книги из ГПНТБ / Некрасов С.С. Технология материалов. Обработка конструкционных материалов резанием учеб. пособие

= 10 -г- 20 мм.

Силы резания при протягивании. При протягивании толщина срезаемого одним зубом слоя металла мала, и поэтому происходят весьма значительные деформации стружки. Применение в качестве смазочно-охлаждающей жидкости сульфофрезола дает уменьшение силы резания на 30—35%. Вследствие малой скорости резания, кратковременности рабочих циклов и длительности холостых цик­ лов температура нагрева протяжек невелика.

Силы резания при протягивании складываются из сил, прило­ женных ко всем одновременно участвующим в резании зубьям. В общем случае сила, действующая на каждый зуб, может быть разложена на три составляющие. Практическое значение имеет лишь составляющая, направленная в сторону, противоположную движению протяжки. Эта составляющая создает напряжения растя­ жения в протяжке. Суммарную силу резания для всех одновременно работающих зубьев обозначают Рг. Эта сила зависит от физико­ механических свойств обрабатываемого материала, широты и тол­ щины срезаемого слоя, геометрических параметров зуба протяжки, смазочно-охлаждающей жидкости и др. Для протяжек с прямыми зубьями сила резания может быть подсчитана по формулам:

соответственно износа, смазочно-охлажда­ ющей жидкости, величин заднего и перед­ него углов.

191

Значение коэффициента Кп-

При угле а = 2 -г 3° при обработке деталей из стали и чугуна

коэффициент Ка = 1. а при а =ss 1° /Са = 1,2 (сталь) и К а = 1,12 (чугун).

Значение коэффициента 7(т

При работе с охлаждением сульфофрезолом К ж= 1; при охла­ ждении эмульсолом К ж= 1,13; при работе без охлаждения /(ж = =- 1,34.

Скорость резания и стойкость протяжек. Скорость резания, допускаемая режущими свойствами протяжки, зависит от свойств обрабатываемого материала и материала режущей части протяжки, величины подачи на зуб, периода стойкости, геометрических пара­ метров зуба протяжки, смазочно-охлаждающей жидкости и др. Зависимость скорости резания при протягивании от стойкости, по­ дачи на зуб и физико-механических свойств обрабатываемого мате­ риала выражается формулой

Т — период стойкости в мин; sz — подача в мм/зуб;

m и у — показатели степени.

192

Охлаждающей жидкостью при протягивании стальных деталей служит сульфофрезол. Несколько худшие результаты дает 3 — 5%-ный водный раствор эмульсола. Чугунные детали протягивают всухую. При обработке деталей из сталей и чугунов средней твер­ дости с толщиной среза менее 0,1 мм износ зубьев протяжек проис­ ходит только по задней поверхности. При толщине срезаемого слоя более 0,1 мм износ зубьев идет как по задней, так и по перед­ ней поверхностям, однако, как правило, преобладающим износом остается износ по задней поверхности. Допустимый износ по зад­ ней поверхности зуба при обработке деталей из чугуна и стали для цилиндрических протяжек составляет до 0,2 мм; для шлицевых и шпоночных — до 0,3 мм. В зависимости от материала режущей части протяжки, физико-механических свойств обрабатываемого материала, подачи на зуб и требований к обрабатываемым деталям средняя стойкость протяжек колеблется от 100 до 600 мин.

Назначение режима резания сводится к определению скорости резания, так как подачу на зуб sz определяют уже при проектиро­ вании протяжки в зависимости от материала заготовки и условий обработки. Затем необходимо проверить возможность выполнения намеченного процесса на данном станке, т. е. сравнить тяговую силу станка с силой резания Рг (тяговая сила должна быть равна

или больше силы резания Pz) и расчетную мощность резания с дей­ ствительной мощностью на ползуне станка Л/„:

—к. п. д. станка.

Вслучае применения системы СИ сила Pz берется в аьююнах,

иформула мощности резания принимает вид

§ 4. ПРОТЯЖНЫЕ СТАНКИ

Протяжные станки широко применяют в массовом и серийном производствах. По назначению их разделяют на станки для внут­ реннего и наружного протягивания. По направлению главного дви­ жения, т. е. движения инструмента, станки могут быть горизонталь­

ными и вертикальными. Основной характеристикой станка является максимальная тяговая сила и длина хода протяжки (до 2 м). Про­ тяжные станки часто работают по полуавтоматическому циклу. Протяжные станки снабжаются гидроприводом.

На рис. 141 приведены общий вид и гидравлическая схема гори­ зонтально-протяжного станка 7510М. Станок имеет следующие узлы: тумба А, верхняя станина с кареткой Б, нижняя станина В,

194

золотниковое устройство Г, подставка с приводом Д, рабочий ци­ линдр Е. Рукоятка 1 служит для управления золотником, рукоят­ ки 2 — для изменения скорости протягивания. Протяжку 3 вста­ вляют хвостовой частью в предварительно обработанное отверстие детали и закрепляют в замке штока 4. Заготовка упирается в крон­ штейн, установленный на верхней части станины. Штоку 4 с про­ тяжкой 3 сообщают главное движение. После протягивания отвер­ стия шток с протяжкой останавливают. Обработанную деталь и протяжку снимают со станка; шток ускоренно перемещается в ис­ ходное положение (вспомогательное движение).

сель Дъ золотник управления и рабочий цилиндр с поршнем. При высоких скоростях протягивания (3,75—7,5 м/мин) кран закрыт и масло двух насосов Ях и Я2 через золотник поступает в рабочий цилиндр. При скоростях менее 3,75 м/мин кран Кі открыт и масло в рабочий цилиндр подается только насосом Я2, а масло, подавае­ мое насосом Я ь сливается обратно в бак. Регулирование скорости движения штока с протяжкой производится дросселем Д ъ который изменяет количество масла, поступающего в рабочий цилиндр.

Золотник имеет три положения: левое, среднее и правое. При установке золотника в левое положение (как показано на рисунке) масло под давлением поступает в левую часть рабочего цилиндра, а поршень со штоком и протяжкой движется вправо. Масло из пра­ вой части рабочего цилиндра вытесняется и через золотник посту­ пает в бак. Правое положение золотника соответствует обратному ходу. При этом масло имеет доступ в правую и левую части рабочего цилиндра. Площадь поршня больше площади штока, поэтому про­ тяжка получит движение влево. Одновременно масло из левой части цилиндра через золотник поступает в правую часть цилиндра, ускоряя движение штока с протяжкой. При среднем положении золотника масло, подаваемое насосом Я2, через дроссель Д ѵпопадает в бак. Масло, поступающее от насоса Я х, открывает обратные кла­ паны Ок и O/Cj и попадает в бак. При превышении давления в системе переливной клапан Пл также пропускает часть масла в бак, давле­ ние в системе падает и клапан закрывается,

7*

Г л а в а X

ОБРАБОТКА НА ШЛИФОВАЛЬНО-ОТДЕЛОЧНЫХ СТАНКАХ

Шлифование — метод обработки материалов при помощи абра­ зивных инструментов, режущими элементами которых являются твердые зерна абразивных материалов. В процессе резания снимается очень мелкая стружка. Шлифование во многих случаях является окончательной обработкой детали, выполняемой после операций точения, фрезерования, строгания, а также термической. Шлифова­ ние обеспечивает 4—10-й классы чистоты обработанной поверхности

иточность размеров по 4—2-му классам.

§1. АБРАЗИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Кабразивным инструментам относятся круги для шлифования и затачивания инструментов, для резания металлов, сегменты и бру­ ски (табл. 20). Абразивные сегменты применяют для изготовления наборных шлифовальных кругов, бруски — при ручных работах и при отделочной обработке (хонинговании, суперфинишировании).

Абразивный инструмент характеризуется формой и размерами, материалом абразивных зерен, связывающим веществом, зернисто­ стью, твердостью и структурой. Изготовляется абразивный ин­ струмент в соответствии со стандартами и техническими усло­ виями.

Абразивные материалы. К абразивным материалам естественного происхождения относятся алмаз, корунд (обозначается буквой Е и содержит 80—95% А12Оа), наждак Н (20—60% А120 3) и кварц Кв (состоит из зерен кварца Si02, связанных известью и глинистыми веществами). Естественный алмаз применяют для правки шлифо­ вальных кругов и оснащения резцов для тонкого точения цветных металлов и сплавов. Наждак и кварц идет на изготовление ручных брусков и шлифовальных шкурок.

К абразивным материалам искусственного происхождения отно­ сятся синтетический алмаз, эльбор, электрокорунд, карбид кремния (карборунд) и карбид бора.

Синтетические алмазы (АС) изготовляют из графита в специаль­ ных камерах при высоком давлении (100 000 кгс/см2 или 9810 МН/м2) и температуре 2500—2300° С. В зависимости от размера зерен, метода их получения и контроля они делятся на две группы: шлифпорошки зернистостью 630—40 мкм и микропорошки — 60—1 мкм. Шлиф­ порошки бывают пяти марок:

196

Таблица 20

Основные формы абразивных инструментов

197

ЛСО — обычной прочности для изготовления инструментов на органических связках;

АСР — повышенной прочности для инструментов на керамиче­ ских и металлических связках;

АСВ — высокой прочности для инструментов на металлических связках, работающих при повышенных удельных нагрузках;

АСК — более прочные, чем АСВ; они рекомендуются для ин­ струментов на металлических связках, применяемых в особо тяже­ лых условиях работы (хонингование закаленных чугунов и др.); АСС — обладают наибольшей из всех марок порошков прочно­ стью, рекомендуются для инструмента, применяемого в процессе

правки абразивных кругов.

Микропорошки выпускают двух марок: ACM — нормальной абразивной способности для обработки твердых сплавов, сталей, чугунов, стекла и других материалов; АСН — повышенной абразив­ ной способности для обработки алмазов, корундов и других особо твердых материалов.

Эльбор (кубический нитрид бора, кубонит, боразон) — новый инструментальный материал, состоящий из бора (43,6%) и азота (56,4%). Твердость кристаллов эльбора близка к твердости алма­ зов, а температурная стойкость достигает 2000° С, тогда как у алмаза она равна примерно 900° С. В настоящее время эльборные круги начинают применять для заточки инструментов из быстрорежущей стали, бруски — для хонингования закаленной стали.

Электрокорунд — кристаллическая окись алюминия А1 20 3, полу­ ченная в электрических печах из бокситов.

Различают электрокорунд нормальный и белый. Электрокорунд нормальный содержит 92—95% А120 3 (остальное примеси) и выпу­ скается марок Э2, Э2К, ЭЗ, Э4, Э5. Электрокорунд белый содержит меньше примесей (А120 3 — 96—99 %), имеет более высокую режущую способность, чем электрокорунд нормальный, и выпускается марок ЭБ, Э6, Э7, Э8, Э9, Э9А. Кроме того, имеется еще электрокорунд хро­ мистый ЭХ (с примесями хромистых соединений) и титанистый (содер­ жит 2% ТІ02). Разновидностью электрокорунда является моноко­ рунд (марок Мб, М7, М8), характеризующийся большей прочностью. Электрокорунды применяют при обработке пластичных материалов (стали, ковкий чугун, мягкая бронза и др.).

Карбид кремния (карборунд) SiC получается в электрических печах спеканием угля с кварцевым песком. Он выпускается двух ви­ дов: зеленый (КЗ), содержащий 96—99% SiC, и черный (КЧ), содер­ жащий 95—98% SiC. Зеленый карбид кремния применяют при заточ­ ке твердосплавного инструмента; черный — при обработке серого чугуна, твердой бронзы, алюминиевых сплавов.

Карбид бора КБ (В4С) содержит до 94% кристаллического кар­ бида бора. Его применяют в виде порошка для доводки твердосплав­ ного инструмента и при притирочных работах.

Связки абразивных инструментов. При изготовлении шлифо­ вальных кругов и брусков абразивные зерна соединяют связующим

198

веществом или связкой. Связующие вещества бывают неорганиче­ ские (керамическая, магнезиальная и силикатная связки), органиче­ ские (бакелитовая и вулканитовая связки) и металлические.

Керамическая связка К приготовляется из огнеупорной глины, полевого шпата, кварца, талька, мела и жидкого стекла. Круги на керамической связке имеют высокую прочность, огнеупорны, обла­ дают химической стойкостью, не боятся влаги, хорошо сохраняют профиль. Круги на керамической связке обеспечивают высокую производительность и наиболее распространены. К их недостаткам следует отнести относительно большую хрупкость.

Бакелитовая связка Б представляет собой искусственную смолу, полученную из карболовой кислоты и формалина. Абразивные инстру­ менты на бакелитовой связке прессуют в формах, после чего подвер­ гают термической обработке. Круги на бакелитовой связке прочны, эластичны и могут работать при больших окружных скоростях; их применяют при отрезании, прорезке канавок и бесцентровом шлифовании деталей. Недостатком кругов с бакелитовой связкой яв­ ляется то, что они разрушаются от действия щелочной охлаждающей жидкости (при содержании щелочи свыше 1,5%). Кроме того, при температуре более 180—200° С прочность связки резко уменьшается.

Вулканитовая связка В состоит из 70% каучука и 30% серы. Круги на вулканитовой связке прочны, эластичны и допускают окруж­ ные скорости до 75 м/с. Шлифовальные круги на вулканитовой связ­ ке применяют при отрезке, прорезке и бесцентровом шлифовании. Недостатком шлифовальных кругов на вулканитовой связке явля­ ется низкая теплостойкость. При температуре свыше 150—200° С вул­ канитовая связка теряет прочность. Поэтому при работе необходимо применять обильное охлаждение.

Магнезиальная М (магнезит и хлористый кальций) и силикатовая С (жидкое стекло и кремниевая пыль) связки применяются для кругов, предназначенных для заточки инструментов и для плоского шлифования.

Зернистость абразивных материалов характеризует размеры зерен. В соответствии со стандартами принято обозначать номера зернистости по величине отверстия сита (в сотых долях миллиметра), на котором задерживается зерно основной фракции. В табл. 21 дано обозначение номеров зернистости. По старой дюймовой системе номер зернистости соответствовал количеству отверстий на погон­ ном дюйме для получения данной фракции.

Зернистость шлифовального круга выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала и технологических требований (шероховатости поверхности, точности). При черновом шлифовании применяют шлифовальные круги с относительно более крупным зерном. При обработке вязких металлов выбирают шлифовальные круги также более крупнозернистые, чем при обработке твердых и хрупких металлов, во избежание «засаливания» абразивного круга. При применении крупнозернистых кругов достигается и большая производительность работы, однако необходимость получения более

199

высокого класса чистоты поверхности требует использования мелко­ зернистого абразивного инструмента.

Твердость абразивного инструмента (табл. 22) характеризует сопротивляемость связки вырыванию абразивных зерен с поверх-

Таблица 22

Обозначения твердости абразивного инструмента

1 Цифры 1, 2, 3 справа от буквенного обозначения характеризуют твердость в порядке ее возрастания.

ности под действием внешних сил. Ее определяют вдавливанием шарика, сверлением лунки, пескоструйной обработкой.

В процессе резания по мере затупления зерен возрастают силы резания. В случае правильного выбора твердости шлифовального

200