- •Раздел 2. Технология обработки металла
- •1. Способы получения заготовок литьем
- •1.1. Способы изготовления отливок
- •1.2. Изготовление отливок в разовых формах
- •1.2.1. Модельные комплекты для ручной и машинной формовки
- •1.2.2. Формовочные и стержневые смеси Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям
- •Состав формовочных и стержневых смесей
- •Виды формовочных смесей и их применение
- •1.2.3. Технология ручной формовки
- •1.2.4. Технология машинной формовки. Формовочные машины
- •1.2.5. Заливка форм, выбивка отливок и стержней, обрубка и очистка отливок Заливка форм
- •Выбивка отливок и стержней
- •Обрубка и очистка отливок
- •1.2.6. Виды брака и контроль качества отливок
- •1.3. Специальные методы получения отливок
- •1.3.1. Изготовление отливок литьем в оболочковые формы
- •1.3.2. Изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям
- •1.3.4. Изготовление отливок центробежным литьем
- •1.3.5. Изготовление отливок в металлических формах
- •1.3.6. Изготовление отливок электрошлаковым литьем
- •1.4. Технологические требования к конструкции отливки
- •1.5. Литейные свойства сплавов
- •1.5.1. Изготовление отливок из чугунов
- •1.5.2. Особенности изготовления стальных отливок
- •1.5.3. Особенности изготовления отливок из цветных металлов
- •2. Обработка металлов давлением
- •2.1. Физические основы обработки металлов давлением
- •2.1.1. Сущность обработки металлов давлением
- •2.1.2. Факторы, влияющие на пластичность металла
- •2.1.3. Влияние обработки давлением на структуру и свойства металла
- •2.1.4. Холодная и горячая деформация
- •2.1.5. Нагрев металлов перед обработкой давлением
- •2.1.6. Основные типы нагревательных устройств
- •2.2. Способы обработки металлов давлением
- •2.3. Прокатное производство Сущность процесса прокатки
- •Прокатные валки и станы
- •Производство основных видов проката
- •Производство специальных видов проката
- •2.4. Прессование
- •Методы прессования. Исходной заготовкой для прессования является слиток или круглый прокат. Различают прямое и обратное прессование.
- •2.5. Волочение
- •2.6. Ковка
- •2.7. Горячая объемная штамповка
- •Виды штампов и способы штамповки
- •Отделка поковок
- •Оборудование для горячей объемной штамповки
- •2.8. Холодная штамповка
- •Получение изделий листовой штамповкой
- •7.7. Высокоскоростная штамповка
- •3. Технология сварочного производства
- •3.1. Классификация процессов сварки
- •Классификация методов сварки металлов по физическим признакам
- •3.2. Способы сварки плавлением
- •3.2.1. Электрическая дуговая сварка Классификация способов дуговой сварки
- •Сварочная дуга и ее свойства
- •Источники тока для дуговой сварки
- •Ручная дуговая сварка
- •Дуговая сварка в защитных газах
- •3.2.2. Газовая сварка
- •3.2.3. Электрошлаковая сварка
- •3.2.4. Электронно-лучевая сварка
- •3.2.5. Лазерная сварка
- •3.3. Способы сварки давлением
- •3.3.1. Контактная сварка
- •3.3.2. Диффузионная сварка в вакууме
- •3.3.3. Сварка трением
- •3.3.4. Холодная сварка
- •3.5. Ультразвуковая сварка
- •3.6. Сварка взрывом
- •3.4. Нанесение покрытий
- •3.4.1. Наплавка
- •Способы наплавки
- •3.4.2. Напыление покрытий
- •Дуговая металлизация
- •Детонационное напыление
- •Вакуумное напыление
- •3.5. Пайка металлов
- •3.6. Резка металлов
- •4. Технология обработки заготовок резанием
- •1. Рабочие, установочные и вспомогательные движения в металлорежущих станках
- •2. Основные способы обработки резанием
- •3. Основные части и элементы токарного резца, его геометрические параметры
- •4. Элементы режима резания и сечение срезаемого слоя
- •5. Производительность процесса резания
- •6. Некоторые явления, сопутствующие процессу обработки металлов резанием
- •7. Применение смазочно-охлаждающих жидкостей
- •8. Износ и стойкость режущих инструментов
- •9. Материалы для изготовления режущих инструментов
- •10. Классификация и условные обозначения металлорежущих станков
- •11. Работы, выполняемые на металлорежущих станках и применяемый инструмент
- •11.1. Обработка на токарных станках Типы токарных станков
- •Типы токарных резцов и их применение при различных видах обработки
- •11.2. Обработка заготовок на сверлильных станках Основные работы, выполняемые на сверлильных станках
- •Инструменты для обработки отверстий
- •Сверлильные станки
- •11.3. Обработка заготовок на фрезерных станках
- •Основные работы, выполняемые на фрезерных станках, и применяемый инструмент
- •Фрезерные станки
- •11.4. Обработка заготовок на шлифовальных станках
- •Схемы круглого и плоского шлифования
- •Абразивный инструмент
- •Шлифовальные станки
- •Механизация и автоматизация технологических процессов механической обработкой
- •12. Отделочные методы обработки
- •13. Электрофизико-химические методы обработки
- •13.1. Электроэрозионные методы обработки
- •Электроискровой метод
- •Электроимпульсный метод обработки
- •13.2. Электрохимическая обработка
- •Электролитическое полирование
- •Электрохимическая размерная обработка
- •13.3. Анодно-механическая обработка
- •13.4. Электроконтактная обработка
- •14. Ультразвуковая обработка
- •15. Лучевые методы обработки
- •15.1. Электронно-лучевая обработка
- •15.2. Обработка световым лучом (лазерная)
- •VII. Производство деталей из пластмасс
- •1. Общие сведения о пластмассах
- •2. Переработка пластмасс в вязкотекучем состоянии
- •3. Переработка пластмасс в высокоэластичном состоянии
- •4. Производство деталей из жидких полимеров
- •5. Изготовление деталей из пластмасс в твердом состоянии
- •6. Сварка и склеивание пластмасс
- •VIII. Производство изделий из резины
- •IX. Технологический процесс изготовления деталей из металлических порошков
- •1. Получение порошков
- •2. Подготовка порошков к формованию
- •3. Формовка заготовок
- •4. Cпeканиe и дополнительная обработка заготовок
- •X. Технологические особенности изготовления деталей из композиционных материалов
- •Оглавление
Абразивный инструмент
Абразивные материалы в зависимости от размеров отдельных частиц делят на зерна и порошки. Наиболее мелкие частицы, размер которых измеряют в микрометрах, образуют микропорошки.
Материал, скрепляющий между собой зерна абразива, называют связкой. Применяются связки керамическая, бакелитовая и вулканитовая. Керамическая связка отличается высокой стойкостью к теплу, воде и агрессивным средам, но является хрупкой. Бакелитовая (на основе фенолоформальдегидной смолы) и вулканитовая (на основе каучука, превращенного при вулканизации в эбонит) связки обладают эластичностью, но боятся высоких температур и менее стойки к агрессивным средам.
Под твердостью шлифовального круга понимают способность связки удерживать зерно от вырывающей внешней силы. Предусматривается семь классов твердости: мягкие (М), среднемягкие (СМ), средние (С), среднетвердые (СТ), твердые (Т), весьма твердые (ВТ) и чрезвычайно твердые (ЧТ).
Структура круга определяется соотношением объемов зерен, связки и пор. Она характеризуется номером, с увеличением которого плотность круга уменьшается.
В маркировку круга кроме рассмотренных характеристик входят форма круга, основные размеры и максимальная допустимая скорость шлифования.
При выборе шлифовального круга необходимо стремиться, чтобы он работал в условиях самозатачивания, (обусловленного выкрашиванием затупившихся зерен) и продолжительное время сохранял свою форму. Обычно для шлифования твердых материалов рекомендуется применять мягкие круги, а для обработки мягких материалов твердые круги. В ряде случаев от этой общей рекомендации приходится отступать. Так, для обработки меди следует назначить мягкий круг, чтобы облегчить его самозатачивание. Иначе поры круга быстро забьются снимаемой стружкой, и круг потеряет режущие свойства.
Широкое распространение получило алмазное шлифование. Режущие кромки зерен алмаза в несколько раз острее, твердость в два и более раза выше в сравнении с большинством синтетических абразивных материалов. Алмазный круг состоит из алюминиевого, стального или пластмассового корпуса и алмазоносного слоя, составляющего 1,5…3 мм. В качестве связки зерен алмаза используют бакелиты и металл. Наряду с алмазом успешно применяется кубический нитрид бора (эльбор).
Шлифовальные станки
В соответствии с выполняемой работой различают: круглошлифовальные станки для обработки наружных поверхностей вращения; внутришлифовальные для обработки внутренних поверхностей вращения; плоскошлифовальные для обработки плоскостей; специальные (шлицешлифовальные, зубошлифовальные, резьбошлифовальные и др.); заточные для заточки режущего инструмента.
Наиболее распространенными являются круглошлифовальные и плоскошлифовальные.
Круглошлифовальный станок предназначен для шлифования наружных цилиндрических и конических поверхностей.
Для обработки плоских поверхностей наиболее распространенными являются плоскошлифовальные станки, работающие периферией круга.
Механизация и автоматизация технологических процессов механической обработкой
Наиболее перспективным направлением автоматизации производства в машиностроении и других отраслях промышленности является создание комплексно-автоматизированных гибких технологических систем.
Станки с программным управлением отличаются высокой производительностью, присущей специальным станкам, и гибкостью (прежде всего простота переналадки), характерной для универсального оборудования. Эти станки возможно применять практически в любых условиях производства. Металлорежущие станки снабжаются цикловым (ЦПУ) или числовым (ЧПУ) видами программного управления.
Станки с ЦПУ используются, например, при обработке ступенчатых валов. Они имеют позиционную систему с панелями упоров, включающих или отключающих подачу суппорта. Программа задается расстановкой специальных стержней штекеров в гнездах панели, которая дает возможность запрограммировать до 120 различных переходов. При работе используется специальная программная карта, которая исключает использование рабочим чертежей, а также освобождает его от расчетов. Станки с ЦПУ простые и дешевые, но переналадка станков достаточно трудоемка.
Системы с ЧПУ значительно расширяют технологические возможности станков, так как они производят перемещение рабочих органов станка по одной, двум или трем координатам. Кроме того, на носителе программы может быть зафиксировано практически неограниченное число команд по последовательности и величинам перемещений подвижных элементов рабочих органов станка. По технологическому назначению различают контурное и позиционное управление. При непрерывном, контурном управлении создается координация относительного расположения инструмента и заготовки как по пути, так и по скорости перемещения в любой момент времени. Это необходимо при обработке деталей со сложным профилем на токарных и фрезерных станках. Координатное, позиционное управление обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки и используется на сверлильных, координатно-расточных и подобных станках с целью вывода инструмента в заданную позицию перед началом обработки поверхности с точным положением оси.
С истему ЧПУ станка 7 считают классической системой управления (рис. 87). В ее состав входят: источники информации по объему управления (измерительные датчики параметров технологического процесса 9 и сигнальные датчики фиксированных положений рабочих органов станка 10); исполнительные устройства (блок управления двигателями подач 4, двигателя приводов подач и привода главного движения 5, измерительные преобразователи перемещений рабочих органов станка 6); вычислительно-управляющее устройство (устройство числового программного управления УЧПУ 2); внешние согласующие устройства УЧПУ с источниками информации и исполнительными устройствами (нормирующие и согласующие блоки измерительных каналов 8); внешние устройства обмена информацией УЧПУоператор, УЧПУЭВМ (или локальная сеть ЭВМ) высших рангов (аппаратура связи с ЭВМ высшего ранга, периферийные устройства ввода-вывода данных 1); вспомогательные блоки и устройства 11 и 3.
Обрабатывающие центры. Обработка различных корпусных и других деталей сложной формы состоит из ряда последовательных операций, чаще всего: фрезерования, растачивания отверстий, нарезание резьбы и др. Выполнение каждой такой операции связано с установкой, закреплением, раскреплением и снятием заготовок, их транспортировкой от станка к станку, а следовательно, уменьшением точности детали, с затратой значительного времени и средств. Стремление к объединению этих различных операций в одну, выполняемую при неизменном закреплении заготовки привело к созданию высокоавтоматизированных станков с ЧПУ, оснащенных устройством (накопителем) для размещения и автоматической смены инструмента. Такие станки названы обрабатывающими центрами (многооперационными, многофункциональными, многоцелевыми станками) используют накопители трех видов: револьверные головки, дисковые и цепные магазины (рис. 88).
В револьверной головке можно разместить небольшое число инструмента (от 6 до 12), поэтому ее используют преимущественно в станках токарного и фрезерного типа, выполняющих ограниченное число операций.
Магазины обладают большей емкостью. В них можно разместить до 100 инструментов и более. Их используют в многооперационных фрезерно-расточных и сверлильно-расточных станках. Для автоматической смены инструментов обычно используют автооператоры.
Компоновка обрабатывающих центров может быть различной. Так, на рис. 89, а показана компоновка по типу бесконсольного горизонтально-фрезерного или горизонтально-расточного станка. При такой компоновке облегчается наблюдение за обработкой заготовки, можно использовать поворотный стол и вести обработку с четырех сторон. Станки предназначены для обработки корпусных деталей. Компоновка по типу вертикально-фрезерных станков (рис. 89, б) также может быть использована с поворотным столом. Используются такие станки для обработки рычагов, вилок и других деталей.
Н а рис. 89, в показан обрабатывающий центр с горизонтальной осью шпинделя и с магазином 1, представляющий собой конический барабан с гнездами для размещения инструмента. Смена инструментов 2 осуществляется двухзахватным автооператором 3. Поворачиваясь против часовой стрелки, он одновременно захватывает инструменты, закрепленные в шпинделе 5 и в магазине. После этого оператор, перемещаясь вдоль оси поворота, выводит инструменты из гнезд, а после поворота на 180 вновь вводит их в гнезда, осуществляя таким образом их смену. При повороте оператора инструменты поддерживаются подпружиненными плунжерами 4.
Производительность обработки на обрабатывающих центрах в 4…10 раз превосходит производительность обработки на универсальных станках. Значительно повышается также точность обработки.