Обработка деталей резанием, оборудование, оснастка, инструмент, управление качеством поверхности
Содержание
1. Обработка деталей резанием, оборудование, оснастка, инструмент (фрезерные и шлифовальные работы)
Список использованных источников
1. Обработка деталей резанием, оборудование, оснастка, инструмент (фрезерные и шлифовальные работы)
Процесс обработки материалов резанием получил большое распространение во всех отраслях производства для формоизменения и придания соответствующих размеров заготовкам из различных материалов: дерева, природного камня, металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамических материалов.
Сущность процесса заключается в том, что с помощью режущего инструмента с заготовки удаляют в определенных местах так называемый припуск, последовательно приближая ее форму и размеры к требуемым, превращая ее в готовое изделие. Обработку резанием можно производить вручную и с помощью станков. При ручной обработке в качестве инструмента используют зубчатую пилу (ножовку), стамеску и долото, топор, рубанок и фуганок, резец, сверло, рашпиль и напильник, зубило, надфиль, метчик и плашку, абразивный брусок или наждачную бумагу; при станочной обработке - резец, фрезу, ножовку, ленточную или дисковую зубчатую пилу, сверло, протяжку и долбяк, метчик и плашку, абразивный круг и др.
различные материалы, свойства которых лежат в широком диапазоне: это пластичные и хрупкие материалы, металлические и неметаллические, природные и искусственные, твердые и мягкие. В подавляющем большинстве случаев, чтобы обеспечить требуемую точность размеров и формы, расположения поверхностей детали, необходимо на заключительной стадии изготовления деталей применять обработку резанием. Выполненные при обработке размеры, форма и расположение поверхностей и их шероховатость определяют фактические зазоры и натяги в соединениях деталей машин и механизмов, влияющие на их качество, технические и экономические показатели продукции.
Для нормирования точности изготовления изделий установлены степени точности - квалитеты. Квалитет - это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для номинальных размеров.
В соответствии с действующим стандартом установлено 19 квалитетов точности: 01, 0, 1, 2, 3, ... ,17. Самый точный - 01, самый грубый - 17-й квалитет. Допуск квалитета обозначают буквами IT и цифрой квалитета. Номинальный размер - размер, который служит началом отсчета отклонения и относительно определяет предельные допустимые размеры (наибольший и наименьший). Допуск - это разница между наибольшим и наименьшим предельными размерами. На чертеже детали указывают номинальный размер и отклонения (верхнее и нижнее).
Для измерения и контроля размеров применяют мерительный инструмент и приборы. Простейшими и наиболее часто применяемыми инструментами являются: линейка, угломер, штангенциркуль, микрометр, глубиномер, нутромер, предназначенный для измерения внутренних, размеров.
Шероховатость поверхности - это совокупность неровностей, образующих рельеф поверхности детали или заготовки, рассматриваемый в пределах базовой длины. Для численного определения величины шероховатости поверхности используют базовую линию, которая представляет собой среднюю линию профиля неровностей, относительно которой рассматривают и измеряют высоту выступов и глубину впадин. Для характеристики шероховатости часто используют параметр Ra - среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой длины. Величина Ra может быть в пределах от 0,008 до 100 мкм; наименьшее значение шероховатости можно получить при полировке, наибольшее - при строгании. При измерении шероховатости грубо обработанных поверхностей применяют параметр Rz - сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины. Величина Rz может лежать в пределах от 0,025 до 1600 мкм.
Наибольшее распространение получили следующие способы обработки материалов резанием: точение и растачивание, фрезерование, сверление, строгание, шлифование, протягивание, нарезка внутренней и внешней резьбы, полирование. Для выполнения рабочих операций обработки резанием применяют универсальное (токарный, фрезерный или сверлильный станок), специализированное (долбежный станок) и специальное (резьбошлифовальный или зубофрезерный станок) оборудование.
используют многоштучные заготовки в виде прутков, труб, бухты проволоки, которые подаются на рабочее место в состоянии поставки из металлургического предприятия. Часто обработка резанием деталей машин протекает в два этапа: обработка до операций металлоупрочнения (закалка, улучшение, хромирование) и абразивная обработка, с помощью которой достигают требуемой точности размеров и шероховатости поверхности.
Качество и производительность обработки материалов резанием во многом зависит от применяемого инструмента, материала конструкции режущей кромки резца, фрезы, сверла. Известно, что наивысшее качество обработки поверхностей обеспечивают твердосплавные, керамические и алмазные инструменты.
2. Управление качеством поверхности химико-термической обработкой (ХТО)
Для придания металлоизделиям соответствующих механических свойств (необходимой твердости поверхности и механической прочности) после литья, сварки, пластической деформации и обработки резанием применяют различные способы металлоупрочнения. В настоящее время практически все металлоизделия подвергаются соответствующему упрочнению, что повышает срок их эксплуатации и надежность в десятки и даже в сотни раз. Без применения техпроцессов упрочнения металлоизделий немыслимо производство таких изделий, как автомобили, самолеты, двигатели различного назначения, сельхозмашины, горнодобывающая техника и дорожные машины.
для упрочнения большинства стальных деталей относительно небольших размеров, поверхностная закалка токами высокой частоты хорошо себя зарекомендовала для обработки массивных деталей, но может быть успешно использована и для мелких заготовок, для которых важна высокая твердость на поверхности (валы, оси, зубчатые колеса и шестерни). Малоуглеродистые стали можно упрочнить или пластической холодной деформацией, или химико-термической обработкой.
Основные способы упрочнения металлоизделий следующие: термообработка (закалка, улучшение), химико-термическая обработка, термомеханическая обработка, холодная пластическая деформация, диффузионное насыщение поверхности металлоизделия высокопрочными и износостойкими элементами, наплавление и напыление, лазерное упрочнение, плакирование поверхности изделия высокопрочными сплавами, армирование сплава изделия прочными элементами (усами углерода), изготовление изделий из композиционных материалов (биметаллов, триметаллов и многослойных заготовок).
Термообработка металлоизделий наиболее часто применяется при производстве самых различных изделий: режущего и слесарно-монтажного инструмента, штампов и прессформ, деталей двигателя и ходовой части транспортных средств, сельскохозяйственного инвентаря, деталей бытовой техники и т. д. Сущность одного из видов термообработки (закалки), заключается в том, что заготовку нагревают по определенному режиму до температуры структурных изменений (для стали - 800-920 °С), затем резко охлаждают в минеральном масле, в воде или в струе холодного воздуха, фиксируя тем самым структуру металла, которая обеспечивает требуемую твердость. При этом нагрев заготовки может осуществляться не обязательно по всему объему, в некоторых случаях целесообразно нагревать и закаливать только поверхностные слои (на глубину от 0,5 до 15 мм). Это можно реализовать с помощью токов высокой частоты, применяя индукционный метод электронагрева. После закалки обязателен отпуск, который снимает термические напряжения в объеме заготовки. Температура нагрева при отпуске зависит от марки стали и требуемых в соответствии с чертежом значений твердости. Обычно температура отпуска стальных изделий лежит в пределах от 150 до 400 °С. После закалки твердость стали составляет 45-65 HRC. Природа углеродистой конструкционной и легированной стали не позволяет получить твердость выше 65 HRC. Твердые сплавы могут иметь твердость до 87 HRC, естественный алмаз - 90 HRC.
Улучшение стали предусматривает закалку и последующий высокий отпуск (550-650 °С). Этому виду термообработки подвергают крепежные детали (винты, болты, гайки, саморезы и т. д.), валы, оси, рычаги и т. п.
Для нагрева заготовок используют пламенные печи, расплавы солей, электронагрев, в том числе и индукционные установки.
изделий из листов, например, деталей кузова легкового автомобиля. Одним из вариантов этого вида упрочнения является поверхностная пластическая деформация, с помощью которой производят упрочнение валов, деталей подшипников качения, пружин, торсионов и т. д. Эту обработку производят на завершающей стадии изготовления деталей, после закалки и шлифовки. Наклеп выполняют в тонком поверхностном слое толщиной несколько микрометров, что позволяет повысить усталостную прочность деталей в десятки раз.
Сочетание горячей пластической деформации и термообработки носит наименование термомеханической обработки (ТМО), причем различают высокотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО) и низкотемпературную (НТМО). ТМО преимущественно применяется при изготовлении поковок ответственного назначения и позволяет повысить прочность некоторых деталей в 1,2-1,8 раза.
Химико-термическая обработка заготовок заключается в поверхностном диффузионном насыщении определенными химическими элементами, которые при последующей термообработке придают изделию высокую твердость и износостойкость. Наиболее часто в промышленности применяется цементация, азотирование, нитроцементация, борирование. Технологический процесс выполняют в среде газового или твердого карбюризатора при обязательном нагреве и выдержке заготовок при высокой температуре в специальных печах. Глубина насыщения зависит от температуры нагрева, времени выдержки и от карбюризатора, составляет обычно 0,2 - 1,5 мм. Этот процесс позволяет получить вязкую сердцевину и твердую поверхность детали, что в некоторых случаях весьма желательно.
Химические покрытия получают в специальных растворах с пропусканием или без пропускания электрического тока. К таким покрытиям относятся: цинкование, кадмирование, хромирование, никелирование, алютирование, меднение и т. д. К особому технологическому способу следует отнести фосфатирование, которое применяют для повышения коррозионной стойкости металлоизделий и адгезии других материалов. Фосфатная пленка является наилучшим грунтом под многие лакокрасочные покрытия, она устойчива к топливам, маслам, бензину, многим газам.
обработкой в растворе каустической соды и натриевой селитры; погружением нагретых на воздухе до температуры 450-500 °С деталей в льняное масло (воронение); погружением в расплав натриевой селитры; обработкой горячим воздухом или перегретым паром. Образующаяся при этом окисная пленка имеет обычно состав Fe3
O4
и толщину от 0,6 до 10 мкм.
Гальванические покрытия благородными металлами (серебром, золотом, платиной) применяют часто в электронном приборостроении для защиты контактов от окисления и повышения их износостойкости.
Диффузионные покрытия по назначению подразделяют на коррозионно-стойкие, износостойкие, жаростойкие, пленки-смазки, декоративные и с особыми электрическими свойствами. Их наносят как на металлические поверхности, так и неметаллические изделия. Наиболее распространенными диффузионными покрытиями являются: цементация, азотирование, борирование, силицирование, алитирование, хромирование, сульфоцинкование и цианирование.
Цементация - это процесс поверхностного насыщения стали углеродом, при этом повышается твердость и износостойкость поверхности детали. Цементация происходит ни нагреве обрабатываемых заготовок до определенных температур в среде твердого, жидкого или газообразного карбюризатора.
Алитирование - это насыщение поверхности стали алюминием, процесс ведут при температуре 900-1050 °С. Поверхность приобретает свойства высокой коррозионной стойкости и повышенной окалиностойкости, кроме того, улучшается внешний вид изделий. Широко используется при изготовлении метизов и слесарно-монтажного инструмента, деталей машин.
1. Сычев Н. Г., Хмель С. А. Производственные технологии: Тексты лекций. Мн.: НО ООО «БИП-С», 2002. – 128 с.
|
