3. Факторы, влияющие на качество поверхности

Качество поверхности зависит от материала заготовки, способа ее получения, вида обработки, жесткости технологической системы, геометрических параметров и состояния инструментов, режимов резания, вида смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и др. Заготовки, получаемые прокатыванием, имеют на поверхности следы неровностей прокатных валков. Высота неровностей холоднотянутого проката доходит до 50 мкм, а горячекатаного - до 1,5 мм.

На шероховатость поверхностей отливок влияют шероховатость стенок литейных форм, размер зерен формовочной смеси и плотность набивки смеси.

Шероховатость поверхностей заготовок Rmax (мкм) приведена ниже.

При литье в песчаные формы ручной формовки:

мелких заготовок ............................................5 00

крупных........................................................1500

При литье в песчаные формы машинной формовки ........300

При кокильном и центробежном литье ........................200

При литье по выплавляемым моделям ........................10 ... 40

При литье под давлением ........................................10

Поверхностный слой заготовок имеет обезуглероженную зону, глубина которой в зависимости от размеров и способа получения заготовок составляет 50 ... 1000 мкм.

При обработке резанием под действием силы резания и повышенной температуры на обрабатываемой поверхности возникают микронеровности. Каждый метод обработки характеризуется определенным диапазоном высоты микронеровностей, формой и схемой расположения штрихов от инструмента, которые предопределяются законом движения инструмента и заготовки. При точении на скорости резания 20 ... 25 м/мин шероховатость достигает наибольшего значения. Дальнейшее увеличение скорости резания при остальных неизменных условиях приводит к уменьшению шероховатости. Физико-механические свойства и химический состав материала заготовок оказывают влияние на качество поверхностей. Например, при обработке заготовок из твердых высокоуглеродистых сталей получается менее шероховатая поверхность, чем при обработке мягких низкоуглеродистых. Использование СОЖ позволяет уменьшать шероховатость и увеличивать стойкость инструментов. Применение минеральных осерненных и растительных масел снижает высоту микронеровностей на 25 ... 45 % по сравнению с обработкой без СОЖ.

Заготовки деталей машин

Способ получения заготовки определяется конструктивной формой и размерами детали, маркой материала, производственной программой и др. При выборе способа получения заготовки необходимо стремиться к максимальному приближению ее конфигурации к конфигурации готовой детали.

Основными видами заготовок в зависимости от назначения деталей являются:

• отливки из черных и цветных металлов;

• заготовки из проката (путем разрезки с последующей механической обработкой, горячей и холодной деформацией, сваркой и др.);

• заготовки из металлокерамики и неметаллических материалов.

Получение заготовок литьем.

Для заготовок простых форм с плоскими поверхностями в условиях единичного и мелкосерийного производства применяют открытую формовку в почве по моделям, для крупных заготовок - закрытую формовку в почве по моделям или шаблонам. В средне-, крупносерийном и массовом производстве применяют машинную формовку по деревянным или металлическим моделям. Таким методом можно получить отверстия диаметром более 30 мм. Отливки сложной конфигурации больших серий изготовляют в формах, которые собирают из стержней по шаблонам и кондукторам.

Для получения отливок с мелкозернистой структурой металла и повышенными механическими свойствами применяют центробежное литье, которое получило наибольшее распространение при изготовлении отливок деталей, имеющих форму тел вращения (труб, втулок и др.) с обеспечением высокой точности. По выплавляемым моделям изготовляют заготовки сложной конфигурации с отверстиями диаметром 6 мм и более, массой до 80 кг. Этот метод позволяет получить точность 10 - 11-го квалитета. Такими способами литья получают заготовки из любых сталей и сплавов.

Получение заготовок из проката. В станкостроении широко используется прокат различных профилей: круглый, квадратный, шестигранный, полосовой, трубы (толстостенные); горячекатаный (нормальной и повышенной точности), калиброванный, периодиче­ского профиля (поперечно-винтовой прокатки) и др. Наиболее де­шевым, но менее точным является горячекатаный прокат. Этот вид проката находит наибольшее применение. Горячекатаный прокат используют для получения большинства заготовок деталей станков следующими методами: разрезкой (рубкой) и последующей обработкой резанием (точением, фрезерованием и т.д.); разрезкой (рубкой) и последующей горячей деформацией; холодной штамповкой, высадкой и последующей сваркой и др.

При выборе метода получения заготовки из проката надо стремиться к наименьшей себестоимости изготовления детали и наибольшему значению коэффициента использования материала.

Получение заготовок разрезкой проката с последующей обработкой резанием применяется во всех типах производства, когда размеры детали наиболее близки к размерам проката, а коэффициент использования материала достаточно высок. Если эти условия не обеспечиваются, то прокат после разрезки или рубки подвергается ковке с целью приближения конфигурации и размера заготовки к детали. В массовом и крупносерийном производстве ковку осуществляют с использованием дорогостоящих штампов (закрытых безоблойных, открытых и др.), обеспечивающих минимальные припуски на обработку (1 ... 2 мм) и максимальное значение коэффициента использования материала (0,85 ... 0,95).

В среднесерийном производстве применяют менее дорогие (групповые) штампы. Полученные штамповки имеют большие припуски и меньший коэффициент использования материала. В мелкосерийном и единичном производстве при изготовлении заготовок массой более 15 кг прибегают к свободной ковке. Полученные поковки имеют большие припуски. Однако экономия материала и снижение затрат по обработке окупают затраты, связанные с ковкой. В средне- и мелкосерийном производстве находят применение ротационные ковочные машины с программным управлением. На этих машинах можно получить кованые заготовки тел вращения с припусками на механическую обработку по диаметру 1 ... 2 мм. Для изготовления гаек, болтов и других деталей подобного типа в массовом производстве применяют холодную объемную штамповку (высадку), которую осуществляют на холодновысадочных пресс-автоматах.

Штамповкой заготовок из листового металла получают детали простой или сложной конфигурации (втулки, шайбы, сепараторы подшипников, баки, кузова автомобилей и т.д.). Для этих изделий характерна одинаковая толщина стенок, мало отличающаяся от толщины листового материала. Исходным материалом для листовой штамповки являются листовой прокат, полосы и свернутые в рулон ленты. Холодной листовой штамповкой могут быть получены заготовки из низкоуглеродистой стали, пластичной легированной стали, меди и латуни, алюминия и некоторых его сплавов, а также из других пластичных материалов толщиной 0,1 ... 8 мм. Заготовки, получаемые холодной штамповкой, отличаются точностью размеров, во многих случаях не требуют дальнейшей механической обработки. Холодная листовая штамповка осуществляется на кривошипных листоштамповочных прессах.

Разрезку проката, особенно полосового, и получение из него заготовок путем сварки применяют также во всех типах производства. Как правило, такие заготовки применяют для деталей невысокой точности.