времени (до 4-8 %).Время перерывов отводится на отдых и личные нужды рабочего. Определяется в процентах от оперативного времени (для механических цехов около 2.5 %).Подготовительно-заключительное время затрачивается на действия, производимые рабочим один раз на всю партию изделий. В него входит ознакомление с чертежом и технологическими документами, время на подготовку рабочего места, оборудования, установку приспособления и инструмента, первоначальную настройку инструмента, время на получение задания и сдачу работы и т.п. Определяется по нормативам.Формулы для вычисления времени видоизменяются в зависимости от условий выполнения операции и типа производства. Так, в единичном и массовом производствах, где отсутствует механическая обработка деталей партиями, отпадает необходимость во времени подготовительно-заключительном, при использовании автоматизированного оборудования не берется в расчет время на организационное обслуживание и время перерывов, в единичном и мелкосерийном производстве время обслуживания не разделяется на время технического обслуживания и организационного и т.п.Особенности нормирования для много инструментной обработки, станков с ЧПУ, многостаночной работы и в гибких производственных системах (ГПС) рассматриваются в специальной литературе, например в На основе норм времени определяют расценки выполняемых операций, рассчитывают необходимое количество оборудования для выполнения программы, осуществляют планирование производственного процесса.
42. Методы обработки резьб и зубьев.
Обработка зубьев на зубчатых колесах
Методы, используемые при образовании зубьев колес, разделяют на предварительные и окончательные. Предварительные методы характеризуются применением высоких скоростей резания и больших подач, окончательные — высокой точностью обработки. Как предварительную, так и окончательную обработку зубьев можно выполнять по методу копирования или обката. При образовании зубьев методом копирования инструмент (дисковая или пальцевая фреза, шлифовальный круг) имеет контур, соответствующий впадине между зубьями. Каждую впадину обрабатывают отдельно. Для обработки следующей впадины заготовка поворачивается на угловой шаг (метод единичного деления). Поскольку контур инструмента соответствует профилю впадины, метод копирования требует специального инструмента для каждой конструкции зубчатого колеса. Поэтому метод копирования распространен в основном в единичном производстве зубчатых колес крупных размеров.
При образовании зубьев методом обката профиль зуба (боковую сторону зуба) получают за счет взаимно согласованных движений заготовки и инструмента. Согласованность движений обеспечивается кинематическими или электронными связями между соответствующими узлами станка, шпинделем заготовки и инструмента. Контур боковой поверхности зуба в этом случае представляет собой кривую, огибающую последовательно образуемые поверхности резания. Положение инструмента относительно заготовки может периодически изменяться при обработке по методу обката с единичным делением или непрерывна при обработке по методу непрерывного обката. Одна инструмент, работающий по методу непрерывного обката, может обрабатывать группу зубчатых колес одного модуля, но различных размеров.
Обработка зубьев методом копирования осуществляется в основном путем выфрезерования впадин дисковыми или пальцевыми модульными фрезами на универсальных фрезерных станках (вертикальных или горизонтальных) с использованием делительных головок или поворотных столов. При этом получают колеса 9, 10-й степени точности и грубее. Обрабатываемую заготовку зубчатого колеса закрепляют на оправке, устанавливаемой в центрах делительной головки. Во время работы фреза вращается (движение резания), а стол перемещается поступательно (движение подачи).
Дисковые модульные фрезы используют при нарезании зубьев относительно небольших размеров (т < 16 мм). Пальцевые фрезы применяют для нарезания крупномодульных колес. Шевронные колеса нарезают на специальных станках. Фрезерование колес методом копирования используют в мелкосерийном и единичном производстве, при ремонтных работах из-за низкой точности и производительности.
В крупносерийном и массовом производстве по методу копирования работают зубопротяжные станки. Зубопротягивание осуществляется главным образом при изготовлении внутренних зубьев. Обычно протяжку проектируют так, чтобы число одновременно режущих зубьев было в 2 раза меньше числа зубьев колес. Протягивание осуществляется в два приема с поворотом заготовки на окружной шаг. Этим методом получают колеса 7-й степени точности.
Обработка резьб метчиками должна выполняться с обильной подачей смазочно-охлаждающей жидкости. Критерием износа метчиков является износ вершин по наружному диаметру резьбы. [1]
Обработка резьбы может производиться также путем фрезерования. Для фрезерования трапецеидальных резьб с крупным шагом применяют ( фиг. [2]
Обработка резьб производится путем нарезания предварительно проточенных или расточенных ( просверленных) под резьбу поверхностей или путем накатывания резьб. Накатывание резьб применяется редко. Нарезание резьбы на многих токарных автоматах и полуавтоматах не предусмотрено. [3]
|
|
Схема нарезания резьбы чашечным резцом.| Схема накатывания резьбы роликом. |
Обработка резьбы накатыванием осуществляется копированием профиля накатного инструмента за счет его вдавливания в металл заготовки. При этом необходимо следить за деформацией заготовки под действием односторонней радиальной силы. [4]
|
|
Долото трехшарошечное. |
Обработку резьбы на ниппеле долота производят в собранном изделии. [5]
Обработку резьбы резанием осуществляют резьбовыми резцами, гребенками, метчиками, резьбовыми плашками, резьбонарезными головками, резьбовыми фрезами, шлифовальными кругами. Процесс резания характеризуется вырезанием слоев металла по профилю впадины. [6]
Обработку соосных резьб в серийном производстве рекомендуется производить на резьбофрезерных, резьботокарных и резьбонакатных станках-полуавтоматах. Для обеспечения возможности использования таких станков с групповой наладкой при относительно небольшой партионности обработки однотипных деталей рекомендуется унифицировать резьбы на валах-шестернях по шагу. [7]
Чистота обработки резьбы и шейки шпильки не ниже V 6, резьба шпилек, гаек и гнезд выполняется по второму классу точности. [8]
Схема обработки резьбы методом обкатки дана на фиг. [9]
При обработке резьб в коррозионно-стойких, теплостойких сталях и сплавах, титановых сплавах целесообразно применять твердые сплавы марок ВК10М, ВК15, ВК20 в виде круглых стержней, а при диаметре метчика свыше 30 мм - в виде напайных пластин. Такие материалы обеспечивают более высокую стойкость метчиков и меньшую склонность к образованию нароста на деформирующих вершинах. [10]
При обработке резьбы Б стальных деталях масляные СОЖ, как правило, обладают более высокими технологическими свойствами, чем СОЖ на водной основе. В то же время новые водоэмульсионные жидкости, например 3 - 8 % - ная эмульсия Укринол-1, обеспечивают примерно одинаковую с сульфофрезолом стойкость метчиков. Более высокую стойкость метчиков и плашек обеспечивает применение СОЖ МР-ЗА, ОСМ-3 при обработке всех марок сталей. [11]
|
|
Схема измерения угла профиля резьбы на универсальном микроскопе с ножами.| Схема измерения шага ( хода резьбы. |
При обработке резьбы в центрах необходимо большое внимание обратить на тщательность и точность изготовления центровых отверстий, особенно у термически обработанных деталей. [12]
43. Шлифование и протягивание.
Шлифовáние — механическая или ручная операция по обработке твёрдого материала (металл, стекло, гранит, алмаз и др.). Разновидность абразивной обработки, которая, в свою очередь, является разновидностью резания. Механическое шлифование обычно используется для обработки твёрдых и хрупких материалов в заданный размер с точностью до микрона . А также для достижения наименьшей шероховатости поверхности изделия допустимых ГОСТом. В качестве охлаждения обычно используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).
— В примитивных случаях применяют твёрдый зернистый песок или более твёрдый наждак, насыпают его на твёрдую поверхность и трут об неё обрабатываемый предмет. Угловатые зерна, катаясь между обеими поверхностями, производят большое число ударов, от которых разрушаются понемногу выдающиеся места этих поверхностей, и округляются и распадаются на части сами шлифующие зерна. Если же одна из поверхностей мягкая, зерна в неё вдавливаются, остаются неподвижными, и производят на второй поверхности ряд параллельных царапин; в первом случае получается матовая поверхность, покрытая равномерными ямками, а во втором — так называемый «штрих», сообщающий поверхности блеск, переходящий в полировку, когда штрих так мелок, что становится незаметным для глаза. Так, при шлифовке двух медных пластинок одной об другую с наждаком, обе получаются матовыми, а тот же наждак, будучи наклеен на поверхность бумаги, сообщит при трении об латунную поверхность блеск.
— Хрупкое, твёрдое стекло стирается больше мягкой и упругой металлической пластинки, а порошок алмаза может стирать поверхность самого алмаза и куски кварца можно обрабатывать на точиле из песчаника. Ямки, производимые зёрнами наждака, тем мельче, чем мельче сами эти зерна; поэтому шлифованием можно получать наиболее точно обработанные поверхности, как это делают при шлифовании оптических стекол
Машинное шлифование:
плоское шлифование — обработка плоскостей и сопряжённых плоских поверхностей;[1]
ленточное шлифование — обработка плоскостей и сопряжённых плоских поверхностей «бесконечными» (сомкнутыми в кольцо) лентами;
круглое шлифование — обработка цилиндрических и конических поверхностей валов и отверстий.
Круглое шлифование подразделяется на внутреннее и наружное. Внутреннее же в свою очередь делится на обычное и планетарное (обычное — отношение диаметра отверстия детали к диаметру образива D=0,9d, планетарное — D=(0,1…0,3)d);
бесцентровое шлифование — обработка в крупносерийном производстве наружных поверхностей (валы, обоймы подшипников и др);[2]
резьбошлифование;
зубошлифование, шлицешлифование.
Основой шлифовального инструмента являются зёрна абразивного материала, выполняющие функции микрорезцов, осуществляющих микрорезание обрабатываемого материала и пластическое деформирование поверхностного слоя металла. [3]
Для производства шлифовального инструмента используются следующие абразивные материалы: традиционные абразивы (электрокорунд и карбид кремния), микрокристаллический (золь-гелевый) корунд, полученный по специальной химической технологии, суперабразивы (сверхтвердые материалы — эльбор и алмаз).
Типы шлифовального инструмента[править | править исходный текст]
Эльборовые круги на керамических связках применяется для обработки высокоточных деталей из сталей и сплавов твердостью HRC>50, износостойких покрытий.
Эльборовый инструмент на органических связках, в том числе отрезные круги, применяются, главным образом, на операциях заточки инструмента (свёрла, фрезы, резцы и т. д.) из быстрорежущих сталей, вышлифовки стружечных канавок, отрезки и прорезки пазов.
Алмазный инструмент на органических связках, в том числе отрезные круги, применяются для заточки режущего инструмента из твёрдых сплавов, деталей из композита и керамики. Алмазные отрезные круги применяются для высокоточной резки твёрдого сплава, технической керамики, цветных металлов, кварцевого стекла, ферритов, кварца.
Алмазный инструмент на керамических и металлических связках применяется при шлифовании твердосплавных деталей (пуансонов, калибров, валков и др.), для шлифования режущих пластин из композитов, деталей из сочетания стали и твёрдого сплава, а также для правки шлифовальных кругов.
Алмазные отрезные круги на металлических связках используются для обработки и резки стекла, хрусталя, драгоценных и полудрагоценных камней. Бруски из синтетического алмаза на металлической связке используются для чернового и чистового хонингования деталей из чугуна и стали.
Специальный абразивный инструмент, в том числе высокопористый, применяют в производстве турбин при шлифовании деталей из вязких, высокопластичных сплавов (жаропрочных, титановых), для бесприжогового производительного шлифования зубчатых колес, а также для шлифования цветных сплавов, полимерных покрытий на валах бумагоделательных машин.
Шкурка и паста из эльбора и алмаза используются для финишных операций, притирки и полирования, с целью получения поверхностей с минимальной шероховатостью (Ra=0,08-0,02 мкм).
Протя́гивание — вид обработки металлов резанием, при котором используется специальный режущий инструмент, так называемые протяжки. Применяется для обработки внутренних, либо наружных поверхностей, металлических и неметаллических материалов.
Применение протягивания[править | править исходный текст]
Протягивание применяется в крупносерийном и массовом производстве металлоизделий. Протяжки различных конструкций — наружные, внутренние и дорны, являются одними из наиболее дорогих инструментов для выполнения металлообработки. Подчас каждая протяжка при своем изготовлении требует наивысшей точности и правильного расчета. Это обусловлено тем, что инструмент при протягивании работает в наиболее тяжёлых и суровых условиях огромных нагрузок (растяжение, сжатие, изгиб, абразивное и адгезионное выкрашивание лезвий протяжки). Протягиванию предшествуют подготовительные операции металлообработки, такие как сверление, зенкерование, развертывание, вырубка (т. е. для проведения протягивания требуется достаточно точно обработанная поверхность заготовки). Протягивание применяют для следующих операций:
Обработка отверстий нарезного огнестрельного оружия (стволы пистолетов, пулемётов, пушек).
Обработка посадочных поверхностей лопаток турбин авиадвигателей.
Нарезание шлицов и шпоночных канавок.
Обработка сложных наружных профилей.
Калибрование цилиндрических, многогранных, фигурных отверстий.
В мелкосерийном и единичном производстве (напр. при обработке шлицевых и шпоночных канавок в отверстиях шкивов, втулок, шестерен и др.) как альтернативу протягиванию применяют долбление.
Инструмент для протягивания[править | править исходный текст]
Протяжка для выполнения внутреннего шпоночного паза отверстия
.
Для выполнения протягивания применяют специальный многолезвийный инструмент, имеющий постоянный (без учета износа) геометрический профиль, и который расположением рабочих лезвий (так называемых «зубьев») обеспечивает условие подачи. То есть при движении протяжки с постоянной скоростью происходит последовательное врезание в обрабатываемую поверхность каждого следующего по подаче режущего лезвия. Образующаяся при резании материала стружка, в отличие от других видов обработки резанием, не удаляется автоматически из зоны резания, а накапливается во впадинах (канавках) между рабочими лезвиями и выносится только по выходу инструмента из тела обрабатываемой заготовки. Это условие крайне утяжеляет обработку и до предела увеличивает нагрузки на инструмент. В отличие от внутренних и наружных протяжек, дорны, применяемые для обработки только сквозных отверстий, работают на сжатие и изгиб (куда более долговечны чем протяжки). Простейшая протяжка представляет собой инструмент той или иной длины и диаметра (сечения, профиля), имеющий хвостовую часть (захват протяжки с замковым отверстием или пазом), режущую часть (расчетное количество «зубьев» для резания и калибрования), калибрующую часть (выглаживание профиля).
Применяют следующие инструменты:
Цельные внутренние протяжки всевозможных запроектированных профилей.
Сборные внутренние протяжки (в том числе с регулировкой износа).
Цельные наружные протяжки всевозможных запроектированных профилей.
Сборные наружные протяжки.
Круговые сборные наружные протяжки.
Цельные дорны.
Сборные дорны.
Для изготовления протяжек применяют среднелегированные инструментальные стали, быстрорежущие стали, оснащение сборных протяжек и дорнов твердыми сплавами. При протягивании применяют обильное охлаждение инструмента и заготовки СОЖ.
Станки для протягивания[править | править исходный текст]
Различные протяжки
Для выполнения протягивания применяется следующее оборудование:
Горизонтально-протяжные станки: Все виды внутреннего и наружного протягивания заготовок.
Пресса: Обработка отверстий дорнами (прошивка, формообразование, калибровка).
Виды протягивания[править | править исходный текст]
Основные виды протягивания:
Внутреннее протягивание.
Наружное протягивание.
Дорнование.
Накаливание.