Плавка чугуна в доменной печи и электропечи

Плазменное напыление благодаря высокой температуре струи плазмы позволяет сравнительно просто наносить на детали тугоплавкие материалы. Покрытия, полученные этим способом, обладают высокой плотностью и хорошим сцеплением с основой. К недостаткам следует отнести низкую производительность способа, значительный шум, сильное ультрафиолетовое излучение.

Детонационное напыление

позволяет наносить любые материалы на любые подложки без изменения свойств материала основы. Сущность этого способа заключается в следующем: в трубу - ствол вводят заряд взрывчатой газовой смеси и определённую дозу напыляемого порошка. Фронт пламени подожжённой смеси распространяется вдоль ствола с возрастающей скоростью и порождает детонационную волну, скорость которой составляет 2-4 км/с. Этот поток придаёт необходимое ускорение напыляемому порошку и наносит его на изношенную поверхность детали. При этом предварительной обработки изношенных поверхностей не требуется. Покрытия обладают высокой твёрдостью и прочностью сцепления, низкой пористостью. Недостатками этого способа являются значительный шум, неэкологичность, низкая производительность и высокая стоимость оборудования.

Термической резкой называют обработку металла (вырезку заготовок, строжку, создание отверстий) посредством нагрева.

По форме и характеру реза может быть разделительная и поверхностная резка, по шероховатости поверхности реза - заготовительная и чистовая резка. Термическая резка отличается от других видов высокой производительностью при относительно малых затратах энергии и возможностью получения заготовок любого, сколь угодно сложного, контура при большой толщине металла.

При резке окислением металл в зоне резки нагревают до температуры его воспламенения в кислороде, затем сжигают его в струе кислорода, используя образующуюся теплоту для подогрева следующих участков металла. Продукты сгорания выдувают из реза струей кислорода и газов, образующихся при горении металла. При резке плавлением металл в месте резки нагревают мощным концентрированным источником тепла выше температуры его плавления и выдувают расплавленный металл из реза с помощью силы давления дуговой плазмы, реакции паров металла, электродинамических и других сил, возникающих при действии источника тепла, либо специальной струей газа. При резке плавлением-окислением применяют одновременно оба процесса, на которых основаны две предыдущие группы способов резки.

Кислородная резка металла

Под газопламенной резкой (чаще ее называют кислородной) понимают способ разделения металла по прямому или криволинейному контуру. Метод основан на использовании для нагрева смесь горючих газов с кислородом и экзотермической (с выделением тепла) реакции окисления металла. Суть кислородной резки заключается в сгорании железа в струе чистого кислорода, нагретом до температуры, близкой к плавлению. Сам процесс резки включает в себя стадию подогрева металла ацетиленовым (или другим заменителем) пламенем и непосредственную резку струей режущего кислорода. По характеру и направленности кислородной струи различают три основных вида резки: разделительная, при которой образуются сквозные резы, поверхностная, при которой снимают поверхностный слой металла, кислородное копье, заключающееся в прожигании в металле глубоких отверстий.

Плазменная резка

Плазменная резка -- вид плазменной обработки материалов резанием, при котором в качестве режущего инструмента вместо резца используется факел плазмы.

Между электродом и соплом аппарата, или между электродом и разрезаемым металлом зажигается электрическая дуга. В сопло подаётся газ под давлением несколько атмосфер, превращаемый электрической дугой в струю плазмы Первоначальное зажигание дуги осуществляется высокочастотным импульсом или коротким замыканием между форсункой и разрезаемым металлом. Форсунки охлаждаются потоком газа (воздушное охлаждение) или жидкостным охлаждением. Воздушные форсунки как правило надежнее, форсунки с жидкостным охлаждением используются в установках большой мощности и дают лучшее качество обработки.

Лазерная резка

Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания.

Лазерная резка осуществляется путём сквозного прожига листовых металлов лучом лазера.

Дефекты сварных швов являются следствием неправильного выбора или нарушения технологического процесса, применения некачественных сварочных материалов и низкой квалификации сварщика.

Дефекты разделяются на внешние и внутренние. К внешним относятся: нарушение установленных размеров и формы шва, непровар, подрез зоны сплавления, поверхностное окисление, прожог, наплыв, поверхностные поры, незаваренные кратеры и трещины на поверхности шва. К внутренним дефектам относятся: внутренние поры, неметаллические включения, непровар и внутренние трещины.

Нарушение установленных размеров и формы шва выражается в неполномерности ширины и высоты шва, в чрезмерном усилении и резких переходах от основного металла к наплавленному.

Непровар - местное несплавление свариваемых кромок основного и наплавленного металла.

Подрез зоны - узкие углубления в основном металле вдоль края сварного шва

Поверхностное окисление - окисление металла шва и прилегающего к нему основного металла.

Прожог - сквозное отверстие в сварном шве.

Наплывы - результат натекания наплавленного металла на непрогретую поверхность основного металла или ранее выполненного валика без сплавления с ним.

Неметаллические включения образуются при сварке малым сварочным током, при применении недоброкачественных электродов, сварочной проволоки, флюса, загрязненных кромок и плохой очистке шва от шлака при многослойной сварке.

Трещины, наружные и внутренние являются опасными и недопустимыми дефектами сварных швов. Они образуются вследствие напряжений, возникающих в металле от его неравномерного нагрева, охлаждения и усадки.

КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Качество сварных соединений контролируют следующими видами контроля:

- предварительным, в процессе которого выполняют проверку качества исходных материалов (свариваемого металла и сварочных материалов), контроль подготовки деталей под сварку и сборку узлов, а также состояния оснастки, сварочного оборудования и приборов, квалификации сборщиков и сварщиков; на стадии предварительного контроля выполняют испытания на свариваемость, включающие в себя механические испытания, металлографические исследования сварных соединений и испытания на сопротивляемость образованию горячих и холодных трещин;

- текущим (в процессе выполнения сварочных работ), предусматривающим проверку соблюдения технологии сварки, зачистки промежуточных швов, заварку кратеров и т. д.;

- окончательным контролем готовых сварных конструкций, который проводится в соответствии с требованиями, предъявляемыми к изделию.

Внешний осмотр выявляет наружные дефекты шва. Осмотр производят невооруженным глазом или с помощью лупы с десятикратным увеличением. Размеры сварных швов проверяют шаблонами и мерительным инструментом.

Обработка металлов резанием - это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей детали.

Заготовками для деталей служат отливки, поковки и штамповки, сортовой прокат. Используются как черные так и цветные металлы.

Слой металла, удаляемый с заготовки при резании, называется припуском.

Резание металлов - сложный процесс взаимодействия режущего инструмента и заготовки, сопровождающийся определенными физическими явлениями.

Следовательно, резание может быть представлено как процесс последовательного упругого и пластического деформирования срезаемого слоя металла, а затем его разрушения.

В зависимости от обрабатываемого материала, условий резания, геометрии режущего инструмента изменяется характер стружки. Стружка при резании может быть (рис.2):

сливная - сходит в виде ленты, закручивающейся в спираль. Поверхность ее, обращенная к резцу, чистая и гладкая. С обратной стороны она имеет небольшие зазубрины. Образуется при обработке пластичных материалов (мягкой стали, латуни, алюминия и др.) со значительными скоростями скольжения и небольшими подачами инструмента с оптимальными передними углами.

скалывания - состоит из отдельных связанных между собой элементов. Обращенная к резцу сторона ее гладкая, а противоположная имеет большие зазубрины. Образуется при обработке металлов средней твердости с невысокими скоростями резания и значительными подачами резцов, имеющих небольшие передние углы;

надлома - состоит из отдельных не связанных или слабо связанных между собой элементов стружки. Образуется при обработке хрупких материалов (чугуна, бронзы, некоторых сплавов алюминия). Обработанная поверхность имеет большие неровности.

Стружка, образующаяся в процессе резания, подвергается значительной деформации, одним из проявлений которой является ее усадка.

Усадка состоит в том, что длина стружки становится меньше длины обработанной поверхности, а толщина - больше толщины срезанного с заготовки слоя металла. Ширина стружки при этом практически не изменяется.

Величина усадки стружки зависит от свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометрических параметров инструмента и др.

Тепловые явления процесса резания

При резании вся механическая работа превращается в тепловую энергию.

Образующееся в зоне резания тепло распределяется между заготовкой, стружкой, режущим инструментом и окружающей средой.

Тепловой баланс процесса резания можно представить следующим тождеством:

где: QД - количество теплоты, выделяющейся при упругопластическом деформировании обрабатываемого материала;

QП.П - количество теплоты, выделяющейся при трении стружки о переднюю поверхность инструмента;

QЗ.П. - количество теплоты, выделяющейся при трении задних поверхностей инструмента о заготовку;

QС - количество теплоты, отводимое стружкой;

QИ - количество теплоты, отводимое режущим инструментом;

QЛ - количество теплоты, переходящее в окружающую среду (теплота лучеиспускания).

Увеличение подачи S повышает температуру в зоне резания, но менее интенсивно, чем при увеличении скорости резания V. Еще меньшее влияние на температуру оказывает глубина резания t.

Теплообразование отрицательно влияет на процесс обработки. Обработка должна производится без перегрева режущего инструмента. Нагрев инструмента выше указанных температур вызывает структурные превращения в материале, из которого инструмент изготовлен, снижение его твердости и потерю его режущих способностей. Также происходит изменение геометрических размеров инструмента, что влияет на точность размеров и геометрическую форму обработанных поверхностей. Нагрев заготовки вызывает изменение ее геометрических размеров. Вследствие жесткого закрепления заготовки на станке она начинает деформироваться. А это приведет к снижению точности обработки.

Для уменьшения отрицательного влияния теплоты на процесс резания обработку следует вести в условиях применения смазочно-охлаждающих сред (СОЖ).

Виды изнашивания и меры износа.

Во время резания происходит изнашивание режущего клина, проявляющееся по-разному - в зависимости от вида и длительности нагрузки. На рис.21 показаны наиболее часто встречающиеся виды изнашивания токарного резца. Режущий клин изнашивается по передней поверхности (лункообразный износ) и по задней поверхности - (маркировочная ширина площадки износа); оксидный (окислительный) износ на вспомогательной задней поверхности имеет второстепенное значение. Два первых вида изнашивания принимаются в качестве критериев стойкости.

Вследствие сложности процессов трения в контактных зонах инструмента и в результате действия чрезвычайно высоких механических и термических нагрузок происходит быстрый износ инструмента. Можно привести следующие основные причины, вызывающие интенсивное изнашивание:

· повреждение режущей кромки, происходящее вследствие механических и термических перенапряжений;

· адгезия (срез на местах схватывания под нагрузкой);

· диффузия и механическое изнашивание;

· тепловое изнашивание (угорание металла).

Эти процессы в сильной степени накладываются один на другой и могут лишь частично рассматриваться самостоятельно с точки зрения как причин, их вызывающих, так и проявления процесса.

Металлорежущий станок - технологическая машина, которая предназначена для обработки металлических заготовок посредством снятия материала механическим способом (резания), в результате чего обеспечивается заданная форма и размеры заготовки.

Процесс обработки на станках осуществляется с помощью движений формообразования, в которых участвуют инструмент и заготовка. Движения формообразования могут быть движениями резания и движениями подачи. Эти движения в процессе резания образуют на заготовке заданные поверхности.

Заготовка - это предмет труда, из которого путем изменения размеров, формы и свойств поверхности изготавливают деталь.

Деталь - это продукт труда (изделие), который предназначен для использования на предприятии в основном или вспомогательном производстве.

Группы металлорежущих станков

Нулевая группа и нулевой тип станков являются резервными.

Первая группа - токарные станки в эту группу входят станки, которые предназначены для обработки поверхностей вращения. При обработке на станках данной группы движение резания идет за счет вращения обрабатываемой детали.

Вторая группа - сверлильные и расточные станки. Основное назначение станков данной группы - обработка круглых отверстий детали. Движение резания идет от вращения инструмента станка. В некоторых типах станков данной группы движение придается за счет перемещения стола с закрепленной деталью.

Третья группа - шлифовальные станки. В этой группе станков обработка выполняется при помощи абразивных шлифовальных кругов.

Четвертая группа - фрезерные станки. В этой группе станков обработка (резание) выполняется при помощи фрез.

Пятая группа - строгальные станки. В данную группу станков входят станки, у которых общим признаком является использование в качестве движения резания прямолинейного возвратно-поступательного движения резца или обрабатываемой детали.

Шестая группа - протяжные станки. В данную группу входят станки, использующие в качестве режущего инструмента протяжки.

Седьмая группа - полировальные и доводочные станки. Объединяющей фактор данной группы - абразивный режущий инструмент: абразивные ленты, порошки, пасты, абразивные бруски.

Восьмая группа - зубообрабатывающие станки. Данная группа станков предназначена для обработки зубьев колес, сюда так же включаются зубошлифовальные станки.

Девятая группа - резьбообрабатывающие станки. Данная группа станков предназначена для изготовления резьб (кроме токарных станков).

Десятая группа - разные и вспомогательные станки. Станки не вошедшие в другие группы.

Нумерация металлорежущих станков

первая цифра - номер группы, к которой относится данный станок;

вторая цифра - номер типа станка в пределах данной группы;

буква после первой или второй цифры определяет, модернизирован ли станок, либо указывает на определенную техническую характеристику станков одного размера;

третья или третья-четвертая цифры определяют типоразмеры - одни из важнейших цифровых параметров станка и обрабатываемой детали;

буква после всех цифр в конце номера означает конструктивную модификацию базовой модели или технологические особенности станка.

Большинство деталей машин изготовляется путем обработки резанием. Заготовками таких деталей служат прокат, отливки, поковки, штамповки и др.

Точение -- операция обработки тел вращения, винтовых и спиральных поверхностей резанием при помощи резцов на станках токарной группы. При точении (рис. 12.1) заготовке сообщается вращательное движение (главное движение), а режущему инструменту (резцу) -- медленное поступательное перемещение в продольном или поперечном направлении (движение подачи).

Фрезерование -- высокопроизводительный и распространенный процесс обработки материалов резанием, выполняемое на фрезерных станках. Главное (вращательное) движение получает фреза, а движение подачи в продольном направлении -- заготовка (рис. 12.2).

Сверление -- операция обработки материала резанием для получения отверстия. Режущим инструментом служит сверло, совершающее вращательное движение (главное движение) резания и осевое перемещение подачи. Сверление производится на сверлильных станках Строгание -- способ обработки резанием плоскостей или линейчатых поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает изогнутый строгальный резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) -- заготовка. Строгание производится на строгательных станках (рис. 12.4).

Долбление -- способ обработки резцом плоскостей или фасонных поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) -- заготовка. Долбление производят на долбежных станках (рис. 12.5).

Шлифование -- процесс чистовой и отделочной обработки деталей машин и инструментов посредством снятия с их поверхности тонкого слоя металла шлифовальными кругами, на поверхности которого расположены абразивные зерна. Главное движение вращательное, которое осуществляется шлифовальным кругом. При круглом шлифовании (рис. 12.6) вращается одновременно и заготовка. При плоском шлифовании продольная подача осуществляется обычно заготовкой, а поперечная подача -- шлифовальным кругом или заготовкой (рис. 12.7).

Протягивание -- процесс, производительность при котором в несколько раз больше, чем при строгании и даже фрезеровании. Главное движение прямолинейное и реже вращательное

Точность обработки

Конструктор, проектируя деталь, на чертеже указывает номинальный размер и отклонения.

Номинальный размер это размер, который служит началом отчёта отклонений.

Наибольший предельный размер и наименьший предельный размер - это два предельно допустимых размера, между которыми находится действительный размер годной детали.

Верхнее предельное отклонение - это разность между наибольшим предельным и номинальным размерами .

Нижнее предельное отклонение - это разность между наименьшим предельным и номинальным размерами .

Поле допуска (допуск) это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или между верхним и нижним предельными отклонениями.

Квалитеты - это название степеней точности в системе ЕСДП. Они представляют собой ступени градаций полей допусков. В системе ЕСДП установлено 19 квалитетов обозначенных порядковыми номерами 01; 0; 1; 2; ……17. Наивысшей точности соответствует квалитет 01, а низшей - 17-й квалитет. Квалитеты от 01 по 4 предназначены для концевых мер длины и калибров, квалитеты от 5 по 13 используются для обозначения размеров сопрягаемых деталей, а квалитеты от 14 по 17 для размеров низкой точности.

- по квалитетам от 11 до 13 для размеров менее 1 мм;

- по квалитетам от 12 до 17 для размеров от 1 до 10000 мм;

- или по специальным классам точности и .

Силы, действующие на резец. При снятии стружки с обрабатываемой детали резцу необходимо преодолеть силу сцепления частиц металла между собой. Когда режущая кромка резца врезается в обрабатываемый материал и происходит отделение стружки, резец испытывает давление со стороны отделяемого металла (рис. 55).

Сверху вниз на резец давит сила Р_z, которая стремится отжать резец вниз и изогнуть деталь вверх. Эта сила называется силой резания.

В горизонтальной плоскости в направлении, противоположном движению подачи, на резец давит сила Р_х, называемая осевой силой, или силой подачи. Эта сила при продольном точении стремится отжать резец в сторону задней бабки.

В горизонтальной плоскости перпендикулярно к направлению подачи на резец давит сила Р_y, которая называется радиальной силой. Эта сила стремится оттолкнуть резец от обрабатываемой детали и изогнуть его в горизонтальном направлении.

Опытами установлено, что сила резания зависит от свойств обрабатываемого материала, размера и формы сечения снимаемой стружки, формы резца, скорости резания и охлаждения.

Сверлильные станки применяются для сверления и дальнейшей обработки поверхностей. В зависимости от расположения шпинделя сверлильные станки разделяются на вертикальные, горизонтальные, радиальные и др.

Вертикально-сверлильный станок современной конструкции (рис. 22) включает основание 11, колонну 7, коробку скоростей 4, коробку подач 6, электродвигатель 5 и стол 12, на котором устанавливают обрабатываемую деталь. Коробка скоростей с приводным электродвигателем, как видно из рисунка, монтируется на верхней части колонны.

Режущим инструментом любого сверлильного станка являются: сверло, зенкер, развертка и др., закрепленные в шпинделе 14 станка.

Органы управления: 1 -- рукоятка пуска и остановка станка; 2 и 13 -- рукоятки переключения скоростей и подач шпинделя; 3 -- маховичок медленной ручной подачи шпинделя; 8 -- кольцо включения ручной подачи шпинделя; 9 -- штурвал ручного подъема и опускания шпинделя; 10 -- рукоятка перемещения стола.

Сверление отверстий диаметром до 80 мм в сплошном металле осуществляется с помощью спиральных сверл. Для сверления отверстий диаметром свыше 80 мм применяют сверла специальных конструкций. На рис. 23 приведены основные части сверла (I -- спиральное сверло, II -- сверло, оснащенное твердосплавной пластинкой).

Зенкерованием называют обработку (расширение) предварительно просверленных, штампованных или литых отверстий с целью придания им строго цилиндрической формы, достижения большей точности и более высокого параметра нормирования шероховатости поверхности.

К зенкерованию прибегают преимущественно как к промежуточной операции между сверлением и развертыванием. Осуществляется зенкерование посредством инструмента, называемого зенкером (рис. 24). Зенкеры отличаются от сверл устройством режущей части и большим числом режущих кромок.

Развертывание -- операция чистовой обработки отверстий, обеспечивающая высокую точность размеров и необходимую шероховатость поверхности.

Зенкование -- обработка входной или выходной части отверстия с целью снятия фасок, заусенцев, а также образования углублений под головки болтов, винтов и заклепок. По форме режущей части они подразделяются на конические и цилиндрические. Цилиндрические зенковки с торцовыми зубьями применяют для обработки углублений под головки болтов, заклепок, шурупов, под плоские шайбы, а также для подрезания торцов, плоскостей бобышек, для выборки уступов и углов.

На фрезерных станках можно обрабатывать плоскости, фасонные поверхности, прорезать пазы, нарезать зубья зубчатых колес, резьбу, разрезать металл.

При фрезеровании шпиндель фрезерного станка вместе с фрезой совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закрепленная на столе станка, получает прямолинейное перемещение -- движение подачи, перпендикулярное к оси фрезы.

Существуют различные типы фрезерных станков: вертикально- фрезерные, горизонтально-фрезерные, консольно-фрезерные, бесконсольно-фрезерные, продольно-фрезерные, копировально-фрезерные и др. Кратко остановимся на двух из них консольно-фрезерном и копировально-фрезерном,

Для консольно-фрезерного станка (рис. 27) характерно перемещение стола с обрабатываемой деталью в любом из трех взаимно перпендикулярных направлений.

Рис. 27

Станок состоит из следующих частей: станины 2 (коробчатой формы), в которой смонтированы коробка скоростей и управление коробкой, шпиндельного узла 4, хобота 3 с подвеской 6, служащей для поддержания шпиндельных фрезерных оправок 5, консоли 9, поперечных салазок 8, продольного стола 7, на котором устанавливают обрабатываемую деталь, и плиты 1 основания.

Основные типы фрез. Фреза представляет собой режущий инструмент, снабженный несколькими зубьями. Каждый из зубьев представляет собой резец, снимающий стружку.

Процесс резания при фрезеровании отличается от непрерывного резания при точении и сверлении тем, что зубья фрезы работают не все сразу, а попеременно. Этим обеспечивается стойкость инструмента, а наличие у фрезы большого количества зубьев повышает производительность обработки.

Основные операции, выполняемые фрезерованием с применением различных фрез, показаны на рис. 28. Цилиндрические (рис. 28.1) и торцовые (рис. 28.2) фрезы применяют для обработки плоскостей; дисковые, концевые, пазовые и угловые (рис. 28.3) -- для получения канавок и пазов; фасонные -- для обработки фасонных поверхностей (рис. 28.4); модульные дисковые (рис. 28.5) и пальцевые (рис. 28.6) -- для нарезания зубьев зубчатых колес.

Протягивание -- высокопроизводительный процесс обработки отверстий различной формы и сложных наружных контуров многолезвийным режущим инструментом -- протяжкой. При протягивании достигаются высокая точность обработки и высокие параметры нормирования шероховатости поверхности.

Протяжные станки делятся на типы по следующим признакам: 1 -- назначению -- для внутреннего и наружного протягивания; 2 -- направлению рабочего движения -- на горизонтальные и вертикальные; 3 -- количеству кареток -- с одной, двумя или несколькими; 4 -- роду автоматизации -- простые, полуавтоматы и автоматы.

Производительность при протягивании в несколько раз больше, чем при строгании и даже фрезеровании. Протягивание осуществляется многолезвийным режущим инструментом -- протяжкой, получающим поступательное движение относительно изделия. Движение резания в основном прямолинейное и реже вращательное.

Процесс протягивания представлен на рис. 30.

Рис. 30

Элементы протяжки: 1 -- хвостовик; 4 -- направляющая; 5 -- калибрующая часть; 6 -- режущая часть; 7 -- передняя направляющая; 8 -- шейка.

Заготовка 3 устанавливается на кронштейне протяжного станка 2, после чего в ее отверстие (предварительно полученное или черновое) вставляют хвостовик протяжки, который соединяют с ползуном станка.

Зубья режущей части выполнены так, что каждый последующий зуб протяжки расположен выше предыдущего на величину толщины срезаемогоим слоя (0, 01... 0,05 мм). Таким образом, если первый зуб протяжки начинает резание, то последний его заканчивает.

Разновидностью протяжки является прошивка. У прошивки сила протягивания при резании прилагается не к хвостовику, а к заднему торцу, как показано на рис. 30.

Протяжки изготовляются из инструментальной стали -- легированной и быстрорежущей.

На этих станках (рис. 18) обрабатывают плоскости, пазы, выемки различных профилей, фасонные отверстия, шпоночные канавки и др.

Работа на таком станке производится в следующей последовательности. Вначале разметчик с помощью кернов 2 и разметочных рисок 1 наносит на заготовке 4 контур будущей детали. Затем деталь устанавливается на станок и резец 5, закрепленный в суппорте, снимает (срезает) припуск 3. С помощью ходовых винтов -- поперечного 6 и вертикального 7 резец можно перемещать в горизонтальном и вертикальном направлениях.

В зависимости от характера производимой работы строгальные станки подразделяются на поперечно-строгальные, продольно-строгальные и долбежные. На рис. 19 изображен поперечно-строгальный станок, предназначенный для строгания горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностей на заготовках мелких и средних деталей, а также для прорезания в деталях прямолинейных канавок, выемок и пазов.

Основные узлы станка: основание (фундаментальная плита) 10 и станина 9, по горизонтальным направляющим которой перемещается ползун 5 с суппортом 2. По вертикальным направляющим станины перемещается стол 1, который для большей устойчивости поддерживается опорной стойкой 12.

Обрабатываемая деталь закрепляется на столе, горизонтальная и вертикальная поверхности которой имеют для этой цели Т-образные пазы. Резец закреплен в резцедержателе, установленном в суппорте 2, и с помощью рукоятки 1 и ходового винта 4 может менять свое положение. В рабочее состояние станок приводится от электродвигателя 8. На станке имеется гидропанель 7 для управления гидравлическими устройствами, в том числе приводом подач 11. Перемещение стола ограничивают переставные упоры 6.

Долбежный станок (рис. 21) применяется главным образом для обработки шпоночных пазов и различных фасонных отверстий в условиях единичного и мелкосерийного производства. При обработке резец 4, закрепленный в суппорте 3, вместе с ползуном 2 совершает вертикальное возвратно-поступательное движение по направляющим станины 1. Стол 5 обеспечивает продольную, поперечную и круговую подачу.

Рис. 21

Процесс долбления, по существу, ничем не отличается от процесса строгания, но характер долбежных работсовершенно иной, чем строгальных.

Долблением можно обработать глухие и сквозные фасонные отверстия: многогранники (рис.3, а),внутренние направляющие (рис. 3, би з), внутренние шпоночные пазы (рис. 3, в),многошпоночные (шлицевые) отверстия (рис. 3,г),матрицы сложной конфигурации (рис.3, д)и т. п.

Некоторые виды наружных поверхностей (рис. 3, еи ж)также удобнее обрабатывать на долбежных станках, хотя они могут быть выполнены настрогальных и фрезерных станках. Вследствие малой производительности операциюдолбления применяют в основном в единичном и мелкосерийном производстве. В крупносерийном и массовом производстве в аналогичных случаях применяют протягивание.

Точность строгания на строгальных и долбежных станках достигает 3--4-го классов; чистота поверхности 6--7-го классов.

Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием с помощью абразивного инструмента, совершающего с высокой скоростью главное движение резания. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. Для формообразования поверхностей необходимо вращательное движение круга и относительное перемещение вдоль одной из координатных осейЧасть зерен ориентирована так, что резать не может. Такие зерна производят работу трения по поверхности резания.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования.

Наиболее распространенными шлифовальными станками являются круглошлифовальные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные, бесцентровошлифовальные, заточные, а также специализированные станки.

Закрепление заготовок на шлифовальных станках зависит от метода шлифования. На круглошлифовальных станках заготовки шлифуют в центрах, расположенных на передней и задней бабках. Круговое движение подачи заготовки обеспечивает поводковое устройство, приводимое во вращение планшайбой. Возможно закрепление заготовок в кулачковых патронах. На плоскошлифовальных станках заготовки закрепляют с помощью магнитных плит, а также в зажимных приспособлениях. Станки снабжают специальными устройствами для правки круга после его износа, а также приспособлениями для балансировки (уравновешивания) круга.

Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, типу абразивного материала, зернистости, связке, твердости и структуре.

На круглошлифовальных станках наиболее распространены методы шлифования в центрах. Круглое шлифование (рис. 4.22) выполняется при вращательном главном движении резания шлифовального круга и круговом движении подачи заготовки.

При шлифовании с продольным движением подачи

Врезное шлифование

Глубинное шлифование

При шлифовании уступами

Планетарное шлифование (рис. 4.23, б) применяют при обработке заготовок больших размеров. Заготовка неподвижно закрепляется на столе станка, шлифовальный круг вращается не только вокруг своей оси, но и вокруг оси отверстия, т. е. совершает планетарное движение, что аналогично круговому движению подачи. Периодически круг перемещается в радиальном направлении на глубину резания.

Методы плоского шлифования (рис. 4.24) делят на четыре основных вида. Заготовки 1 закрепляют на прямоугольных или круглых столах 2. Прямоугольные столы совершают возвратно-поступательные движения (продольное движение подачи), движение подачи на глубину резания производится в крайних положениях столов. Круглые столы совершают вращательные движения, обеспечивая круговое движение подачи.

Шлифование торцом круга (рис. 4.24, в, г) более производительно, так как одновременно в работе участвует большее число абразивных зерен, однако шлифование периферией круга (рис. 4.24, а, б) позволяет выполнить большее число разнообразных работ.

При бесцентровом шлифовании (рис. 4.25) заготовку 2 не закрепляют, она располагается на ноже 3 и одновременно контактирует с двумя кругами - шлифующим 4 и ведущим 1, которые вращаются в одном направлении, но с разными скоростями.

При шлифовании заготовок с уступами (рис. 4.25, б) бабку ведущего круга не поворачивают, а перемещают по направляющим станины до определенного положения, т. е. используют метод врезания.

Общие сведения. Каждая деталь машины должна иметь определенные эксплуатационные свойства -- прочность, износостойкость, долговечность и т.д.

Шлифование -- способ обработки материала при помощи режущего образивного инструмента 2 (рис. 43). Обрабатываемая поверхность 1 может быть цилиндрической и конической, фасонной.

Шлифованием можно затачивать инструменты, а при острой необходимости произвести отрезку, разрезку заготовок и т. д.

Абразивные инструменты состоят из зерен абразивного материала, сцементированных связкой. Это шлифовальные круги, головки, сегменты и бруски.

Притирка. Притирка, или доводка, -- отделочная операция механической обработки деталей машин, приборов и других изделий. Этой операцией достигаются высокая точность (до 1-го класса) и высокий класс шероховатости обработки (до 14-го класса). Инструментом служит притир, изготовленный из более мягкого материала, чем обрабатываемый.

Хонингование. Это способ шлифовально-притирочной обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей. Он производится специальным инструментом -- хоном, состоящим из головки со вставленными по окружности абразивными брусками (рис. 46.I). На рис. 46.II дана схема хонингования.

Хонинговальная головка (хон) имеет два движения: сравнительно медленное вращательное вокруг оси обрабатываемого отверстия и возвратно-поступательного вдоль этой оси.

Хонингованием может быть получена шероховатость обработанной поверхности R_а0,32...0,080. Хонингование выполняется на хонинговальных станках. По своему устройству они напоминают сверлильные станки.

Суперфиниширование -- один из наиболее производительных процессов обработки. Этим способом обрабатываются главным образом наружные поверхности тел вращения и плоскостей. Сущность процесса состоит в том, что головке с абразивными брусками 1 с очень мелкой зернистостью сообщается возвратно-поступательное, колебательное движение, а обрабатываемой детали 2 -- вращательное (рис. 47).

Суперфиниширование позволяет получить шероховатость поверхности R_z0,160...0,040, в отдельных случаях R_z0,100...0,050.

Полирование -- отделочная операция, которая применяется для придания поверхности детали металлического блеска, повышения долговечности и внешней красоты, или как подготовительная операция перед хромированием, никелированием и другими покрытиями.

Полировальники обычно имеют форму круга и вращаются с большой скоростью. Для предварительного полирования применяются абразивные порошки, стеклянная и наждачная шкурка, а для окончательного полирования -- полирующие составы, пасты, для наведения блеска -- фетр и стекло.

Упрочняющую обработку применяют для увеличения предела усталости деталей. Методы упрочнения основаны на ударном воздействии инструмента на материал обрабатываемой заготовки. При этом концентрируют удары на весьма малых поверхностях, в результате чего возникают очень большие местные давления. Зоны," воспринявшие удары, располагаются очень близко друг к другу. В результате вся рабочая поверхность детали оказывается упрочненной, в поверхностных слоях возникают существенные по величине напряжения сжатия.

Наибольшее распространение получил дробеструйный наклеп. Готовые детали машин подвергают ударному действию потока дроби. Обработку производят в специальных камерах. Дробинки из чугуна, стали и других материалов с большой скоростью перемещаются потоком воздуха, а после удара о заготовку падают вниз и снова поступают в работу. Благодаря этому методу можно значительно повысить долговечность таких деталей, как рессорные листы, пружины, лопатки турбин, штоки и штампы.

Обработка зубьев на зубчатых колесах

Методы, используемые при образовании зубьев колес, разделяют на предварительные и окончательные. Предварительные методы характеризуются применением высоких скоростей резания и больших подач, окончательные -- высокой точностью обработки. Как предварительную, так и окончательную обработку зубьев можно выполнять по методу копирования или обката. При образовании зубьев методом копирования инструмент (дисковая или пальцевая фреза, шлифовальный круг) имеет контур, соответствующий впадине между зубьями. Каждую впадину обрабатывают отдельно. Для обработки следующей впадины заготовка поворачивается на угловой шаг (метод единичного деления).

При образовании зубьев методом обката профиль зуба (боковую сторону зуба) получают за счет взаимно согласованных движений заготовки и инструмента. Положение инструмента относительно заготовки может периодически изменяться при обработке по методу обката с единичным делением или непрерывна при обработке по методу непрерывного обката

Обработка зубьев методом копирования осуществляется в основном путем выфрезерования впадин дисковыми или пальцевыми модульными фрезами на универсальных фрезерных станках (вертикальных или горизонтальных) с использованием делительных головок или поворотных столов. При этом получают колеса 9, 10-й степени точности и грубее. Обрабатываемую заготовку зубчатого колеса закрепляют на оправке, устанавливаемой в центрах делительной головки. Во время работы фреза вращается (движение резания), а стол перемещается поступательно (движение подачи).

Дисковые модульные фрезы используют при нарезании зубьев относительно небольших размеров (т < 16 мм). Пальцевые фрезы применяют для нарезания крупномодульных колес. Шевронные колеса нарезают на специальных станках. Фрезерование колес методом копирования используют в мелкосерийном и единичном производстве, при ремонтных работах из-за низкой точности и производительности.

ОБРАБОТКА РЕЗЬБОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Ходовые резьбы нарезают прямоугольного и трапецеидального профиля, однозаходные или многозаходные. Резьба может быть наружная (на наружной поверхности детали) и внутренняя (на внутренней поверхности детали). Наружную резьбу можно получать различными инструментами: резцами, гребенками, плашками, дисковыми и групповыми фрезами, шлифовальными кругами, накатным инструментом. Для изготовления внутренней резьбы применяют резцы, метчики, групповые фрезы, накатные метчики.

Треугольную резьбу часто нарезают на токарно-винторезных станках резьбовыми резцами, заточенными под требуемым углом (60° для метрической резьбы и 55° для дюймовой). Резец устанавливается строго перпендикулярно оси станка, а передняя поверхность резца должна быть расположена на высоте центров станка. При другом положении резца резьба будет нарезана неправильно, с большими отклонениями профиля. Для правильной установки резца часто пользуются установочным шаблоном. В зависимости от глубины резьбы нарезание осуществляется за несколько проходов. После каждого прохода резец отводится от заготовки и возвращается в исходное положение.

Нарезание резьбы метчиками, плашками и резьбонарезными головками. Внутренние резьбы с диаметром до 30мм нарезаются метчиками. Для нарезания внутренней резьбы на станках, главным образом револьверных и сверлильных, применяют машинные и гаечные метчики. Для нарезания гаек в массовом производстве применяют специальные гайконарезные автоматы. Наружную резьбу наиболее часто нарезают плашками различных конструкций.

В серийном и массовом производстве для нарезания треугольных и трапецеидальных резьб широко используется резьбофрезерование. При этом профиль фрезы должен соответствовать профилю нарезаемой резьбы. Нарезание производят обычно за один рабочий ход. Фрезерование наружных резьб производят чаще всего дисковыми фрезами.

Электроэрозионная обработка металла

Методы электроэрозионной обработки металла основаны на явлении эрозии электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсного электрического тока. Разряд между электродами происходит в газовой среде или при заполнении межэлектродного пространства диэлектрической жидкостью - керосин, минеральное масло.

При наличии разности потенциалов на электродах происходит ионизация межэлектродного пространства. При определенном значении разности потенциалов - образуется канал проводимости, по которому устремляется электроэнергия в виде импульсного искрового или дугового разряда.

На поверхности заготовки температура возрастает до 10000…12000 ⁰C. Происходит мгновенное оплавление и испарение элементарного объема металла и на обрабатываемой поверхности образуется лунка. Таким образом осуществляется электрическая эрозия токопроводящего материала, показанная на примере действия одного импульса тока на рисунке, и образование одной эрозионной лунки.

Удаленный металл застывает в диэлектрической жидкости в виде гранул диаметром 0,01…0,005 мм.

При непрерывном подведении к электродам импульсного тока процесс эрозии продолжается до тех пор, пока не будет удален весь металл, находящийся между электродами на расстоянии, при котором возможен электрический пробой (0,01…0,05 мм) при заданном напряжении.

Для продолжения процесса необходимо сблизить электроды до указанного расстояния. Электроды сближаются автоматически с помощью следящих систем.

Материалы, из которых изготавливается электрод-инструмент, должны иметь высокую эрозионную стойкость. Наилучшие показатели в отношении эрозионной стойкости ЭИ и обеспечения стабильности протекания электроэрозионного процесса имеют медь, латунь, вольфрам, алюминий, графит и графитовые материалы.

Операции, производимые с помощью электроэрозионной обработки:

Электроэрозионное прошивание отверстий -- прошивают отверстия на глубину до 20 диаметров с использованием стержневого электрода-инструмента и до 40 диаметров -- трубчатого электрода-инструмента.

Электроэрозионное маркирование -- выполняется нанесением на изделие цифр, букв, фирменных знаков и др.

Электроэрозионное вырезание -- в основном производстве применяют при изготовлении деталей электровакуумной и электронной техники, ювелирных изделий; в инструментальном производстве при изготовлении матриц, пуансонов, пуансонодержателей и других деталей, а также вырубных штампов, копиров, шаблонов, цанг, лекал, фасонных резцов и др.

Электроэрозионное шлифование -- этот процесс шлифования применяют для чистовой обработки труднообрабатываемых материалов, магнитных и твердых сплавов.

Электрохимическая обработка металлов

Электрохимическая обработка основана на законах анодного растворения металлов при электролизе. При прохождении электрического тока через электролит на поверхности заготовки происходят химические реакции, и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение. Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом.

Производительность этого способа зависит от электрохимических свойств электролита, обрабатываемого материала и плотности тока.

Полирование электрохимическое

Электрохимическое полирование осуществляется в ванне, заполненной электролитом (растворы кислот и щелочей). Обрабатываемую заготовку подключают к катоду. Катодом служит металлическая пластинка из свинца, меди, стали (иногда электролит подогревают).

Схема электрохимического полирования

1 - ванна; 2 - обрабатываемая заготовка; 3 - пластина-электрод; 4 - электролит; 5 - микровыступ; 6 - продукты анодного растворения

При подаче напряжения начинается процесс растворения металла заготовки (в основном на выступах микронеровностей). В результате избирательного растворения, микронеровности сглаживаются, и обрабатываемая поверхность приобретает металлический блеск.

Улучшаются электрофизические характеристики деталей: уменьшается глубина микротрещин, поверхностный слой не деформируется, исключаются упрочнения и термические изменения структуры, повышается коррозионная стойкость.

Этим методом получают поверхности под гальванические покрытия, доводят рабочие поверхности режущего инструмента, изготовляют тонкие ленты и фольгу, очищают и декоративно отделывают детали.

Ультразвуковая размерная обработка--это способ формообразования поверхностей заготовок из твердых и хрупких материалов, при котором происходит копирование формы инструмента на детали. Процесс ультразвуковой размерной обработки зависит от многих технологических параметров, как правило, взаимно влияющих один на другой,--твердости и концентрации абразива, частоты и амплитуды колебаний инструмента, его износа, статической нагрузки.

Материал заготовки в значительной степени определяет характер его разрушения. Все материалы по характеру деформации и разрушения при ультразвуковой обработке разделены на три группы. Материалы первой группы--стекло, кварц, ситалл, керамика, германий, кремний, ферриты и другие имеют t_x і 2. При ультразвуковой обработке они практически не подвергаются пластической деформации.

Ко второй группе относятся материалы, у которых 1< t_x <2. Это твердые сплавы, закаленные, цементированные и азотированные стали, титановые сплавы, вольфрам. При их обработке под действием абразивных зерен наряду с упругими деформациями происходят и микропластические деформации; чем большую роль играют пластические деформации, тем хуже обрабатываемость материала ультразвуковым методом. Наилучшие характеристики по обрабатываемости из этой группы материалов имеют твердые сплавы.

При обработке материалов третьей группы, к которой относятся свинец, мягкие стали и др., имеющие t_x Ј 1, почти вся работа абразивных зерен расходуется на микропластическую деформацию поверхностных слоев; разрушения материала почти не наблюдается. Поэтому материалы третьей группы нецелесообразно подвергать ультразвуковой обработке.

Абразивная суспензия. Зерна абразива выполняют функции режущего инструмента, поэтому они по твердости должны хотя бы не уступать обрабатываемому материалу.

Для ультразвуковой обработки обычно применяют карбид бора, который хорошо смачивается водой и благодаря сравнительно небольшой плотности удовлетворительно переносится жидкостью. Другие абразивные материалы--карбид кремния, электрокорунд--применяются лишь для изготовления деталей из стекла, германия и материалов, которые хорошо обрабатываются ультразвуковым методом.

В качестве жидкости, несущей абразив, обычно используют воду, обладающую малой вязкостью, удовлетворительной смачиваю-шей способностью и хорошими охлаждающими свойствами. В воду целесообразно добавлять ингибитор коррозии.

Лучевые методы обработки (ЛМО) основаны на снятии обрабатываемого материала под воздействием фокусированных лучей, имеющих чрезвычайно высокую плотность энергии; в этом случае удаление материала осуществляется преобразованием лучевой энергии непосредственно в зоне резания в тепло. К лучевым методам обработки относится резание электронным, ионным, световым и плазменным лучами; при этих методах обработки луч установки является идеально отточенным, безинерционным и безизиосным «инструментом».

Электроннолучевая обработка (ЭЛО) выполняется фокусированным пучком электронов, испаряющим металл в точке соприкосновения луча с металлом. Электровакуумное устройство, в котором происходит получение, ускорение и фокусировка электронного пучка, называется электроннооптической трубкой или электронной пушкой. Удаление обрабатываемого материала происходит в результате высокой концентрации энергии, вызывающей интенсивное тепловое разрушение; оно обусловлено торможением электронов при встрече с поверхностью заготовки и превращением кинематической энергии движения электронов в тепловую. Необходимое (до нескольких десятков тысяч вольт) ускоряющее напряжение прикладывается между катодом и анодом.

Режимы резания электронным лучом определяются током в луче, величиной ускоряющего напряжения, плотностью тока в фокальном пятне на заготовке, скоростью перемещения уча по заготовке; при обработке модулированным лучом добавляется также частота повторения и длительность импульсов.

Переработка пластмасс в изделия осуществляется одним из следующих способов: экструзией, литьем под давлением, формованием в прессформах, формованием в штампах, вакуумным и пневматическим формованием, сваркой, склейкой, механической обработкой.

Экструзией (формование выдавливанием) получают изделия из термопластов в виде бесконечных труб, стержней, лент и т. п. на червячных прессах (экструдеpax).

Исходные материалы, загружаемые в пресс через бункер, нагреваются с помощью вмонтированных в пресс водяных, паровых или электрических нагревателей, перемешиваются и нагнетаются шнеком в формообразующий мундштук. Выходящее из пресса изделие охлаждается воздухом или водой и разрезается на части нужной длины.

...