Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

нн

нУ-Н

нУ

вх-в

вх-в

ву

обработки материалов: Справочник. М.: Ма­ шиностроение, 1984, 224 с

5.Даниелян А.М., Бобрик П.И., Гуревич Я.Л., Егоров И.С. Обработка резанием жаропрочных сталей сплавов и тугоплавких металлов. М.: Машиностроение, 1965, 308 с.

6.Иткин М.Э., Шевелев О.Л. Выбор наивыгоднейших режимов резания при работе на токарных станках. Казань, 1971, 182 с.

7.Качество машин. Справочник в 2-х томах / Под ред. А.Г. Суслова. М.: Машино­ строение, 1995, т. 1, 856 с.

8.Кривоухов В.А., Чубаров А.Д. Обра­ ботка резанием титановых сплавов. М.: Ма­ шиностроение, 1970.- 184 с.

9.Макаров А.Д. Экспериментальные ме­ тоды решения задач оптимизации процесса резания металлов. Уфа, 1983, 97 с.

10.Молчанов Г.И. Повышение эффек­ тивности обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1979, 240 с.

11.Обработка металлов резанием: Спра­ вочник технолога / А.А. Панов, В.В. Ани­ кин, Н.Г. Бойм и др., Под общ. ред. А.А. Па­ нова. М.: Машиностроение, 1988, 736 с.

12.Общемашиностроительные нормативы

др. М.: Машиностроение, 1991, 640 с.

13.Перерозин М.А. Справочник по ал­ мазной обработке стекла. М.: Машинострое­ ние, 1987, 224 с.

14.Петруха П.Т., Чубаров А.Д. и др. Обработка резанием высокопрочных коррози­ онно-стойких и жаропрочных сталей. М.: Машиностроение, 1980, 168 с.

15.Подураев В.Н. Резание труднообра­ батываемых материалов: Учебное пособие / М.: Высшая школа, 1974, 587 с.

16.Прогрессивные режущие инструмен­ ты и режимы резания металлов. Справочник / В.И. Баранчиков, А.В. Жариков, Н.Д. Юдина

идр.. Под общ. ред. В.А. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1990, 400 с.

17.Режимы резания металлов: Справоч­ ник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. / М.: НИИТавтопром, 1995, 456 с.

18.Режимы резания труднообрабатывае­ мых материалов: Справочник / Я.Л. Гуревич, М.В. Горохов, В.И. Захаров и др. 2 изд. М.: Машиностроение, 1986, 240 с.

19.Рогов В.В. Финишная алмазноабразивная обработка неметаллических дета­ лей. Киев: Наук, думка, 1985, 246 с.

20.Смазочно-охлаждаюпще технологиче­ ские средства для обработки металлов резани­ ем: Справочник / Под ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. М.: Машиностроение, 1986, 352 с.

21.Силин С.С. Метод подобия при реза­ нии материалов. М.: Машиностроение, 1980, 152 с.

22.Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шев­ ченко и др. Под общ. ред. И.А. Ординарцева. М.: Машиностроение, 1987, 846 с.

23.Справочник технолога-машинострои­ теля. В двух томах / Под ред. А.Г. Косиловой

иР.К. Мещерякова. 4 изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986, 496 с.

24.Степанов А.А. Обработка резанием высокопрочных композиционных полимер­ ных материалов. Киев: Знание, 1987, 176 с.

25.Суворов А.А. Обработка деталей из вольфрама и его сплавов. М.: Машинострое­ ние, 1978, 134 с.

26.Трембовицкий А.Н., Муковоз Ю.А.

Алмазная обработка неметаллических мате­ риалов. Киев: Знание, 1980, 20 с.

27.Хрульков В.А., Тародей В.А. Механи­ ческая обработка деталей из керамики и ситаллов. Саратов: Изд-во Сарат. унив-та, 1975, 185 с.

28.Худобин Л.В., Бердичевский Е.Г.

Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке: Справочное по­ собие. М.: Машиностроение, 1977, 189 с.

29.Штучный Б.П. Механическая обра­ ботка пластмасс: Справочник. М.: Машино­ строение, 1987, 152 с.

Глава 2.2

ЛЕЗВИЙНАЯ ОБРАБОТКА

2.2.1. ТОЧЕНИЕ

Точением обрабатываются наружные и внутренние цилиндрические, конические, сферические, фасонные поверхности тел вра­ щения, а также их плоские торцовые поверх­ ности. Число операций и переходов, их по­ следовательность определяется размером и качеством обрабатываемых деталей. Осредненные данные по качеству обработки дета­ лей в процессе точения, получаемые на то­ карных станках, приведены в табл. 2.2.1.

Процесс точения в производстве реали­ зуют на токарных станках, которые в зависи­ мости от типа производства могут быть уни­ версальными, оснащенными системами ЧПУ или иметь жесткое кулачковое управление. Повышение производительности токарных станков достигается как установкой несколь­ ких инструментов (револьверные головки или суппорты), работающих как последовательно, так и параллельно, так и увеличением коли­ чества шпинделей на станке, позволяющих

Наружные поверхности деталей, у кото­ рых длина больше диаметра в 6 раз, устанав­ ливаются на токарных станках в центрах. Центровые отверстия в деталях делаются трех типов в зависимости от типа детали, а для валиков диаметром менее 4 мм рекомендуется применять наружные центровые конусы.

Полые детали (цилиндры, втулки) уста­ навливают на токарных станках на оправках жестких (конусных, цилиндрических и шлицевых) или разжимных (цанговых, роликовых, пружинчатых и с тонкостенно-деформирован- ной стенкой).

При обработке нежестких деталей, у ко­ торых длина больше диаметра в 12 раз и бо­ лее, применяют дополнительные опорылюнеты, которые могут двигаться вместе с суппортом, либо устанавливаться неподвижно на станине станка.

Основным видом режущего инструмен­ та, с помощью которого обтачиваются детали, являются резцы, которые для этого вида опе­ раций подразделяются на проходные, расточ­ ные, подрезные и отрезные.

Проходные резцы служат для обтачива­ ния наружных поверхностей тел вращения и делятся на прямые и отогнутые. Отогнутые правые и левые проходные резцы имеют бо­ лее широкое распространение вследствие их повышенной жесткости и возможности вести не только обтачивание поверху, но и подрезку торцов и снятие фасок. Проходные резцы по своей конструкции выпускаются с напайными пластинами по ГОСТ 18877 с углом в плане Ф=45°, по ГОСТ 18878 с углом в плане ф, рав­ ным 45, 60 и 75° (последние выполняются с Ф1, равным 15 и 25°), по ГОСТ 18879 - резцы

токарные, проходные упорные прямые и изогнутые с ф=90°. Широкое применение получили токарные резцы с механическим креплением сменных многогранных пластин. По ГОСТ 26476 определены основные четыре схемы крепления сменных многогранных пластин, предназначенные для различных видов державок, а ГОСТ 26613 определяет основные требования к резцам с механиче­ ским креплением этих пластин. Наиболее надежное крепление пластин обеспечивается при креплении их клином-прихватом, кото­ рый одновременно поджимает пластину и к штифту, центрирующему пластинку, и к ее опорным поверхностям. Такие резцы выпус­ каются с тремя видами пластин: трехгранны­ ми с ф=92°, четырехгранными ф=45° и шес­ тигранными с ф==45°. Для контурного и фа­ сонного точения применяются параллелограмные пластины, размеры которых опреде­ ляются ГОСТ 20872.

Расточные резцы работают в более слож­ ных условиях, чем проходные из-за понижен­ ной жесткости и сложности стружкообразования. Для обработки отверстий диаметром 3...8 мм применяют цельные резцы из твер­ дого сплава со стальным хвостовиком; для сквозных отверстий - по ГОСТ 18062, а глу­ хих - по ГОСТ 18063. Данные резцы имеют либо квадратный, либо цилиндрический хво­ стовик и выпускаются трех типов для коорди- натно-расточных станков, для токарных авто­ матов и для токарных станков. В ряде случаев применяют двухсторонние резцы и резцовые расточные головки, имеющие более высокую производительность, но меньшую универ­ сальность.

При ВЫСОКОЙ жесткости расточных рез­ цов, повышенной виброустойчивости и обес­ печении нормального выхода стружки отно­ шение диаметра оправки резца и растачивае­ мого отверстия составляет 0,8-0,5, а диаметра резца и оправки колеблется в пределах 0,3- 0,2. Широкое применение нашли расточные резцы с механическим креплением режущих пластин: трехгранной формы с ф=90°, квад­ ратными пластинами с ф, равным 75 и 45° и с ромбическими пластинами с ф=95° (ГОСТ 26612).

Подрезные резцы предназначены для об­ тачивания плоскостей, перпендикулярных оси вращения и подрезки торцов напроход с по­ мощью поперечной подачи. Подрезные резцы также выпускаются с напайными пластинами (ГОСТ 18893) изогнутого типа для повышен­ ных динамических нагрузок и прямого типа.

Подрезные резцы с механическим креп­ лением пластин выпускаются трехгранной формы с ф=90°, а отогнутые - с положитель­ ным и отрицательным передними углами и пластинами квадратной формы с ф=75°.

Отрезные резцы служат для отрезки заго­ товок и деталей на токарных станках. Эти резцы выполняют с головкой, ширина кото­ рой меньше ширины тела резца, но имеет для большей жесткости оттянутую форму. Длина головки выбирается из расчета определяемого

резцы выпускаются в четырех исполнениях. В первом исполнении пластину, имеющую ско­ сы, припаивают в угловой паз державки, что увеличивает площадь ее прилегания к дер­ жавке, прочность соединения; уменьшаются сколы и выкрашивания пластинки.

Во втором исполнении пластинки имеют плоскую поверхность соединения, что делает их более технологичными, но уменьшает их динамическую прочность.

Третье и четвертое исполнение отлича­ ются от указанных выше наличием оттянутой головки, повышающей прочность резцов. Это достигается и с помощью заточки на опреде­ ленных резцах небольших углов (ЬЗ**) в плане

изадних углов на вспомогательных режущих кромках, что требует их качественной заточки

иточной установки на станке. Для полной обработки одного из торцов детали при ее отрезке без центрального стержня главную режущую кромку затачивают под углом не 90°, а ф=75...80°. Для того, чтобы облегчить врезание отрезного резца, условия схода стружки и возможность его увода, режущую кромку затачивают симметрично с углами в плане ф=60...80° или с двумя симметричными

Для токарных станков с ЧПУ и робототехнических комплексов необходимо было изменить конструкцию резцов. Широкое рас­ пространение получает блочная конструкция резцов, при которой режущая пластина кре­ пится в резцовой подставке, устанавливаемой в державке. Резцовая подставка имеет слож­ ную конфигурацию замка для ее крепления в державке, который обеспечивает возможность быстрой автоматической ее смены и высокую точность закрепления на станке как в ради­ альном направлении, так и по высоте. Эти подставки имеют V-образные пазы с углом 90°, которые позволяют эффективно приме­ нять автооператоры для замены режущих пла­ стин. Крепление реализуется винтовым меха­ низмом, требующим небольших смещений - лишь на один или полтора поворота, и не­ большие моменты затяжки. Основные виды крепления пластины с отверстием - винтом, клин-прихватом и качающимся рычагом. Крепление винтом нашло наибольшее приме­ нение при чистовом точении и растачивании, обладает хорошим стружкоотводом и обеспе­ чивает хороший доступ к поверхности обра­ ботки; не рекомендуется при черновой обра­ ботке. Применение клин-прихвата несколько усложняет конструкцию крепления, но более эффективно при черновой обработке.

Качающийся рычаг обеспечивает наибо­ лее эффективное крепление при черновой обработке, обеспечивая хороший стружкоотвод, быструю смену для широкой номенкла­ туры пластинок.

Пластины без отверстия крепятся при­ хватом, что применяют при чистовой обра­ ботке. При токарной обработке используют свыше 60 типов режущих пластин различной геометрической формы. Выбор типа пластин определяется в первую очередь видом поверх­ ности обрабатываемой детали, характером точения, необходимостью стружколомания, виброустойчивостью и энергоемкостью про­ цесса резания. Размеры пластин находят, ис­ ходя из глубины резания и главного угла в плане, с тем чтобы обеспечить необходимую эффективную длину режущей кромки. В зави­ симости от усилий обработки длина пластин­ ки превышает ширину резания в 2-4 раза. Для повышения прочности режущего инструмен­ та, производительности и качества поверхно­ стей необходимо выбирать пластины с боль­ шим радиусом при вершине; его отграниче­ нием является виброустойчивость технологи­ ческой системы. По Чебышеву зависимость между высотой профиля шероховатости R, радиусом при вершине г и подачей S имеет

следующий вид:

i? = 5^ / 8г .

Хотя практические результаты могут отли­ чаться от расчетных в 2-3 раза, все же между ними при черновой и получистовой обработке существует тесная корреляционная связь. Особенно это касается круглых пластин, для которых уменьшение параметра шероховато­ сти практически пропорционально диаметру пластины.

В качестве материалов режущей части токарных резцов применяют быстрорежущие стали и твердые сплавы.

1.Быстрорежущие стали нормальной производительности Р6М5, Р6МЗ, Р6М5 и повышенной производительности Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2 и др. используют

восновном для фасонных резцов и резцов, работающих при черновом и получистовом точении, при котором возникают значитель­ ные динамические нагрузки. Твердость этих сталей 62...65 HRC; красностойкость достига­ ет 650°С. Высокая работоспособность быстро­ режущих сталей тесно связана с их карбидной однородностью, с тщательным соблюдением режимов заточки режущих поверхностей; ско­ рости точения не превышают 1-1,5 м/с.

2.Твердые сплавы нашли наиболее ши­ рокое применение при токарной обработке. Главными их достоинствами являются высо­ кая твердость (82...92 HRA) и слабое пласти­ ческое деформирование (модуль упругости 500-700 ГПа). Высокое временное сопротив­ ление при сжатии до 6 ГПа, и низкая окисляемость до температур 873... 1073 К позволяет увеличить скорость резания в 2-5 раз по срав­ нению с резцами из быстрорежущей стали.

Кнедостаткам твердых сплавов следует отнести относительно небольшую прочность при изгибе (1,00...2,5 ГПа) и ударную вяз­ кость. Твердые сплавы различают в зависимо­ сти от состава карбидной основы: 1) карбидов вольфрама и кобальта; 2) карбидов титана, вольфрама и кобальта; 3) карбидов титана, вольфрама, тантала и кобальта; 4) карбидов и карбонитридов титана и кобальта.

Взависимости от вида точения и обра­ батываемого материала твердые сплавы делят­ ся согласно международным стандартам на три основные группы Р, М, К, (табл. 2.2.2).

Минералокерамические пластины для токарных резцов изготовляют на основе ко­ рунда (AI2O3). Имея высокую температуростойкость до 1500°С, минералокерамические резцы обрабатывают стальные и чугунные заготовки со скоростью 5... 10 м/с, однако их низкая прочность (временное сопротивление

при изгибе CTjj3-0,37 ГПа) позволяет приме­ нять их только для чистовой обработки. Для повышения прочности (GTJ^^^^»^—^'^ ГПа) в

минералокерамику вводят карбиды вольфра­ ма, титана и молибдена. Неперетачиваемые многогранные и круглые пластины из керметов ВЗ, ВОК-60 и ВОК-63 вьшускают нор­ мальной и повышенной точности для фи­ нишной обработки.

Сверхтвердые материалы нашли приме­ нение в виде неперетачиваемых круглых пла­ стин диаметром 8...9,5 мм и высотой 3-5 мм, изготовляемых из поликристаллов алмаза и кубического нитрида бора (КНБ). Стойкость этих пластин в 5-20 раз выше твердосплав­ ных, что позволяет повысить не только ско­ рости резания, но и размерную точность об­ тачиваемых деталей. На основе КНБ, температуростойкость которого для инструменталь­ ных материалов 1800°С, для точения приме­ няют следующие поликристаллические мате­ риалы: киборит, исмит, эльбор Р, гексанит Р, композит 05, ПТНБ, белбор.

Будучи инертными по отношению к же­ лезу и многим его сплавам, пластины на ос­ нове КНБ нашли широкое применение при обработке закаленных углеродистых и легиро­ ванных сталей, а в последнее время - при точении специальных сплавов и твердых на­ плавок. Поликристаллические алмазные пла­ стины по износостойкости приближаются к монокристаллам алмаза и поэтому являются самым твердым инструментальным материа­ лом. Однако, низкая температуростойкость пластин (650°С) и химическое сродство к уг­ лероду позволяет наиболее успешно их при­ менять при точении медных, алюминиевых сплавов, пластмасс и особенно высокопроч­ ных композиционных полимерных материа­ лов.

Одновременно с пластинами из сверх­ твердых материалов выпускаются двухслой­ ные пластины для токарных резцов. Верхний поликристаллический сверхтвердый слой толщиной 0,5-1 мм спекается с твердосплав­ ной подложкой при высоких статических дав­ лениях и температурах. Двухслойные пласти­ ны диаметром 10-15 мм и высотой 2-4 мм, выпускаемые как с алмазоносным слоем, так и с КНБ, имеют оптимальные упругопластические свойства твердого сплава и износо­ стойкость сверхтвердых материалов.

Применение резцов из сверхтвердых материалов при обработке высокопрочных закаленных сплавов в 3-5 раз повышает про­ изводительность точения по сравнению с твердосплавным инструментом при одновре-

Углеродистая сталь, ковкий чу­ Чистовое и получистовое точе­ гун, цветные металлы. Сливная ние стружка

Сталь нелегированная, низко- и Прерывистое точение среднелегированная

Сталь, стальные отливки, корро­ Чистовое и получистовое точе­

Марганцовистая сталь, коррози­ Получистовое и чистовое точе­ онно-стойкая сталь аустенитного ние класса