Вопрос 2. Методы обработки заготовок: лезвийная и абразивная. Обработка пластическим деформированием.

Основной задачей механической обработки при изготовлении деталей машин является достижение заданных чертежом размеров, формы, взаимного расположения поверхностей, шероховатости поверхности и их физико-механических свойств. Для этого в современном машиностроении применяют различные методы воздействия на исходную заготовку:

1. Механические:- слесарная (отпиливание, разрезание, рубка, шабрения, притирка) - резанием

- точение (обтачивание, растачивание, подрезание, разрезание) - сверление (рассверливание, зенкерование, зенкование, развертывание, целование) - строгание (долбление) – фрезерование - протягивание (прошивание) – шлифование - отделочные (полировка, доводка, притирка, хонингование, шевингование, алмазно-жидкостная) - пластическим деформированием (обкатывание, раскатывание, калибрование, выглаживание, накатывание, дробеструйная, ротационная) 2. Комбинированные: - электрообразивная – электроалмазная – электрохимичес-кое хонингование 3. Электрофизические и электрохимические: - электроэрозионная - электрохимическая - химическая (химическая, химикомеханическая) - импульсно-механическая (ультразвуковая, электрогидравлическая) - лучевая (светолучевая, электронно-лучевая) – плазменная – взрывная.

Вид лезвийной обработки определяется видом и направлением главного движения резания, сообщением его инструменту или заготовке, видом и направлением движения подачи, формой получаемой поверхности, видом и типом режущего инструмента. С учетом перечисленных признаков существующие виды обработки резанием условно можно подразделить на поступательные, токарные, осевые, фрезерные и т.д. Условность такого подразделения обусловлена многообразием и сложностью видов обработки резанием, затрудняющих их включение в ту или иную группу. В настоящее время применяются виды обработки, представляющие собой комбинации признаков из вышеперечисленных групп, например, фрезеточение, резьбофрезерование, резьбопротягивание и т.п. Отличительной особенностью лезвийной обработки является наличие у обрабатываемого инструмента острой режущей кромки определенной геометрической формы, а для абразивной обработки – наличие различным образом ориентированных режущих зерен абразивного инструмента, каждое из которых представляет собой микроклин. Методы обработки металлом резанием различаются между собой конструкцией используемого режущего инструмента и характером относительных движений, совершаемых инструментом и обрабатываемой заготовкой. Заготовку и инструмент закрепляют в рабочих органах металлорежущих станков. Кинематика станков основана на использовании механизмов, сообщающих исполнительным органам только два простейших движения - вращательное и поступательное. Сочетания и количественные соотношения этих двух движений определяют все известные виды обработки резанием. Комплекс всех движений, сообщаемых заготовке и инструменту, можно разделить на основные и вспомогательные. К основным относят движения процесса резания, а к вспомогательным - движения необходимые для подготовки и завершения обработки резанием. Точение Главным движением при точении является вращательное движение детали. Движение подачи придается режущему инструменту. Прямолинейное движение подачи может быть направлено вдоль или поперек оси вращения изделия, соответственно и подача называется продольной или поперечной. Точение осуществляется на токарных станках. Характерным признаком его является непрерывность резания. Методом точения можно выполнять следующие виды работ: обтачивание наружных и растачивание внутренних поверхностей, подрезание торцовой поверхности, фасонное точение фасонным резцом и копировальное точение по копиру. В качестве режущего инструмента при точении используются резцы, конструкция, размеры и форма которых соответствуют выполняемой операции. Так, например растачивание производится расточными резцами, отрезка прутков или готовых деталей – отрезными и так далее.

Фрезерование является распространенным видом механической обработки. Фрезерованием в большинстве случаев обрабатываются плоские или фасонные линейчатые поверхности. Фрезерование ведется многолезвийными инструментами – фрезами. Фреза представляет собой тело вращения, у которого режущие зубья расположены на цилиндрической или на торцовой поверхности. В зависимости от этого фрезы соответственно называются цилиндрическими или торцовыми, а само выполняемые ими фрезерование – цилиндрическим или торцовым. Главное движение придается фрезе, движение подачи обычно придается обрабатываемой детали, но может придаваться и инструменту – фрезе. Чаще всего оно является поступательным, но может быть вращательным или сложным. Процесс фрезерования отличается от других процессов резания тем, что каждый зуб фрезы за один ее оборот находится в работе относительно малый промежуток времени. Большую часть оборота зуб фрезы проходит, не производя резания. Это благоприятно сказывается на стойкости фрез. Другой отличительной особенностью процесса фрезерования является то, что каждый зуб фрезы срезает стружку переменной толщины.

Фрезерование может производиться двумя способами: против подачи и по подаче. Первое фрезерование называется встречным, а второе – попутным. Встречное фрезерование является основным. Попутное фрезерование целесообразно вести лишь при обработке заготовок без корки и при обработке материалов, склонных к сильному обработочному упрочнению, так как при фрезеровании против подачи зуб фрезы, врезаясь в материал, довольно значительный путь проходит по сильно наклепанному слою. Износ фрез в этом случае протекает излишне интенсивно.

Сверление—это один из видов получения и обработки отверстий резанием с помощью специального инструмента— сверла. Как и любой другой режущий инструмент, сверло работает по принципу клина. По конструкции и назначению сверла делятся на перовые, спиральные, центровочные и др. В современном производстве применяются преимущественно спиральные сверла и реже специальные виды сверл. Спиральное сверло состоит из рабочей части, хвостовика и шейки. Рабочая часть сверла, в свою очередь, состоит из цилиндрической (направляющей) и режущей частей. На направляющей части расположены две винтовые канавки, по которым отводится стружка в процессе резания. Вдоль канавок на цилиндрической части, сверла имеются узкие полосочки, называемые ленточками. Они служат для уменьшения трения сверла о стенки отверстия (сверла диаметром 0,25—0,5 мм выполняются без ленточек). Режущая часть сверла образуется двумя режущими кромками, расположенными под определенным углом друг к другу. Этот угол называют углом при вершине. Его величина зависит от свойств обрабатываемого материала. Для стали и чугуна средней твердости он составляет 116—118°.

Зенкерование — это обработка отверстий, полученных; литьем, штамповкой или сверлением, для придания им цилиндрической формы, повышения точности и качества поверхности. Зенкерование выполняется специальными инструментами— зенкерами ( 20, в). Зенкеры могут быть с режущими кромками на цилиндрической или конической поверхности (цилиндрические и конические зенкеры), а также с режущими кромками, расположенными на торце (торцовые зенкеры). Для обеспечения соосности обрабатываемого отверстия и зенкера на торце зенкера иногда делают гладкую цилиндрическую направляющую часть.

Зенкерование может быть процессом окончательной обработки или подготовительным к развертыванию. В последнем случае при зенкеровании оставляют припуск на дальнейшую обработку.

Развертывание — это чистовая обработка отверстий. По своей сущности она подобна зенкерованию, но обеспечивает более высокую точность и малую шероховатость обработки поверхности отверстий. Выполняется эта операция слесарными (ручными) или станочными (машинными) развертками. Развертка (20 г) состоит из рабочей части, шейки и хвостовика. Рабочая часть подразделяется на заборную, режущую (коническую) и калибрующую части. Калибрующая часть ближе к шейке имеет обратный конус (0,04—0,6) для уменьшения трения развертки о стенки отверстия. Зубья на рабочей части (винтовые или прямые) могут быть расположены равномерно по окружности или неравномерно. Развертки с неравномерным шагом зубьев используются обычно для обработки отверстий вручную.

Протягивание применяется как окончательный вид обработки деталей, обеспечивающий высокую точность размеров и качество обработанных поверхностей. Метод высоко производительный, поскольку полная обработка изделия производится за один проход инструмента. Инструментами служат протяжки и прошивки. Протяжки протягиваются через обрабатываемое изделие, а прошивки продавливаются (прошиваются) через него.

Главным движением является движение протяжки, а скорость его — скоростью резания. Движение подачи отсутствует. Срезание припуска обеспечивается увеличением размера (подъемом) зубьев: каждый последующий зуб выше предыдущего на величину подачи. Глубиной резания при протягивании является ширина обрабатываемой поверхности или периметр обрабатываемого отверстия. Срезание припуска производится последовательно (послойно) режущими зубьями протяжки (рис.). Из этого рисунка видно, что первый зуб не срезает припуск, так как его размер меньше размера отверстия протягивания. Второй зуб срезает слой припуска, расположенный против этого второго зуба и обозначенный цифрой 2. Третий зуб срежет слой 3 так далее. Последние зубья протяжки имеют одинаковый размер и потому срезания припуска не производят, а лишь зачищают поверхность и калибруют ее. Эти зубья называются калибрующими. В отличие от режущих зубьев, калибрующие зубья имеют на задней поверхности фаску f. Величина переднего угла назначается в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах 10—15 градусов. Задний угол режущих зубьев делается 3-4 градуса, а калибрующих 1 градус. Размеры зубьев протяжки зависят от длины протягиваемого отверстия.

Под абразивной обработкой понимают финишную обработку резанием, которая осуществляется с помощью абразивных зерен в виде монокристаллов, поликристаллов или их осколков.

Шлифование — абразивная обработка, при которой инструмент (шлифовальный круг) совершает только вращательное движение, которое является главным движением, а заготовка - любое требуемое движение, при котором осуществляется удаление припуска с заготовки.

Хонингование — вид абразивной обработки материалов с применением хонинговальных головок (хонов). В основном применяется для обработки внутренних цилиндрических поверхностей путём совмещения вращательного и возвратно-поступательного движения хона с закреплёнными на нём раздвижными абразивными брусками с обильным орошением обрабатываемой поверхности смазочно-охлаждающей жидкостью. Позволяет получить отверстие с отклонением от цилиндричности до 5 мкм и шероховатостью поверхности Ra=0,63÷0,04.

Хонингование наружных поверхностей осуществляется на специализированных станках (горизонтально-хонинговальных) или модернизированных (шлифовальных, горизонтально-расточных).

Суперфиниширование — тонкая отделочная обработка заготовок мелкозернистыми абразивными брусками, совершающими сложное движение относительно обрабатываемой поверхности. Особенностью процесса суперфиниширования является незначительное давление бруска на обрабатываемую поверхность (0,5-3 кгс/см2).

Суперфиниширование применяют для уменьшения шероховатости поверхности, оставшейся от предыдущей обработки. При этом изменяются высота и вид микровыступов, обработанная поверхность имеет сетчатый рельеф, а каждый микровыступ округляется и поверхность становится очень гладкой. При работе возникают более благоприятные условия взаимодействия трущихся поверхностей.

Полирование - чистовая обработка пов-сти разл. материалов для уменьшения ее шероховатости (высоты микронеровностей) до величины менее 0,1 мкм, создания определенных свойств (высокого коэф. отражения, декоративного блеска), очистки от загрязнений, получения точных размеров изделия и ненарушенной структуры приповерхностного слоя материала. полирование осуществляют: локальным срезанием тончайших слоев материала абразивными зернами, закрепленными в полировальнике или эластичной ленте (механическое полирование); растворением в полирующих травителях (химическое полирование); совместным хим. и мех. воздействием на обрабатываемую пов-сть спец. суспензий (химико-механическое полирование, используется при обработке полупроводниковых и некоторых др. материалов); электролитич. травлением (электрохимическое полирование); хим. реакциями с газовыми травителями (газовое химическое полирование).

Механическое полирование Плоские заготовки наклеивают на планшайбы и затем устанавливают на приводимый во вращение полировальник-диск, покрытый тканым (сукно, батист, сатин) или нетканым (искусств. кожа. замша, полиуретан) материалом. На полировальник наносят абразивную суспензию, приготовленную на основе порошков алмаза. карбидов В4С и SiC, корунда А12О3, оксидов Fe2O3, CeO2 и Сr2О3 с размером зерен от 0,2 до 5 мкм. При механическом полирование деталей круглой или сложной формы применяют цилиндрич. полировальники или эластичные ленты.

Химическое полирование осуществляют во вращающейся вокруг своей оси заполненной травителем емкости, в которую загружают одну или неск. заготовок, а также др. способами.