Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Особенности технологической подготовки производства при обработке цветных металлов. Учебное пособие.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический университет»
М. В. СОКОЛОВ
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
ПРИ ОБРАБОТКЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Утверждено Учёным советом университета
в качестве учебного пособия для студентов 3–4 курсов, обучающихся
по направлениям подготовки бакалавриата 15.03.05, 15.03.01 и магистратуры 15.04.05
очной и заочной форм обучения
Учебное электронное издание
Тамбов
Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ»
2021
1
УДК 621.004.896
С59
Соколов, М. В.
Особенности технологической подготовки производства при обработке цветных металлов [Электронный ресурс] : учебное пособие /
М. В. Соколов. – Тамбов : Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ»,
2021. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Системные требования : ПК
95/98/XP ; мышь. – Загл. с экрана.
ISBN 978-5-8265-2408-4
Рассмотрены основные пункты по проведению расчётов режимов резания, показана их огромная роль в обработке материалов. Проведён подбор режущего инструмента
с учётом всех основных конструктивные особенностей. Выполнен расчёт режимов
резания табличным методом. Практическим методом установлена получаемая шероховатость после проведения теоретических расчётов. Описано влияние термической
обработки на заготовку или готовую деталь из алюминиевых сплавов. Рассмотрено
важное значение гальванического покрытия на алюминиевых сплавах для защиты
готового изделия. Раскрыт процесс обработки деталей из алюминиевых сплавов
на токарных станках с ЧПУ. Описан способ и методика улучшения качества готового
изделия.
Предназначено для студентов 3–4 курсов, обучающихся по направлениям бакалавриата 15.03.05, 15.03.01 и магистратуры 15.04.05 очной и заочной форм обучения.
ISBN 978-5-8265-2408-4
© Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический
университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ»), 2021
ББК 34.500.1
С59
Р е ц е н з е н т ы:
Доктор технических наук, профессор,
зав. кафедрой «Материалы и технология»
ФГБОУ ВО «ТГТУ»
Д. М. Мордасов
Заместитель директора по производству
АО «Тамбовский завод “РЕВТРУД”»
В. И. Долотов
не ниже класса Pentium II ; CD-ROM-дисковод ; 32,0 Mb ; RAM ; Windows
УДК 621.004.896
ББК 34.500.1
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
2
3
ВВЕДЕНИЕ
В условиях мира XXI века большую роль в развитии мощи государств
играет состояние вооружения и космической развитости. При производстве
изделий для авиационной, космической и оборонной промышленности необходимы легкие, высокоточные и хорошо отлаженные механизмы.
Чтобы обеспечить данные качества изготавливаемых изделий в большин-
стве случаев в качестве исходных материалов используют металлы.
Яркими примерами цветных металлов являются алюминий, медь, латунь
и вольфрам, а также бронза и нержавеющая сталь. Главное свойство этих
металлов – высокая устойчивость к коррозии. Эти идеальные свойства хороши
для систем электронного и электрического типа.
Одним из широко применяемых способов в обработке этих материалов
является токарная обработка. Конечно же, уже давно на многих предприятиях
в полную мощь работают станки с ЧПУ. Данные системы управления станком
хорошо зарекомендовали себя в промышленности: своей точностью, скоростью
обработки, быстротой наладки и смены инструмента. Но даже эта высокоточная обработка требует исследований, хотя бы потому, что никогда не нужно
останавливаться на достигнутом. В связи с тем, что масса исходных заготовок
существенно превышает массу готовых деталей, основной проблемой оптимизации технологий предварительной токарной обработки, осуществляемой
с целью удаления чернового слоя материала, является снижение ее трудоемкости за счет интенсивности процесса резания с учетом ограничений, связанных,
главным образом, с износостойкостью режущих инструментов и режимов
резания.
Проблемы оптимизации технологии окончательной (чистовой) токарной
обработки связаны с необходимостью обеспечения выполнения высоких
требований к деталям, что естественно относится к износостойкости современного инструмента, к биению и шероховатости плоских, цилиндрических
4
и конических обработанных поверхностей, а также к разработке оптимальной и
технологически верной технологии обработки сложных поверхностей с криволинейными образующими. Наиболее эффективным путем решения большей
части этих технологических задач является теоретический анализ, практические
рекомендации выбора рациональных режимов резания, износостойкости
и своевременной коррекции на износ режущих инструментов, качество СОЖ,
погрешность обработки и написание программ для станков, анализ полученных
шероховатостей обработанных поверхностей [1].
Одной из основных задач по оптимизации технологии токарной обработки цветных металлов на станках с ЧПУ, на мой взгляд, является выбор технологических параметров, определенных в процессе их исследования. Примером
этих параметров являются: рациональная скорость вращения обработанной
детали (обороты станка), глубины резания с учетом всех технологических
возможностей станка и износостойкости инструмента к обрабатываемому
материалу, площади обрабатываемой поверхности и времени резания, скорости
подачи.
В большинстве случаев обработки цветных металлов используются
большие обороты станка, что конечно, ведет к сильному нагреву обрабатываемой детали и инструмента, поэтому большую роль при обработке и стойкости
инструмента играет правильный выбор смазочно-охлаждающей жидкости
(СОЖ). СОЖ играет большую роль в обработке, потому что охлаждает режу-
щий инструмент и заготовку, облегчает процесс деформирования металла,
и способствует частичному удалению из зоны резания стружки, увеличивает
стойкость режущего инструмента, улучшает качество поверхностей после
обработки, снижает силы резания и потребляемую мощность, а также играет
роль временной защиты изделий и оборудования от коррозии [2].
Большую роль играет и правильно подобранный инструмент. Данная технологическая задача является самой важной в токарной обработке. Современные производители инструментов, которых на данный момент достаточно
много, предоставляют широкий вид различных токарных инструментов,
5
поэтому имеет место быть и его правильный выбор. На различных станках
инструмент различных производителей ведет себя по-разному. Исходя из практических анализов и математических расчетов, и конечно же, пробных измерений стойкости инструмента на реальных деталях из определенного материала
на конкретном станке, можно определить и подобрать оптимальный инструмент той или иной фирмы. При этом, выбор не заканчивается на выборе производителя, а продолжается, применимо ко всем параметрам режущего инструмента. Важную роль при выборе этих параметров играет радиус при вершине
резца. Технолог, который будет подбирать инструмент, должен учитывать
все требования к детали, представлять, каким нагрузкам он будет подвержен,
и какие поверхности этим инструментом будут обрабатываться. Далее необходимо определиться, что будет приоритетным показателем: качество обработки
поверхности материала или количество съема материала за один проход,
т.е. глубина резания. С учетом этого выбирается тип режущего инструмента по
геометрическим параметрам и классифицирующим признакам. Ну и в конце
необходимо определить, на сколько важно соблюдение условия износостойкости резца и в течение какого времени она должна сохраняться [3, 4].
Методы исследования далеко не новые, но они остаются действенными и
сейчас. Проводя исследования в области стойкости инструмента, мы тем самым
совершенствуем режущий инструмент, который в дальнейшем будет способен
к более высоким нагрузкам. Исследования в области режимов резания показали, что, мы сможем сократить время на обработку деталей, безусловно,
с учетом современного инструмента. Данные исследования дают возможность
получить и улучшить в условиях рыночной конкуренции, экономически выгодное и развивающееся производство, имеющее возможность обеспечивать быстрое и качественное изготовление деталей, при оптимизации расходов на их
изготовление, а также содержание и более долгую эксплуатацию, и обслуживание высокоточных токарных станков с ЧПУ [5, 6].
1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОЙ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
1.1. АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Алюминий – серебристо-белый легкий парамагнитный металл. Впервые
получен физиком из Дании Гансом Эрстедом в 1825 году. В периодической
системе Д. И. Менделеева имеет номер 13 и символ Al, атомная масса равна
26,98. Для производства алюминия используют бокситы – это горная порода,
которая содержит гидраты оксида алюминия. Мировые запасы бокситов почти
не ограничены и несоизмеримы с динамикой спроса.
Боксит дробят, измельчают и сушат. Получившуюся массу сначала нагревают паром, а затем обрабатывают щелочью – в щелочной раствор переходит
большая часть оксида алюминия. После этого раствор длительно перемешивают. На этапе электролиза глинозем подвергают воздействию электрического
тока силой до 400 кА. Это позволяет разрушить связь между атомами кислорода и алюминия, в результате чего остается только жидкий металл. После этого
алюминий отливают в слитки или добавляют к нему различные элементы для
создания алюминиевых сплавов.
В связи с тем, что алюминий и алюминиевые сплавы используются
в стратегически важных областях, они подлежат обязательной государственной
сертификации и маркировке. В России качество сплавов определяется на основе двух ГОСТ: № 4784–97 и № 1583–93.
Алюминий и его сплавы применяют во многих областях промышленности и техники. Прежде всего, алюминий и его сплавы используют в авиаи автомобилестроении.
Широко применяется алюминий и в других отраслях промышленности:
в машиностроении, электротехнической промышленности и приборостроении,
6
7
промышленном и гражданском строительстве, химической промышленности,
производстве предметов народного потребления.
В авиапромышленности алюминий стал главным металлом благодаря
тому, что его использование позволило решить задачу уменьшения массы
транспортных средств и резко увеличить эффективность их применения.
Из алюминия и его сплавов изготовляют авиаконструкции, моторы, высокоточные датчики и приборы, электронные блоки, головки цилиндров, картеры,
коробки передач, насосы и другие детали.
В военной промышленности алюминий применяется при строительстве
самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, комплексов ПВО, зажигательных веществ, и для многих других целей в военной технике [7].
Такое масштабное распространение алюминий получил как антикоррозийное покрытие, он прекрасно защищает металлические поверхности от действия различных химических веществ и атмосферной коррозии.
Также при выборе материала для изготовления используется еще одно
полезное свойство алюминия – его высокая отражающая способность, поэтому
из него изготавливаются самые различные отражающие поверхности нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал [8].
Исходя из всех вышеперечисленных способов применения алюминия,
можно сказать, что алюминиевые сплавы прочно заняли первое место среди
других металлов по масштабам производства и значению оборонной промышленности.
В целом, к достоинствам алюминиевых сплавов можно отнести то, что
они прочны и долговечны, а также способны переносить большие температуры.
Самый эффективный и распространенный способ защиты алюминиевого
сплава от атмосферной коррозии – это нанесение защитных лакокрасочных покрытий.
Грунтовка – это не только средство борьбы с атмосферным окислением,
но и помощник краски, он передает следующему за ним покрытию лучшую
8
адгезию к основанию. Необходимо знать, что для разных металлов используются абсолютно разные грунтовки. Для алюминиевых оснований лучше применять специальные грунтовки на цинковой основе, либо уретановые краски.
1.2. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Естественно, живя в современном мире промышленность XXI века
нуждается в качественном режущем инструменте. Этот рынок очень широко
насыщен инструментами как импортных, так и отечественных производителей
режущего инструмента. Но каждый руководитель своего предприятия,
да и конструктор-технолог, разрабатывающий современный или пересматривая
старый, далеко не самый экономически выгодный технологический процесс,
допустим, для массового производства, с использованием одного или нескольких станков ЧПУ, старается выбрать качественный режущий инструмент, который сможет зарекомендовать себя хорошей стойкостью, наилучшими показателями шероховатости поверхности по окончанию обработки, и конечно же
в настоящее время, наименьшей себестоимости на рынке инструмента. Как выбрать при таком масштабе именно нужный нам вариант? Для начала хотелось
бы вспомнить основные типы токарных резцов, которые приведены на
рис. 1.1, в зависимости от технологического назначения и конструктивных
особенностей [9, 10].
Резцы одинакового назначения могут выполняться с державкой разного
сечения: квадратного, прямоугольного, круглого, специального (рис. 1.2).
В промышленности применяют резцы с многогранными сменными твердосплавными пластинками. Когда одна из режущих кромок выходит из строя
вследствие затупления, открепляют механический прижим пластинки и устанавливают в рабочее положение следующую кромку [11].
Конструктивные варианты некоторых сменных твердосплавных пластин
приведены на рис. 1.3, 1.4.
9
Рис. 1.1. Основные типы токарных резцов:
1 – отрезной; 2 – проходной прямой; 3 – проходной отогнутый;
4 – чистовой широкий (лопаточный); 5 – чистовой радиусный; 6 – прорезной (канавочный);
7 – проходной упорный; 8 – подрезной; 9 – фасонный призматический; 10 – галтельный;
11 – резьбовой наружный; 12 – фасочный; 13 – расточный проходной,
и, соответственно, получаемые поверхности после обработки
Рис. 1.2. Основные типы державок
10
Рис. 1.3. Основные виды пластин
Рис. 1.4. Основные виды пластин